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08 July 2021
胡偉良觀點
一次搞懂:最危險和最安全的房屋結構

一次搞懂:最危險和最安全的房屋結構

1,比較安全的建築興建時期

因為房子都是依照興建當時建築法規規定的最低標準進行設計、施工,因此除非特例(設計施工超過法規的最低要求)或偷工減料,否則興建時期的建築物也呈現該時期的法規安全要求。

韌性設計使得建築物可以大震不倒

921地震以後新法規設計、施工的建築物。除了因應各地區地質、地震潛能而將設計地震力係數大幅提高外,也提升建物耐震度(韌性設計)規定,像是;牆柱樑須有韌性、樑柱接頭工法、鋼筋密度與彎曲角度、禁用無韌性之水淬鋼筋等等。期使地震來臨時,建築物能達到「小震不壞、中震可修、大震不倒」的目標,確保民眾自身及財產的安全。

因此依新規範設計施工的房子基本上才是比較安全的。

一般而論,考慮到設計施工的時程,最早完工的房子應該是在2003 年以後。

2,比較安全的房屋結構型態

簡單、對稱、筏式基礎設計加上嚴謹的施工確保結構安全

上部結構形狀簡單、對稱(井字型或方型),下部基礎部分採版式或筏式基礎的房子

上部結構形狀簡單、(雙軸)對稱(井字型或方型)的房子比較不會有局部受力集中的情形,再搭配下部基礎部分採版式或筏式基礎(有地下室),則其抵抗不均勻沈陷的能力較佳,對有土壤液化可能的區域,這類型的房子與其他種類相比更是相對的可靠。

3,具備專業能力的建商、營造蓋的房子

它們比較具備專業的素養,比較能替整體品質把關。尤其在當今不具專業能力素養的一案建設公司、借牌營造公司盛行的當下(這些混水摸魚的公司除了營利掛帥外,也不具專業素養,容易在設計、施工上造成疏失及瑕疵),所以民眾更應該仔細檢視廠商的專業能力。

4,最危險的興建時期

1974(民國63年)以前,台灣的建築法規是沒有地震的抗震要求的,因此民國63年以前興建的房子,基本上不具備地震抗震力。

除了設計上缺少地震力的規定之外,當時的不論在工程品質管控或混凝土施工澆灌時,都普遍存在著各種缺失,像混凝土加水幾乎是司空見慣的普遍現象。而混凝土因加水造成強度不足更是導致柱子崩壞,人員喪命的主因之一。

次危險的興建時期(民國63年以後,88年以前)。

這一段時期雖然有了地震力的設計規定,但尚無耐震設計及抗震施工細節的詳細規定,像是:混凝土粒料的用料品質、含泥量、扁平率、吸水率、氯離子含量等項目都沒有嚴格要求。加上施工仍然馬虎,所以整體工程品質普遍不佳,這個階段蓋的房子仍是不夠安全,建築物仍有因柱子斷(爆)裂產生災變的可能。

5,最危險的建築物型態

a,有騎樓或一樓變更(或取消)樑柱、牆壁的住商集合大樓

如上,這類型大樓因量體大(地震時的地震力也大),加上高度效應(地震時更大的搖擺、受力力矩),會讓柱子承受更大的負荷。

尤其又碰上結構系統比較差,像是:造(外)形不規則(L型、  型、T型)的房子(台南的維冠大樓、花蓮的雲翠大樓)。或結構系統不流暢:樑缐不連貫(錯開)、退縮建築、柱線不連貫、懸臂式(花蓮的統帥大樓)時更容易造成局部受力放大(形成軟弱㸃),若該部分未經適當補強,就會很容易導致崩塌、引發災變。

又因這類建築上半部常做住家使用,充份的外牆及內(隔戶、隔間)牆,使得上部成為相對堅實的上部結構,而到了底層,則因挑高、去牆去柱而成了俗稱軟腳蝦的軟弱層,成了受力最大卻結構最脆弱的頭重腳輕的「軟腳蝦」,在地震時由此發生房屋倒塌崩解也就不難了解。

b,有騎樓或一樓變更(或取消)樑柱、牆壁的45層公寓及沿街透天住宅

這類建築物大多是民國63年以前所興建,當時沒有嚴謹的抗震力設計的要求,建築物一般都以房屋重量的0.1倍做為地震的水平力,這也使得建築物的樑柱系統不具備良好的抗震能力(民國63年以後,地震水平力修正為載重的0.23倍,2000年再修正為除輕震區仍維持0.23倍外,其餘調整為0.33倍),因此在地震時很需要牆壁的設置來協助抵抗地震力(但牆壁的配置要延著外柱的兩側(正(背)面及側面)都有,並且愈多愈好),牆壁除了和樑柱共同抵抗、分攤地震力外,它也提供了樑柱的有效側向支撐,增加了樑柱的軸向承載力。

之後由於商業的進展,很多這類老舊建築物的一、二樓為了內部的淨空間需求,牆壁被任意拆除,使得底層變成整棟建築物的軟弱層。另,騎樓或鐵捲門的設置也同樣會減少牆面的數量,因而形成整棟結構上的軟弱層。再加上地下的基礎結構(地基)大多採獨立基腳型式,而不是版式或筏式基礎,當這類的建築物坐落在有軟弱地層或有土壤液化可能的區域時,建築物會因為土壤承載力不足或下方土壤液化而産生不均勻沈陷,因而造成柱子斷裂或房屋傾斜,有可能導致房屋倒塌。921地震倒塌很多的沿街店鋪式住宅,一樓牆量極少,亦均屬於頭重腳輕的「軟腳蝦」結構。

6,違章加蓋的房屋

尤其是45 層樓的老舊公寓,通常基礎型態就不好,每根柱子和其基脚板的承載能力就不足,再加上屋頂違建後,柱子和基礎的負荷又大幅增加(加蓋一層柱子的負載(受力)至少增加~30%~15%的荷重效應+~15%的高度效應),加蓋兩層至少增加~60%的負荷,像屋頂加蓋做為隔間套房時,荷重更重,若又碰上「軟腳蝦」的情形或處於地質軟弱或土壌液化區,那麼遇到強烈地震真的是非常非常的危險。

除了柱的承載荷重外,老舊建物基礎因採獨立基腳,其承載力常常不足,若坐落在不良的地質上時更是面臨嚴重的考驗,尤其碰到軟弱的土壤液化地層,情況會更嚴重。

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