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研究生： 葉貝羚
Yeh, Pei-Lin
論文名稱： 台灣典型校舍震損資料庫與耐震評估分析
Seismic Damage Databank and Assessment for Typical School Buildings in Taiwan
指導教授： 杜怡萱
Tu, Y.H.
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年： 2007
畢業學年度： 95
語文別： 中文
論文頁數： 520
中文關鍵詞： 資料庫 、耐震評估 、學校建築 、震害
外文關鍵詞： databank, school building, earthquake damage, seismic assessment
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    • 集集地震重創了台灣中部，其中中小學校舍由於其典型建築平面形式與共通的結構缺陷，受害最為慘重。許多勘災報告與文獻為校舍震害留下了詳盡的記錄，但缺乏有系統的整理與分析。
    故本文針對位於南投縣之典型中小學校舍，蒐集其建築結構圖說、場址地表最大加速度與震害情形等原始記錄，建置一套校舍震害資料庫。並對其中157棟校舍進行各項建築結構參數之量化統計分析。
    統計結果發現樣本校舍具有明顯的均一性，大部分校舍為2層樓、3跨教室、單側懸臂走廊與類似的校舍深度。柱量比、場址PGA與震害程度之關係圖大致呈現合理趨勢，破壞程度越嚴重的校舍，其柱量比通常也較低；而破壞程度較輕微的校舍，柱量比則分佈範圍較廣，但柱量比與遭受PGA的關連性並不明顯。
    本文並利用資料庫與既有「NCREE國民中小學耐震能力初步評估法」進行比對，評估公式所需震區加速度係數Z值則分別採用三種PGA進行試算：(1)原始評估方法建議之規範震區加速度Z=0.33g、(2)各校舍之長向PGA、(3)各學校之場址PGA。比對結果顯示，在三種PGA代入下，耐震指標值Is大致皆呈現微害、小害者多較高分，中害、大害及崩壞者多較低分的合理趨勢，而整體評估之保守程度依序為場址PGA、長向PGA與0.33g之代入結果，其中0.33g在實際評估使用上保守度明顯不足，建議須進一步作調整。
    此外，本文亦應用既有「RC學校建築快速耐震診斷法」中二次診斷法的基本概念，推導一校舍簡易耐震評估公式，並利用資料庫進行試算與比對，比對顯示其評估結果與實際震損情況能合理地對應。而後將本文簡易公式與「NCREE國民中小學耐震能力初步評估法」相比較，結果顯示本文簡易公式比NCREE耐震指標之預測結果保守，但篩選度略低。而NCREE耐震指標在實際評估高窗極短柱偏多之校舍時，則出現比本文簡易公式評估結果明顯不保守的現象。

    Typical school buildings in the midland of Taiwan suffered severe damage by the Chi-Chi earthquake due to their common architecture plan and structural defects. Numerous damage records were left but without systematically arrangement.
    By collecting damage and structural data, such like original design drawings, acceleration records, and earthquake damage records of the school buildings in the midland of Taiwan, a digital databank is established.
    Structural variable statistics of 157 samples of the school buildings shows that the buildings have similarity in story, span, depth, and corridor type. The relationships between ratio of total column area to floor area, site PGA, and damage level shows approximately reasonable result. The buildings with lower ratio of column area usually had severer damage, but for those had slight damage, the ratio of columns area distributes widely since the site PGA spreads. However, there is no obvious correlation between ratio of columns area and site PGA.
    A preliminary assessment method presented by NCREE for typical school building is verified by comparing with the databank. Three kinds of earthquake intensity:1. the code standard 0.33g, 2. component PGA along the longitudinal direction of each building, and 3. site PGA of each school, are used in the verification. The result shows that assuming 0.33g is obviously not conservative enough for assessment and needs to be modified.
    A simple seismic assessment method for typical school buildings is presented in the thesis. The basic concept of this method is similar to existing methods but the variables are renewed. The comparison with databank shows that this method is more conservative but shows slightly worse screening than the NCREE method. The comparison also shows that especially when the evaluated building has more extremely short columns, method by the thesis shows much better accuracy than the NCREE method.

