▲花蓮地區6日晚間發生強震,多棟大樓倒塌,造成人員傷亡。圖為雲門翠堤大樓。(圖/記者季相儒攝)
胡偉良/台北市、新北市老屋改建發展協會理事長
花蓮強震中四棟建築物倒塌並造成不少人員傷亡,再度引發了民眾對高樓建築物安全的關切,甚至讓民眾產生高樓比低樓不安全的感覺,追根究底來看,高樓的安全與否,其差異就存乎於:設計施工的水準。
1、高樓建築整體規模的量體較大,重量較重(通常是4、5層樓的數倍甚至數十倍之多);因此地震時引發的水平方向力量較大,再加上整體的重心高(例如10樓高華廈重心在5樓高度,4樓公寓的重心在2樓高度),高度效應導致建築物在地震時,搖晃更多,柱子受力也大。
2、因為上述原因,因此高樓每根柱子受力遠比低矮建築物(量體通常也比較小)大。
3、當建築物的柱子在設計、施工存有瑕疵或不足,或因使用上的考量將結構體做了更改時,就會造成結構上的軟弱層,並因而在軟弱層崩壞,而導致致命的傷亡。
這些設計上的瑕疵、不足、不當像是:柱子在設計上的抵抗力不足(尺寸太小、箍筋數量不足)、結構配置不當(造成特定柱子承受額外的負擔)。在施工上則包括了:施工上的瑕疵(混凝土加水(好施工,但結構體的強度因此大幅降低)、箍筋配置不足(間距過大或未配繫筋)、不適當(彎鈎角度90度(應該在135度以上)。
使用上的疏漏則如:底層的用戶因為使用上的考量(取得較大的無柱、牆空間或寬廣的視覺效果),把一些原有的柱樑或牆壁拿掉(開放空間),使得該層建築物變成軟弱層,也就是俗稱的軟腳蝦。
至於為什麼拿掉牆壁、柱子會這麼關鍵,主要是因為:拿掉部分柱子會使其他柱子承擔更大的(額外)力量。而拿掉牆壁(主要指連結樑和柱子的部分)則會使整個結構物喪失原來可以抵抗(部分)地震水平力的功能(即失掉牆壁的協同抵抗);而且柱子在少了牆壁的側向支撐後,其(軸向)抵抗能力會大幅衰退。再加上底樓的挑高,會使底樓柱的承載能力因此減弱。
上述也是倒塌案件中最常見的類型,上層結構比較密實(有樑柱牆壁、隔戶及外牆),到了一樓受力最大,但卻最脆弱(挑高柱、少牆體)的「頭重腳輕」型。
再由於921地震之前的設計、施工規範原本就還不完善,施工更是普遍品質不佳,若建築物再有不規則的配置(外形不規則(L型、冂型、T型)時,桿件會因此承受額外的應力集中及扭曲,更容易使得構件因此受損,若該部分的設計、施工瑕疵沒有補強,就容易産生致命的傷害,地震時的災害風險大幅提高。
反觀老舊公寓,一方面量體(面積範圍)較小,柱子承受荷重較小,加上基地相對比較方正、對稱,壁體量較多,因此在受到中小型地震時,反倒顯得相對安全。
而50公尺以上的高層建築迄今在地震中少有災損,這也正足以打破一般低樓比高樓安全的謠傳,它較穏當的原因其實是因為:1、結構系統的審查較為嚴謹(有第三方專業審查)。2、建商及營造廠商的規模較大,財務、管理、及專業的水準均較高。
以當今的營建技術來論,建築物要做到充分的抗震、耐震其實不難,但是考量到經濟的必要性(做的太安全,造價會變得太昂貴),使得當今的建築規範朝向「小震不壞、中震可修、大震不倒」的目標去做要求,因此,大樓之所以倒塌除了早期的規範(2000年以前)尚不夠嚴謹、週全外,最主要還是出自民眾的輕忽、自私和貪婪,在法規完善(2005年)之後,下一步要做的應該是人心的改革。
●台北市老屋改建發展協會理事長胡偉良
畢業於台大土木系。先後取得營建管理、商學、法學三博士學位。現任台灣商務平台創辦人、台灣天使投資人協會理事長、品嘉建設創辦人、品嘉企管顧問有限公司首席顧問師、天使創新投資股份有限公司創辦人、以及台北市/新北市老屋改建發展協會理事長。
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