耐震補強設計的原則與目標
當建築物經過耐震詳細評估後，若發現其耐震能力不足，無法達到特定條件下的性能要求（例如大震時不可倒塌的性能表現），則必須進行補強設計，以提升其耐震能力，確保符合現行規範要求。(關於耐震評估的詳細說明可詳筆者所寫的 : 耐震評估解析一文。)
補強設計的原則
應依據耐震能力評估的結果進行全面檢討，確保補強方案能夠有效提升建築物的結構性能。補強的核心概念主要有兩個方向：
1. 強度補強（提高建築物的承載能力）
- 目標：提升建築物的基底剪力，使其能夠承受更大的地震力。
- 在側推曲線（下圖）上，強度補強的效果表現為向上發展，代表建築物能夠抵抗更高的地震力，而不發生破壞。常見的補強方式包括增設剪力牆、擴柱補強、鋼板補強等，藉此提升結構整體剛度與強度。
2. 韌性補強（提高建築物的變形能力）
- 目標：增強建築物的非線性變形能力，使其能夠透過變形吸收與消散地震能量，而不發生脆性破壞。
- 在側推曲線上，韌性補強的效果表現為向右發展，代表建築物能夠承受更大的變形，避免因剛性不足而發生脆斷倒塌。
- 常見的補強方式包括增設阻尼器、柱鋼板包覆補強、碳纖維補強等，以提升結構的延展性與能量吸收能力。
補強設計的目標
透過強度與韌性補強，使建築物在地震發生時：
- 小震時保持完整，避免結構損壞。
- 中震時可修復，減少維修成本與災害風險。
- 大震時不倒塌，確保人員安全，提供足夠的避難時間。
因此，耐震補強不僅是對既有建築物的補強工程，更是確保建築安全性與使用年限的重要措施。透過適當的補強策略，能夠大幅降低地震帶來的潛在風險，使建築物具備更完善的耐震能力。
常見的補強工法
目前常見既有建築物補強所採用的策略，可分為三大類， :
- 結構構件的補強 : 如擴柱補強、柱旁增設RC翼牆補強、梁柱鋼板補強等措施，針對建築物構件的強度或是韌性進行補強。
- 結構系統的調整與改善 : 如梁柱框架內增設RC牆或是鋼框架斜撐，可整體改變結構系統的補強；或是於短柱旁側切割隔離縫改善短柱效應等。
- 減少地震輸入改善 : 如降低建築物重量或是增設消能裝置等。
補強示意可參考下圖
上述三種類型的補強策略均已有許多具有顯著成效的工程案例，工程師往往需要依據實際耐震詳評的結果，初步評估選用何種補強策略為宜，原則上針對建築物明顯破壞弱點處(例如軟弱樓層、高窗短柱等現象)，應優先進行補強處理。
補強工法照片案例
以下將透過實際施工照片，呈現這些補強工法的應用案例，幫助讀者更清楚了解結構補強的技術細節與施工過程。
更多耐震補強工法的介紹可參考國家實驗研究院–老舊校舍耐震補強執行程序及補強工法介紹，該網站著重於如何提升建築物的耐震能力，並考量使用性、經濟性與施工性。
其他補強設計施工注意事項
在進行補強設計時，除了選擇合適的補強策略，還需考量施作空間與施工時機的影響。由於許多需進行補強的建築物仍在持續使用，例如住家、辦公大樓、學校或廠房，因此補強設計必須兼顧施工時程與使用需求，以降低對建築物正常運作的影響。
施工時機規劃
針對不同類型的建築，施工時機通常需做以下規劃：
- 學校校舍補強：為避免影響學生上課，通常安排在暑假或寒假等長假期間進行補強工程。
- 辦公大樓或商業空間：可透過分區施工，避免影響整棟建築的日常運作；若無法完全停業施工，可安排夜間或假日施工，以降低對員工與顧客的影響。
- 廠房與生產設施：需考量生產線不停工的需求，可透過階段性補強或非營運時段施工，確保補強工程與營運兼顧。
施作空間限制
補強設計時，應根據建築物的現況與使用條件，評估可行的補強工法，並考量以下因素：
- 施工空間是否足夠：某些補強工法（如擴柱補強、增設剪力牆）可能需要較大作業空間，若施工空間受限，可能需改採其他補強方式（如鋼板包覆補強、碳纖維補強等）。
- 施工時是否影響現有結構或設備：如有管線、機電設備或裝潢影響施工，需事先規劃管線遷移或裝修復原方案。
- 施工安全管理：補強工程可能涉及鑿除、焊接、混凝土澆置等作業，需評估是否會影響建築物內部人員的安全，並設立必要的隔離與防護措施。
施工噪音與粉塵管理
在辦公大樓、學校或住家等環境施工時，需特別注意噪音與粉塵的影響，可採取以下措施：
- 施作期間設置粉塵防護網，減少對周邊區域的影響。
- 事先通知住戶或使用者，安排施工期間的避離計畫，以確保施工順利進行。
結論
結構補強不僅涉及結構安全，也關係到施工時程、使用影響與安全管理。在補強設計階段，必須事先規劃合適的施工方式，確保補強工程能夠有效提升建築物耐震能力，同時兼顧建築物的正常使用需求，達到安全與功能性的雙重目標。