    表目錄 V 圖目錄 VIII 符號說明 XΙΙ 第一章 緒論 1.1 研究動機與目的 1 1.2 文獻回顧 1 1.3 研究內容與方法 8 1.4 適用範圍 9 第二章 校舍集集地震災損資料庫之建置 11 2.1 調查範圍 11 2.2 災損資料庫建置原則 11 2.3 校舍基本資料來源與建立 12 2.3.1 校舍建築結構資料 12 2.3.2 場址最大地表加速度 13 2.3.3 震害記錄蒐集與程度判定 13 2.4 災損資料庫建置結果 15 2.5 地理資訊系統之應用 27 2.5.1 地理資訊系統簡介 27 2.5.2 採用之學校座標定位 27 2.5.3 校舍資料庫成果展現 28 2.5.4 校舍資料庫展現之限制 30 2.5.5 各樓層校舍所受場址PGA與震害關係 30 第三章 校舍基本資料統計分析 35 3.1 校舍基本資料整理 35 3.2 校舍基本資料統計 36 3.2.1 校舍建築結構圖及震害判定 36 3.2.2 校舍基本結構資料 37 3.3 柱量比與震害關係統計 49 3.4 小結 53 第四章 既有校舍耐震能力初步評估法之比對 55 4.1 既有初步評估法之試算回顧 55 4.2 初步評估法介紹 56 4.2.1 基本假設 56 4.2.2 構材極限剪應力 56 4.2.3 基本耐震性能計算 57 4.2.4 調整因子 57 4.2.5 耐震指標 59 4.3 災損校舍之初步評估法試算方式 59 4.3.1 震區加速度與採用校舍樣本 59 4.3.2 調整因子之假設 59 4.3.3 震害等級與Is之對應關係 60 4.3.4 等值耐震指標分數Ia 60 4.4 初步評估結果與震害校舍之比對 61 4.4.1 Is初步判定結果 61 4.4.2 Is與校舍實際震害之比對 63 4.4.3 各震害等級校舍之Is數值分布 67 4.4.4 校舍樓層數之影響 72 4.4.5 等值耐震指標分數Ia與Is之比對 78 4.4.6 各震害等級校舍Is值之集中度 78 4.5 小結 86 第五章校舍簡易耐震評估公式之建立 89 5.1 現有學校建築快速耐震診斷法簡介 89 5.1.1 基本假設與適用範圍 89 5.1.2 三次診斷法－靜態推垮曲線法 90 5.1.3 二次診斷法－實用耐震診斷公式 91 5.1.4 一次診斷法－壁量比與柱量比建議值及查圖法 93 5.2 本文之校舍簡易耐震評估公式 94 5.2.1 基本假設 94 5.2.3 構件之水平載重與水平位移關係曲線 94 5.2.4 各垂直構材極限剪應力與強度發揮比例 96 5.2.5 本文簡易耐震評估公式之推導 108 5.3 本文耐震評估公式之試算與比對 111 5.3.1 試算樣本 111 5.3.2 校舍長向等值耐震強度Ae之換算 117 5.3.3 理論長向崩塌地表加速度Aa計算結果 117 5.3.4 理論Aa之保守度與篩選度 118 5.3.5 理論 Aa不保守點的探討 123 5.3.6 理論Aa之兩判定區間 129 5.4 既有初步評估法與本文簡易耐震評估法之比較 130 5.4.1 建築結構參數考慮方式之比較 130 5.4.2 保守度與篩選度比較之前提 131 5.4.3 保守度與篩選度比較 133 5.4.4 兩種評估結果差異的討論 140 5.4 小結 142 第六章 結論與建議 145 6.1 結論 145 6.2 建議 147 參考文獻 149 附錄A 151 附錄B 189 附錄C 237

    1. 黃世建、鍾立來、簡文郁、葉勇凱、佘健維、張撼軍、王翊光、陳永蒼，「全國中小學校舍耐震評估與補強施行計畫（二）」，NCREE-06-004，國家地震工程研究中心，台北，2006年。
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    19. 郭心怡，「RC學校建築快速耐震診斷」，碩士論文，國立成功大學建築研究所，臺南，2000年。

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    校外：2007-08-21公開
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