內湖老屋耐震補強案例分享 !

在本篇文章中,筆者將介紹近期參與的一件耐震補強案例,藉由實際工程案例讓讀者更清楚了解耐震補強的流程、方法與關鍵考量。本案例將涵蓋以下重點內容:

  • 建築物背景與耐震問題:說明建築物的現況、結構問題及補強需求。
  • 耐震評估與補強方案:解析如何透過耐震評估確定結構弱點,並選擇適當的補強工法。
  • 補強後的成果與驗證:探討補強後的耐震能力提升,並比較補強前後的結構安全性。

透過本案例,希望讓讀者能夠更直觀地理解耐震補強的實務應用,並提升對建築結構安全的關注。

前言 : 為何老屋需要耐震補強 ?

台灣房屋發展自從1990 年代以來即發展迅速,許多住宅與商辦建築在當時興建時,耐震設計標準仍以當時的規範為依據。然而,自 1999 年 921 大地震 之後,台灣的耐震法規歷經多次修訂與強化,使得許多早期建造的建築已經不符合現行標準,耐震能力可能遠低於當代建築。尤其是針對耐震補強案例的需求,更加迫切。

過去的耐震設計較為保守,許多老屋可能存在結構弱點,例如剪力牆不足、樓層軟弱層問題、混凝土與鋼筋強度較低等,這些問題在過去可能被忽略,但在現今頻繁發生的地震中,卻可能成為建築倒塌或嚴重受損的主因。

在進行耐震補強案例探討時,有必要提及保障居住安全的意義,透過這些耐震補強案例,可以明確了解如何提升建築物的耐震能力,減少居住者的安全隱患。

耐震補強案例不僅是技術上的挑戰,更是對於未來建築保護的一種責任。這些案例能幫助屋主明白耐震補強的重要性,並對未來的建築安全負責。

近年來地震頻繁發生,提升建築安全已成為刻不容緩的議題,例如:

透過深入分析這些耐震補強案例,我們可以得出結論,實施耐震補強不僅能提升建築的安全性,也能延長其使用壽命,降低未來地震帶來的損失。

因此,對於老屋的耐震補強,我們需認識其重要性,以提升整體建築的抗震能力,保護居住者的安全。

這些耐震補強案例不僅是技術上的實踐,也是對於社會責任的承擔,每個屋主都應該重視這一點,確保自己的家能在地震中得到充分的保護。

關於耐震補強案例的分享,將幫助更多屋主意識到這個重要性,並積極進行相關的耐震評估與補強,保障自身與家人的安全。

  • 2016 年 2 月 6 日「美濃地震」(規模 6.6):造成台南市永康維冠金龍大樓倒塌,115 人喪生,凸顯台灣老舊建築在強震下的脆弱性。
  • 2024 年 4 月 3 日「花蓮地震」(規模 7.2):導致多棟建築倒塌與嚴重損壞,顯示即使位於遠離震央的地區,建築結構仍可能受到影響。
  • 2025 年 1 月 21 日「嘉義地震」(規模 5.9):雖未造成重大災損,但仍讓許多老舊建築出現裂縫,提醒我們房屋結構安全性的必要性。

隨著地震頻率增加,政府也積極推動耐震評估與補強計畫,例如內政部國土管理署推出的「補助耐震評估與補強計畫」,希望透過檢測與補強來提升老屋的抗震能力,降低地震帶來的潛在風險。

在這樣的背景下,老屋補強顯得尤為重要,特別是 921 大地震前興建的房屋,若尚未進行耐震補強,建議屋主盡早進行耐震評估,以確保居住安全,降低強震可能帶來的災害風險。

因此,本篇文章將以筆者實際執行過的老屋耐震補強案例為例,進行深入的說明與探討。透過本案例分享,希望能讓民眾更清楚地了解耐震補強的必要性、評估過程、補強方式及最終成效,進而提高對自身居住安全的關注。期待本篇文章能幫助大家一窺耐震補強的全貌,並提供實用的參考資訊,讓更多屋主意識到及早補強的重要性,為自身與家人的安全築起更堅實的防線。

案例背景介紹

屋主為何決定進行耐震評估與補強 ?

