由於台灣地理位置因素,密集的板塊活動使得地震發生頻繁,全台屋齡高又不耐震的老屋遍地可見,實為最大的國家安全問題之一,在政府單位的都更危老重建政策推動下,老屋紛紛開示拆除重建,而民眾對於建築物的耐震力也逐漸重視,故耐震建築在台灣的訴求越來越多。不過,市面上建案主打的耐震設計名詞有百百種,該如何區別?各有什麼不同之處?譬如建築物本身的「耐震係數」設計、可耐幾級地震?除了耐震級數規劃以外,還有不少外加的設置,如常見的「制震」、「隔震」設計又是什麼呢?以下發哥(戴雲發)針對各種耐震設計做簡單介紹與分享。
耐震係數
「耐震係數」也稱為「防震係數」,係指震區水平加速度的係數,亦即預估地震時該地區可能發生的最大地表加速度值,因地表加速度值與建築是否倒塌息息相關,因此地震震度會以地表加速度值來分級,例如0.08G以下屬於四級以下中震,0.08G~0.25G屬於五級強震、0.25G~0.4G屬於六級烈震,0.4G以上則是七級劇震。
921大地震後,建築本身規範的「耐震係數」逐年修改調整,各地耐震係數都不同,可能因為是否靠近斷層、鄰近山區,耐震係數會有所不同。以雙北而言,建築的耐震係數規範為0.24G(可耐五級強震),不過,同樣的耐震係數,即便是同樣樓高的建築,也不代表房屋的結構會完全一樣,例如台北盆地土壤軟弱,結構設計規劃時應考量土壤液化及盆地效應問題。
也因為土壤軟弱的因素,法規放大很多地震力的設計,以雙北耐震係數0.24G設計,其梁柱鋼筋已經相當密集,梁柱尺寸也非常大,甚至比耐震係數0.32G的花蓮,還要更大的柱子及配置更多的鋼筋。倘若將每支或部分梁柱鋼筋平均略增加一些,耐震級數超過0.25G一些,號稱相當六級烈震設計,然而,不難發現其對於實質的安全提升效果卻是有限,更何況還需將原本已經很密集的鋼筋數量再往上增加,對於施工作業上是否有品質保障還有待商榷。
其實只要是符合耐震係數規範,單純以建築本身的梁、柱、牆等結構來吸收地震能量的建築,都算是具有耐震力的建築,最重要的是建築結構確實做到「優良的結構規劃設計」及「精準確實的施工品質」兩大要點,才是安全耐震的根本。
制震設計
「制震」為日文漢字直譯,正式中文名稱為「減震」。「制震設計」是在建築梁柱構架中安裝一種或多種的制震元件(耐震規範中稱為「消能」元件),主要利用阻尼器來削減地震能量及減少搖晃幅度,原理類似於汽車的避震器,當地震發生時,可吸收部分地震力,希望能讓主結構較不容易受損,增加居住舒適度。簡單可分成「位移型的制震器」及「速度型制震器」,不同類型的制震設計於結構設計時可針對不同需求使用。
發哥提醒,制震在沒有RC牆的純框架鋼骨結構上效果較佳,如鋼構框架的日本晴空塔,就較能達到百分之百的制震效果,一般住宅因為外牆、隔戶牆、電梯牆、樓梯牆…等等,都是硬梆梆的RC鋼筋混凝土牆,牆若還沒有裂,制震較難以發揮完整100%效果。另特別建議應於1/2~2/3樓層裝設效果更佳,且要從一樓往上安裝,每層樓至少要四支制震設計,才能因應各個方向的地震力。
制震設計還有兩個要點須注意,一是制震設計裝置的品質,二是日後維修問題。在日本只要三至五年,或是規模五級以上地震發生,制震器或防震壁都要檢查一次,台灣目前雖未實施,但KYB事件後,政府已在籌畫此方面的檢查制度,很快也會開始實施,否則日後也會衍生很多建商及消費者無法處理的後遺症。
隔震設計
中文稱之為的「隔震」,是以日文漢字「免震」直譯。「隔震設計」是在建築的基礎層或低樓層的某一層當隔震層,並從當層每根柱子下方裝設隔震設施,藉此隔震設施吸收地震能量,減少因地震所發生的建築物搖晃,提高建築物安全性。隔震層不像一般樓層那麼高,台灣目前大多以放置在一樓上方為主,主要為安裝隔震墊並連接上下建築結構可平行錯開移動使用,其內部必須完全防火並管制,以保護隔震墊免於遭破壞,管路則以懸吊方式,使其可隨地震搖晃不受拉扯。
隔震設計若後續需要維修,需考慮將隔震墊上下的柱子頂開,才能維修更換,因此,隔震墊上下結構都必須加強。由於隔震建築是較新的結構,但台灣只有一般的基礎法規,建議應針對隔震建築有進一步更細節的相關規範,以確保隔震建築的設計、施工及日後維護的安全。
發哥強調,制震、隔震都是好的元素,但首先是結構的設計跟施工品質都要達到,就像一個人若是骨骼健全、肌肉發達,就很勇健了,但施工品質不好,就像骨質疏鬆的人,就算給他兩支枴杖,也沒有比身體健康、骨骼健全、肌肉發達的人來得好。