NCREE-2008-043
時間 2008-12-31
標題 台北盆地設計地震微分區研究
作者 邱世彬張毓文簡文郁柴駿甫
摘要
台北盆地附近的地震活動是全台最低的區域之ㄧ,然而因盆地特有的地形與地質條件,使得地震波受到盆地效應的影響而常被放大數倍,尤其是長週期波的能量在特定條件下的共振增幅極為明顯,對十樓以上的建築構成潛在的危害。由實際之地震紀錄與震害調查資料分析發現,地震規模大於ML6.8之淺層地震,若震源距離小於150 km,則因地震能量尚未充分衰減,盆地效應非常容易對長週期波產生明顯地共振增幅現象,而對建築造成危害。過去二十餘年內,台北地區發生三次災害地震而造成人員傷亡,顯示台北盆地的地震災害潛勢不容忽視。
現行建築物耐震設計規範於2005年頒布施行,其中對於台北盆地之設計地震規定,建立範疇在於地震動的峰值速度與加速度值之比值(V/A值),與長週期反應譜值有極高之關連性,可反映盆地地形對長週期波之放大效應。由實測地震紀錄,篩選V/A值最大的數筆地震紀錄,分析當時盆地內測站之正規化速度反應譜以及中週期區段之正規化場址相依係數Cv,藉由Cv之等值曲線分佈,決定設計反應譜轉角周期值之微分區,採用四個地震分區規範盆地內建築物之耐震設計標準,以考量盆地特殊之長週期效應。然而,當時分析資料庫僅含括1999年6月以前間台北地區強震測站收錄之地震紀錄,但未包含921集集地震等大型災害地震資料。近年台灣地區發生數個大規模災害地震,除1999年的921集集地震外,2002年的331花蓮地震等,亦在台北盆地造成災害。另外,由地震危害度參數拆解分析,可以發現台北盆地所對應之控制地震均為大規模之遠距離地震,由實測地震紀錄之比較亦顯示其影響明顯不同。有藉於此,有必要將近年蒐錄的大規模地震納入分析資料庫,重新檢討台北盆地設計地震微分區之劃分。而為能在短時間內提供一個改善目前耐震微分區的缺點及疑慮,且反映真實台北盆地長週期效應之耐震微分區,本研究原則上延續2002年台北盆地微分區劃分研究案(葉超雄等人,2001)之分析步驟,針對台北盆地內逐年增加之強震測站,增加災害地震紀錄重新分析,釐清及改善目前盆地內設計微分區在範圍劃分與耐震設計規定之缺點。
本研究採用近年內強震觀測網測站所收錄之實際地震記錄,重新探討各個測站代表中週期區段之正規化場址相依係數Cv之等值曲線分佈,檢驗目前地震分區的適用性。而台北盆地內地震動反應譜形狀或其轉角週期明顯受到地震震源特性之影響,尤其規模大於ML6.8之遠距離淺層地震。這一類型地震的震波能量傳遞至台北盆地時尚未充分衰減,且震波入射角較大而容易產生長週期表面波,因此盆地效應非常容易對長週期波(盆地固有震動週期範圍)產生明顯地增幅現象。為能反映控制地震之震源特性對設計地震反應譜之影響,本研究從前述地震資料庫中篩選規模大於6.5的控制地震,將地震紀錄經過條件篩選後逐站、逐筆地震紀錄反應譜之分析比較,檢討現行規範中台北盆地設計地震微分區之適宜性。
經由統計方式所得到反應長週期效應的正規化場址相依係數Cv值分佈之檢驗,顯示部分地區之耐震分區需予以提高,而靠近盆地東南邊緣之新店及龜山山區,則可將其大部分的範圍從盆地範圍中移除,保留盆地內之範圍,並提高其規範。而經由各測站實際地震反應譜之檢驗,顯示規範之設計反應譜仍可保守的反應台北盆地內實際的地盤特性,也凸顯部分測站所在位置應有必要提高規範標準。兩者分析結果將作為進一步的驗證耐震設計規範之合理性參考依據。
關鍵字 設計地震, 台北盆地, 設計反應譜, 轉角週期, 微分區, 長週期效應, 盆地效應
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