本棟建築原先為學生租屋使用,然而,近年來地震頻繁發生,屋主對於建築的耐震能力產生了疑慮。為確保住戶的安全,並降低地震可能帶來的風險,屋主決定主動進行耐震評估。此外,該建築物屬於挑高設計,各樓層樓高較一般建築來得高,這使得結構在地震時可能產生較大晃動,進一步加劇耐震隱憂。

另一方面,屋主計畫將房屋部分用途從學生租屋調整為住家或餐廳,這代表未來建築的載重需求將顯著增加,例如家具設備、餐廳廚具的變化,都可能對建築結構產生額外負擔。因此,為確保建築能符合未來使用需求,屋主委託結構技師進行耐震評估與補強設計,以確保結構安全並滿足現行法規標準。

房屋類型與基本資料

  • 房屋座落地點 : 房屋座落於台北市內湖區西康里附近
  • 房屋建築結構概述 : 本建築為鋼筋混凝土結構,興建於民國 94 年(2005 年),總樓層數為地上 1 層與地下 4 層,並在部分樓層增設夾層。建築平面呈矩形,X 向長度為 29.25 公尺,Y 向長度為 13.05 公尺,整體規模適中。
  • 總樓板面積:原設計為 2085.82 平方公尺。在考慮夾層設置後,總樓板面積增加至 3153 平方公尺
  • 各樓層用途與面積分配
    1. B1F:停車空間,面積為 494.1 平方公尺
    2. 1F:店家空間,面積為 347.5 平方公尺
    3. 2F 至 4F:住家用途,面積分別為 368.5 平方公尺(2F)、328.4 平方公尺(2MF)、335.3 平方公尺(3F)、330.0 平方公尺(4F)
    4. RF(屋頂):設置餐廳戶外區域,面積為 351.5 平方公尺

透過這次的耐震評估與補強,屋主不僅提升了建築的結構穩定性,也為未來房屋用途的調整奠定了安全基礎,確保住戶與顧客在地震來臨時能有更穩固的保障。

初步勘查結果

  • 房屋使用現況說明

本案評估標的物位於台北市內湖區,建築物一樓主要為商辦或店家使用,而二樓至四樓目前已清空,未來將作為住家或辦公室用途

經現場勘查、結構系統檢視與相關紀錄分析後,確認建築物的現況用途大致與原設計相符,為住宅或辦公室用途。然而,現場觀察發現部分結構已有明顯改變,包括牆面部分移除及外牆使用變更等情況。

以上現況差異已納入分析模型進行詳細評估,包括新增牆體及其他結構改造所引致的載重變化與耐震性能影響,以確保補強設計能滿足結構安全需求。

  • 房屋損害說明

為了解本案建築物結構體的裂損情況,結構技師前往現場進行詳細勘查。勘查過程中,針對建築物結構體的損壞部分進行現況拍照與記錄(部分可參照下圖照片),並據此作為後續耐震能力詳細評估的依據。

經勘查後,將建築結構損壞狀況彙整如下:


  1. 部分柱出現損害,並伴隨混凝土剝落的情況,需進一步評估其結構強度與補強需求。

  2. 勘查結果顯示現況良好,無明顯損壞情形。
  3. 樓板
    樓板亦無明顯裂損,現況良好,無需進行額外處理。

  4. 原設計的鋼筋混凝土內隔間牆多數已被敲除,對整體結構剛性與耐震性能可能產生影響,需納入模型分析考量。
現況鑑定範例

耐震評估與補強設計階段

耐震評估方法概說

本案採用內政部營建署於民國 97 年 3 月認證通過的國內第一套耐震能力詳細評估方法 SERCB,作為結構耐震性能評估的依據。

首先,透過 SERCB 方法計算建築物中梁、柱及 RC 牆等構件的塑性鉸參數,並將所得參數輸入商業分析軟體中,建立標的物的結構模型(分析模型可參見下圖)。接著,對該模型進行非線性側推分析(Push-over Method),以獲取建築物的容量曲線,並進一步將容量曲線轉換為容量震譜

