聖揚專欄｜從地震教訓走來：耐震設計如何重寫台灣建築安全？
聖揚專欄｜從地震教訓走來：耐震設計如何重寫台灣建築安全？
一、前言： 921 地震後的法規變革
1999 年 9 月 21 日，台灣中部發生芮氏規模 7.3 的地震，造成了嚴重的生命財產損失，並揭示了當時建築設計與施工監管體系的不足之處。根據統計，地震中的傷亡事件，有超過 90%與建築物損壞或倒塌相關。此次地震導致超過五萬棟房屋全倒或半倒，促使政府與工程界對建築安全標準進行了全面的檢討與修訂，成為台灣耐震設計法規發展的關鍵轉捩點。後續的 2016 年台南地震及 2024 年花蓮地震，也持續凸顯了建築結構安全的重要性。
二、耐震法規的演進：從統一標準到因地制宜
在 921 地震之前，台灣的建築耐震設計多依據建築物用途，採用統一的設計係數，較少考量不同地區的基地條件與地質差異。
地震後，新的法規體系被建立，其特色是整合了中央氣象局與中央地質調查所的觀測數據，將多項關鍵地震參數納入設計考量，主要項目包含：
- 活動斷層分布—劃定高風險區域
- 地盤分類系統—依土壤特性進行分級評估
- 最大地表加速度（PGA）—量化地區的潛在地震力
- 近斷層效應—強化斷層帶附近建築物的設計標準
- 土壤液化潛勢：將土壤液化風險納入評估，並要求高風險區進行地盤改良或採用深基礎。
此制度的轉變，代表台灣的耐震設計從「標準化」走向了「基地適應性設計」。現行法規要求，新建案須由專業結構技師進行詳細計算，並經審查機制確認符合規範後，方可施工。依現行法規設計及施工的建築，已具備「小震不壞、中震可修、大震不倒」的耐震能力。
三、核心設計原則：「強柱弱梁」
為達到「大震不倒」的目標，結構設計普遍遵循「強柱弱梁」的原則。其核心概念是在地震發生時，使梁先於柱產生塑性變形，以吸收與消散地震能量，同時保護垂直支撐的柱體結構，避免其立即發生破壞。這樣的機制有助於維持建築物的整體穩定，防止結構瞬間崩塌，從而爭取人員的逃生時間。相對地，若結構形成「弱柱強梁」的狀態，地震時柱會先被破壞，可能導致建築物迅速倒塌，是設計中須極力避免的情況。
資料來源：國家地震工程研究中心 製圖：聖揚機構
⚫ 法規演進與係數變化一次看懂
| 時間區段 | 建築用途係數 (Z 值) | 說明 |
|---|---|---|
| 民國 63 年以前(1974 前) | 無 | 建築普遍未考量地震力 |
| 民國 63 年～71 年（1974–1982） | 0.1g | 建立耐震設計概念，僅基本要求。 |
| 民國 71 年～86 年（1982–1997） | 0.15g | 1986 年發布耐震設計規範，分甲乙區（0.33g / 0.28g），但用途係數仍較低。 |
| 民國 86 年～95 年（1997–2006） | 0.23g | 921 地震推動法規全面修訂 |
| 民國 95 年以後（2006 年起） | 0.24g | 採現地條件與建築用途綜合評估，計算耐震設計基準。強化中高層建築與重要設施的耐震能力。 |
目前雙北地區規定 921 後新建大樓結構設計強度須達 240gal(0.24G)，核電廠則採用台灣最高標準 400gal(0.4G)。資料來源：內政部國土署、建築物耐震設計規範、聖揚機構整理
⚫ 震度與地動加速度對照
(1) 震度分級參考：
| 水平加速度範圍 (g) | 相當震度 |
|---|---|
| 0.08g ~ 0.25g | 約 5 級震度 |
| 0.25g ~ 0.4g | 約 6 級震度 |
資料來源：中央氣象局地震測報中心
(2) PGA/PGV 對照震度階級
| 震度等級 | 0 級 | 1 級 | 2 級 | 3 級 | 4 級 | 5 弱 | 5 強 | 6 弱 | 6 強 | 7 級 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 描述 | 無感 | 微震 | 輕震 | 弱震 | 中震 | 強震 | 烈震 | 劇震 | — | — |
