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房屋倒塌 是誰的惡夢?

2018-03-14 16:04:31聯合新聞網 台灣建築安全履歷協會理事長 戴雲發

2017年底有立委聯名研擬修改《刑法》第193條,不但要將適用對象擴大到起造人、設計人、監造人,還要將目標限縮到任何供人居住的建築物。若未來法案真的通過,只要建築發生倒塌致死,負責設計的建築師也將面臨刑責,且刑度三級跳,從3年以下徒刑直接跳到最重死刑。故且不論此題案否會提案通過,當我們在追究房屋倒塌的責任時,為避免憾事再發生,何不讓我們釐清,房屋倒塌的原因?以下我們透過921大地震房屋倒塌研究分析出,在結構設計方面的主要六大問題。

1、 結構平面不規則

規則性建築的平面形狀可為方形、矩形或圓形。一棟方形或矩形的建築若僅具有輕微的凸角時,仍可視為大致規則的建築結構系統,但若凸角的尺寸過長、過大時,則應視為建築結構平面不規則。故在建築結構設計時,必須將凸角長度降至規定的範圍內,或做特別的加強設計,來克服不規則平面的建築,特別會有的扭轉及應力集中的問題。

2、 結構立面不規則

在921地震損毀的房屋中,發現房屋結構配置不良的不規則性結構,是致使房屋結構發生破壞的主要原因。房屋若結構具立面不規則性,在地震來襲時,各層樓震動後所導致的樓層側向力,會與平常靜止狀況有明顯的差異,所以房屋結構屬立面不規則時,就更必須以特別的動態分析進行規劃設計,以確保建物結構安全。

3、 柱子太少

在921大地震中,有許多倒塌案例均有柱子太少及柱子間距過大的缺失,其中大多是1排2支柱子,而柱子與柱子間的距離甚至長達十公尺以上的情形。很顯然在原始的房屋設計中,為了增加使用空間而犧牲了房屋的結構安全。這種在設計之初,如果沒有作特別加強設計與補強,將使房屋存在於受地震損毀的高風險中。所以,在充分利用房屋空間使用設計及美學觀感設計的同時,如何將柱子至少保有1排3支柱子的規劃,建議也應該儘可能用心一併考慮及配置,以確保建築之安全。

4、 軟弱層問題

A、軟層

許多大樓在一樓處,常採挑高的開放空間設計,甚至為了視覺美觀,將許多協助柱子側向力的大樑拿掉,在柱子太高、而樑及牆面數量不足的情況下,形成軟層。當地震來襲時,在一樓的柱承受最大的壓力,而其強度不足,又沒有因應加強的措施情況下,會造成一樓柱子嚴重破壞且崩塌的危險。因此在921大地震過後,建築法規對此類建築已要求設計時要特別檢討,以確保其建築結構安全。

B、弱層

房屋若其某一樓層的高度較上下相鄰的樓層高出許多,則該層的強度會因高度的增加而減小,或是某一樓層的牆面較上下相鄰的樓層少了許多,則該層的強度會因牆面的減少而變弱,在房屋結構規劃設計時,無法或沒有增強該層強度以達與相鄰的樓層相當時,該樓層形成弱層,當強震來襲時,就存在著損壞的風險。

5、短柱效應

有些房屋為了採光關係,而在柱子兩側開窗,柱子下端則有窗台與柱連結一起,柱子上端則僅有窗框頂著,窗框的強度遠低於窗台,無形的柱子長度就像變短了,承載剪力範圍縮小,與原規劃設計分析範圍不同,形成短柱效應。當地震來時,柱子和窗台間就容易產生剪力破壞,並出現X字型裂縫。

6、短樑效應

房屋因為樑的跨度太短或在樑的下方局部設置牆,下方有牆的樑強度提高,相反的,沒有設置牆的位置如門上的樑,則會因為地震發生時,力量集中在短樑上,造成樑的破壞,形成短樑效應。

以上六個房屋倒塌的主要結構設計上的問題,就是我在研究921地震歸納出來的。當然一棟安全耐震的好建築,是透過許多面向的專業設計與良好的施工品質才能完成。若我們能夠在結構設計時,就能避免以上的不良設計,就是為安全耐震的好建築多一層把關。我們期望不要再有憾事發生,擁有一個安全耐震的好宅是美夢,給家人一個可以實踐、做的到的美夢。

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建築安全履歷協會理事長 戴雲發

戴雲發簡介履歷
學歷: ※國立台灣大學土木工程研究所結構工程組碩士畢
現任職務: ※社團法人台灣建築安全履歷協會理事長 ※台灣省結構技師公會理事 ※台北市、新北市、桃園市、新竹縣不動產開發同業公會結構顧問 ※中華民國消費者文教基金會房屋委員 ※『國家卓越建設獎』評審委員會施工品質類之評審委員 ※中華民國不動產協進會-建築美學經濟結構安全專業智庫暨評審委員 ※經濟部標準局-土木及建築國家標準技術委員會委員
曾任職務: ※台北縣政府建照審查結構部份之審查結構技師 ※台北縣政府建築工程施工品質管理評鑑委員 ※台北縣政府建築工程施工防救災委員 ※桃園縣政府建築執照預審委員 ※桃園市結構技師公會常務理事 ※台北市建築交集會理事長第十九屆、第二十屆理事長 ※中華民國工商建設研究會第三十期會長
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