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921大地震後的台灣建築:林育信剖析耐震建築之韌性設計

第270期
謝平平
▲台中市土木技師公會理事長林育信強調,現代建築的韌性設計原則「小震不壞,中震可修,大震不倒」。謝平平攝影

1999年,台中市土木技師公會理事長林育信當時在台中就讀大學,921大地震來襲時,他最關心的是同學彼此的安危,還未感到地震威力。反而在這一、二年地震頻發時,讓他緊張地盯著屋內大梁,準備一有裂痕,就衝出去。

強柱弱梁 耐震標章是什麼?

緊盯大梁的原因是,台灣建築為「強柱弱梁」,主因為柱子傾倒,建築幾乎就全倒;為爭取更多逃生時間,結構設計特別重視柱子,結構強度比梁更大。921地震後,鋼筋混凝土的設計與施工經過多次更新,例如箍筋彎鉤改為135度,而非90度,目前梁柱系統依然是台灣建築結構主流。

民眾最擔心建築物偷工減料,早年還有作者出書教導要到現場監督「混凝土配比」。對此林育信表示,現在工地只要澆置混凝土,建築師、營造廠都有查驗機制,現場也會進行坍度與氯離子測試,並在澆置同時取樣試體,28天後進行強度抗壓試驗,「營造廠不會想賭運氣,反而會拉升一點強度,避免因某些變數而未達強度標準,需要整層拆除重做。」鋼筋也會進行拉力等相關試驗。

但一般民眾很難了解營造過程的取樣結果,政府在2003年推出「耐震標章」,委由公正第三方認證,從審查結構設計是否符合耐震設計規範、駐地技師到場監督是否按圖施工,再由發證公會複查,此棟建築物才能拿到「耐震標章」證書,讀者或可作為參考。

 

台北101大樓內裝置的阻尼器,88至92層的遊客都可以看到它,地震時可以減少高達40%的運動。Adobe Stock

▲台北101大樓內裝置的阻尼器,88至92層的遊客都可以看到它,地震時可以減少高達40%的運動。Adobe Stock

 

台灣地理位置特殊,地震和颱風頻繁,建築遠不如無地震的星馬活潑,但台灣卻有勇氣興建超高層大樓,林育信表示,耐震設計能力也不容小覷,例如:高雄85大樓樓高近348公尺,於1999年竣工;五年後,台北101大樓落成,高達508 公尺,成為當年全球第一高樓。

一般建築的梁柱構架系統進行耐震設計,而超高樓層有二種新技術可以對抗地震:一是加裝阻尼器,稱為減震設計(日語為制震);其次,利用建築物某一樓層放置隔震墊,稱為隔震設計(日語為免震)。二種方法因地制宜,但費用以隔震設計最驚人,目前在台灣大學土木研究大樓、醫院與少數豪宅皆有採用。

耐震設計外 尚需地基穩固

台灣建築結構重視「韌性設計」,梁柱系統已相當成熟,但一棟建築在桃園、台中市區或海邊,土壤不同,承載力也顯著不同。

林育信解釋,海邊多砂質土壤,其與黏土層都屬「軟弱地盤」,地基若採獨立基礎,會造成建築物下沉,因此一般都採筏式基礎;而台中、新竹、桃園的市區地質多為卵礫石層,屬於「堅實地盤」,低矮建築採用獨立基礎即可達到相同承載能力。

依據內政部《建築物耐震設計規範及解說》,除此二種地盤,還有普通地盤,地盤分類依據為基地下方多種土層的計算結果;地質相關技師出具地質鑽探報告後,才決定採用獨立基礎、連續基礎或筏式基礎或其他基礎型式。

除了鋼筋混凝土建築,台灣還有許多建築為早年的土角厝、紅磚建築、木造房屋,或是後期的鋼構(SS)、鋼構鋼筋混凝土(SRC)的建築結構。林育信表示,早期建築缺乏地基,較難抗震,而現在的結構系統,只要有土木技師、結構技師、建築師的簽證,通常都是安全無虞。

他提醒讀者,12樓以上建築可能有結構牆(剪力牆或承重牆)的設計,若有損壞、裂痕,不可仿照隔間牆進行粉刷,需將其回復到原本功能,才能保障安全。

 

 

 

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