| 地動加速度 PGA (cm/sec²) |
<0.8 | 0.8–2.5 | 2.5–8.0 | 8.0–25 | 25–80 | 80–140 | 140–250 | 250–440 | 440–800 | >800 |
| 地動速度 PGV (cm/sec) |
<0.2 | 0.2–0.7 | 0.7–1.9 | 1.9–5.7 | 5.7–15 | 15–30 | 30–50 | 50–80 | 80–140 | >140 |
資料來源：中央氣象局地震測報中心
四、耐震設計的兩大核心依據
目前台灣的耐震設計，主要依據兩大技術規範，兩者相輔相成：
- 《建築物耐震設計規範》：此規範定義了「設計基準」，包括了：
- 設計基準地震力計算方法
- 建築用途係數分類
- 結構系統性能要求
- 設計審查技術標準
- 《混凝土結構設計規範》此規範專注於「施工細節」，內容為：
- 混凝土與鋼筋材料規格
- 結構構件尺寸配置標準
- 接頭施工技術要求
- 品質檢驗管制基準。
五、建築結構與耐震工法
1. 常見結構類型
台灣建築物主要採用以下三種結構形式：
- RC（鋼筋混凝土）：採用鋼筋與混凝土現場澆置工法，結構穩定且造價合理，為台灣中低層住宅主流選擇。
- SRC（鋼骨鋼筋混凝土）：結合鋼骨與鋼筋混凝土，抗震性能優異，多用於高層建築。
- SC（鋼構/鋼骨）：以鋼骨為主要構件，施工速度快，常見於工業廠房與商辦大樓。
三種建築結構比較
| 項目 | RC | SRC | SC／SS |
|---|---|---|---|
| 結構材料 | 鋼筋、混凝土 | 鋼骨、鋼筋、混凝土 | 鋼骨／鋼構 |
| 適用高度 | 低、中、高樓建築 | 中、高樓建築 | 高樓及超高大樓 |
| 建築成本 | 低 | 高 | 高 |
| 抗震原理 | 鋼筋混凝土協同抗震 | 綜合鋼筋、鋼骨與核心混凝土同時吸收地震能量 | 鋼骨韌性晃動吸收地震能量 |
| 施工時間 | 長 | 長 | 短 |
| 施工難度 | 高 | 極高 | 中 |
| 施工技術性 | 中 | 高 | 高 |
| 防火表現 | 佳 | 佳 | 需防火包覆 |
| 隔音效果 | 佳 | 佳 | 需額外處理 |
註：建築高度概略分類：5 層以下為低層，6-18 層為中層，18-30 層為高層，30 層以上為超高層 ，樓層高度劃分僅為參考，並非絕對值。資料來源：財團法人國家實驗研究院國家地震工程研究中心
2.主要耐震工法：
除了主體結構設計，也可額外採用不同工法以提升防護效果：
- 耐震工法：透過梁、柱與剪力牆等結構體強化建築剛性，是所有建築的基本要求。
- 制震（減震）工法：在建築中加裝阻尼器等消能裝置，可吸收地震能量，減少 20-30%結構損害。
- 免震（隔震）工法：在建築基礎與上部結構之間設置隔震層，能大幅阻絕地震波的傳遞，保護效果最佳，但成本也最高。
⚫ 抗震、制震、免震 差異比較表
| 分類 | 抗震（抗震） | 制震（減震） | 免震（隔震） |
|---|---|---|---|
| 特徵 | 以主體樑柱結構吸收地震能量 | 於樑柱之間裝設制震器及阻尼器，藉由制震裝置吸收部分能量 | 建物整座於地基下方設置隔震層（如隔震墊），能隔離震動，施工複雜、成本高 |
| 減震效果 | 基本保護 | 減少 20-30%損害 | 效果最佳 |
| 成本考量 | 標準 | 中等 | 複雜 |
| 常用品牌 | 標準梁柱結構 | 油壓減震器（油壓阻尼器）、鋼板減震器、制震層、隔震墊 | — |
| 知名建築 | 符合營建法規的一般住宅 | 台北 101、富邦天空樹 | 陶朱隱園 |
選擇何種工法須綜合基地條件、建築用途、預算與使用需求，因地制宜才能達到最佳安全效益。
六、結語
建築安全是一套系統性的工程，涉及設計、施工與監管三個環節的協力合作。設計單位須依循規範進行精密計算，施工單位需確保品質符合標準，而主管機關則負責建立並執行嚴謹的審查機制。透過完善的法規、先進的技術與專業的人力，才能確保建築物具備長期的安全保障。