根據容量震譜,能求出建築物在不同性能目標下的地表加速度,從而評估結構的耐震能力是否符合要求。本分析過程為後續補強設計提供了關鍵依據,確保建築物在地震作用下能達到預期的結構性能目標。

內湖補強案例分析模型

耐震評估結果說明

透過分析模型進行非線性側推分析(Pushover Analysis),得到建築物的容量曲線,並進一步轉換為容量震譜。根據不同的性能目標,計算建築物的地表加速度,作為耐震能力的指標。

一般來說,側推分析需要考慮建築物在正X向、負X向、正Y向、負Y向的主軸方向的耐震表現。本案節錄了正X方向的側推分析結果及塑性鉸分佈供參考(詳下圖)。

容量曲線圖
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根據內湖區的耐震目標加速度為0.240g,本建築物的分析結果如下:

  • X向耐震能力:0.2715g 高於目標值 0.240g,因此不需補強。
  • Y向耐震能力:0.2031g 低於目標值 0.240g,因此需進行補強設計。

根據分析結果,後續將針對建築物Y向方向進行耐震補強設計,以確保建築物的整體安全性達到法規標準。

耐震補強方式探討及選用

常用的耐震補強方法可參考下圖所示,讀者可參考筆者所寫耐震補強解析一篇文章,裡面有更詳盡的說明。具體來說耐震補強可分為強度補強以及韌性補強,以下為常見的補強工法 :

  • 混凝土柱擴柱補強:增加柱斷面尺寸以提升承載力。
  • 混凝土柱鋼板貼附補強:使用鋼板黏貼柱表面以提升強度與剛性。
  • 增設剪力牆補強:增加剪力牆來提升結構的側向剛性。
  • 增設柱翼牆補強:在柱旁增設翼牆以增加穩定性。
  • 牆外增設斜撐構件補強:於牆外增設鋼構斜撐以提升抗震能力。

耐震補強的設計與執行需考慮建築物的現況與使用需求,並經過專業結構評估,以確保補強措施的有效性與經濟性。上述方法不僅能提高建築物的耐震性能,亦可為其提供長期的安全保障。

常用耐震補強工法
常見補強工法及位置

本案因用途為出租及住家使用,需考量充分的採光與通風,同時兼顧經濟性實用性。經評估,建議採用擴柱補強作為補強方式。

擴柱補強能有效提升柱構件的強度韌性,具備雙方向補強的優勢,能顯著改善結構性能。同時,該工法無需在既有柱構件上進行植筋作業,不僅能減少對原結構的破壞,還能降低施工複雜性。此工法在施工便利性、經濟效益及補強成效之間達成良好的平衡,是本案的理想補強方案。擴柱補強位置圖及擴柱補強施工斷面圖可參考下圖所示。

擴柱補強平面位置圖
擴柱補強圖說

耐震補強後分析結果

補強後分析結果可參考下表,表格內包含檢討控制準則、性能目標位移、性能目標耐震地表加速度等。

標的物採用補強方案二進行補強,補強後正X向與負X向之EPA各為0.3068 g0.3851 g,補強後正Y向與負Y向之EPA各為0.3410 g0.3423 g,均大於性能目標耐震標準AT=0.2400 g。表示補強後的性能目標均符合耐震設計規範所要求的下限。

耐震能力評估正X向負X向正Y向負Y向
控制準則強度控制強度控制強度控制強度控制
性能目標之基底剪力(kgf)1441197150536813073751265026
性能目標之質心點位移(cm)25.843733.007833.777235.6164
性能目標之V/W0.4980.5200.4510.437
性能目標EPA Ap(g)0.30680.38510.34100.3423
性能目標譜位移 Sdp(cm)20.378726.682327.607629.5625
降伏點EPA Ay(g)0.18700.21860.19570.1966
降伏點譜位移 Sdy(cm)12.072014.374015.393016.5756
極限點EPA Au(g)0.30680.38510.34100.3423
極限點譜位移 Sdu(cm)20.378726.682327.607629.5625
耐震需求AT(g)0.24000.24000.24000.2400
CDR= Ap/AT1.27831.60461.42081.4262
評估結果OKOKOKOK