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地震防災:臺灣校舍的耐震處方箋

地震本身並不足以致命,會構成生命財產威脅的,大都是建物倒塌所造成。補強著重的目標是保全生命,以降低地震發生時對校舍建築物造成的風險,進而延長師生的逃生時間。
 
 
 
臺灣校舍與地震的關係

在所有的天然災害中,地震對於人類社會的影響與衝擊最難以預估。地震是地殼釋放能量的自然現象,會因規模、震源深度、震央所在地區、發生時間等因素,造成大小不等的災害。然而地震本身並不足以致命,會構成生命財產威脅的,大都是建物倒塌所造成。

教育部於民國98年推動的「加速高中職及國中小老舊校舍及相關設備補強整建計畫」,就是針對公立高中職以下的校舍建築物進行耐震能力評估與補強工作,以篩選出耐震能力不足的校舍,並給予適當補強或拆除重建。

校舍建築的標準化與安全性

臺灣光復以後,受到學校建築新觀念的洗禮,以及學校空間新政策推展的影響,促使校舍建築空間產生了蛻變,因此在民國50年代興建了大量標準化的校舍建築。此外,為了因應經濟發展的需求,對於人力素質的提升也日漸殷切,因此於57學年度開始施行九年國民教育。這些原因促成了當時的臺灣省教育廳頒布標準校舍圖說以規範校舍建築。

早期臺灣興建的校舍多是低矮型,如加強磚造的形式。隨著時代變遷,校舍建築除了受鄰近日本的影響外,也融合了西式建築風格及利用現代建材來興建,當中就包含了鋼筋混凝土建材的使用。而教育部在民國47年及70年施行的「國民學校校舍建築設備暫行標準」及「國民小學設備標準」內容中,對於校舍結構與基礎的要求便以鋼筋混凝土為主。

考量校舍建築物的屋齡,全國公立高中職以下的校舍建築,約有一成是在民國60年以前建造的;60至80年間建造的則占了七成四;80年以後建造的也有一成六,平均屋齡約為30年。若以鋼筋混凝土建築物的法定使用年限55年來看,臺灣的校舍建築物平均屋齡已逐步走向高齡化,應該更積極地維護與修繕,以維持校園環境及校舍結構安全。

除了高齡化外,校舍建築物因採光及通風的使用需求,也容易在結構系統上形成弱點,就像虛弱的人體一樣,沒有足夠的抵抗力來防止疾病的入侵。尤其是在耐震設計規範尚未完備前興建的校舍,更是地震中容易受損的對象。

環顧相關規範的修訂及重大地震發生的時間點,86年5月修正公布的「建築技術規則」對地震力的規定做了大幅度的修正,確立了韌性設計的原則,在結構細節上的要求變得更加嚴格。86年7月公布「耐震設計規範及解說」,使國內建築物的地震設計有較精確的準則。

民國88年9月21日於南投集集發生的大地震,造成中部地區近二分之一的校舍建築物倒塌或嚴重受損。88年12月29日修正的「建築技術規則建築構造編耐震設計規範與解說」,修正有關「震區水平加速度係數」、「各類地盤水平向正規化加速度反應譜係數與週期之關係」、「垂直地震力」等規定,以及臺灣地區震區劃分等內容。

校舍建築的健康檢查

由歷次的地震紀錄可知,地震有不可預知的特性。在龐大的校舍數量下,欲於短期內完成評估及補強作業實屬不易,必須規劃出一套有效率的方式,先行篩選在耐震安全存有疑慮的校舍,縮小耐震補強作業的規模,以有效地節省時間及經費。因此,國家地震工程研究中心(以下簡稱國震中心)提出「校舍耐震能力提升策略」,把進入評估及補強的校舍依篩選、評估、設計、施工等階段,經專業人員根據校舍實際狀態,計算其耐震指標,並依指標大小排定耐震補強的施作順序,以期使校舍補強順利進行。

從事醫療行為及調劑藥物是一項專門業務,依規定應由經考試及格並分別領有醫師及藥師證書者才得以行使這類行為。類比於校舍建築物的健康診斷,依「技師法」及「建築師法」的規定,應由經考試及格並領有技師或建築師證書者才得以行使這類專業行為。而在專業背景的訓練下,由技師或建築師組成的審查小組也可協助進行補強設計內容的安全把關,包括補強方法、補強數量、結構分析的評估細節有無疏漏,並協助覆核設計內容是否有超額設計,或錯開處方的情況。

耐震處方箋

一般而言,進行校舍補強設計可以考慮強度補強、韌性補強或強度及韌性二者綜合補強的原則,但仍需視原始校舍建築物的耐震需求而定,並配合使用性、經濟性、施工性等因素綜合考量,選擇合適的補強工法。

然而並非所有的補強工法都適用在校舍建築上,技師或建築師應考量校舍及校園的實際情況選擇適合的工法。一般來說,適用於校舍結構耐震補強的工法包含有擴柱補強、增設RC翼牆補強、增設RC剪力牆補強、隔間牆複合柱補強等,這些工法都經過實驗室及現地實驗測試驗證,已證實適用於校舍耐震的補強。

另依行政院「建築物實施耐震能力評估及補強方案修正案」第伍條第五項規定,建築物實施耐震補強設計應接受審查,而該建築物所屬的主管機關得成立審查委員會,或委由具該項學識及經驗的學術團體機關或公會審查,即類似於對耐震處方箋進行覆核。

而教育部為了維護整體計畫的品質,又廣納了土木、結構、建築等專業背景的大專校院教授與專業人員組成審查人力庫,規定凡辦理審查作業時,都應依據審查人力庫聘請委員組成審查會議,並針對承攬者(即設計人員)的補強設計後評估分析結果、經費預算、發包藍圖等詳加審議。目的是希望透過專業審查機制的把關,以減少執行業務的專業人員可能的主觀疏忽。

撐上一把保護傘

校舍耐震補強的目標,主要是保全校園師生的生命財產安全,以避免地震災害所帶來的風險。以風險的角度來看,風險當然是愈小愈好,也就是說,經評估判斷後需要補強且已補強完成的校舍,猶如替校舍撐了一把保護傘,保護著校舍可以達到建築物耐震設計規範要求的安全標準,以消除地震所造成的部分災害。

然而校舍建築物除進行耐震補強作業使其矗立於校園土地上外,仍有少數是因校園整體規畫、使用空間限制、使用效率低、結構殘舊不堪等機能性或社會性原因,必須以拆除來結束校舍建築物的生命。倘若其平常維護得當且結構無嚴重損害,即使已經到達使用年限,若要繼續使用也應無安全疑慮。然而經評估後判定需要進行補強作業但仍未進行的,則無疑是讓校舍曝露於地震風險,這時應儘快讓具有耐震安全疑慮的校舍進行補強,以接受保護傘的防護。

耐震處方箋的開立應兼顧結構安全、使用性與建築美觀,讓補強後的校舍建築在外觀、使用性及結構上都能獲得認同。在整個過程中,審查委員須扮演提供諮詢、協助、提醒與建議的角色,以使整體補強設計的品質更臻完善。

整體來說,補強工程猶如保險工作,只要仍在使用就必須進行醫療診斷以保障安全。而經過補強作業後,至少能確保在遇到下一次重大地震災害時,得以規避其所引發的風險。
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