新竹科學園區各類建物之地震損害評估與風險管理策略

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研究生：	曾新元 Xing-Yuan Zen
論文名稱：	新竹科學園區各類建物之地震損害評估與風險管理策略
指導教授：	蔣偉寧 Wei-Ling Chiang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering
畢業學年度：	89
語文別：	中文
論文頁數：	152
中文關鍵詞：	地震危害度分析、損壞評估、風險管理
外文關鍵詞：	Seismic Hazard Analysis, Damage Assessment
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有鑑於此，本研究試著考量高科技產業特性，從地震的角度探討園區整體防災的觀點，其主要目的有四大項，包含有：
(一) 建立整個園區之地震危害度分析。
(二) 建立完整園區建物地理資訊系統資料庫(GIS Platform)。
(三) 完成整個園區各類建物之損壞評估與景況模擬分析
(四) 提供園區管理局或是園區廠商適當的風險管理策略。
期望經由本文提供之建議，讓園區管理局在震前能做好防災相關準備工作，當強震來襲時也能從容地採取適當措施，進一步使得震後之搶救及復舊作業能早日完成，儘速恢復相關生產機能以降低災情。

By that reason, this project is taking very serious consideration of the characteristic of high tech industry. From the perspective of earthquakes to discuss preparedness of seismic mitigation to the Hsinchu Science Park Administration, The project has 4 main purposes：
(1)to set up Seismic Hazard Analysis to the Hsinchu Science Park Administration.
(2)To set up database of the GIS of building to Hsinchu Science Park Administration.
(3)To finish building Damage Assessment to Hsinchu Science Park Administration.
(4)Providing suggestions of Risk Management of earthquake to to Hsinchu Science Park Administration.
I hope that with the suggestions from my project can help the Park Administration to be well prepared before any of earthquake. Whenever the earthquake comes the Park Administration can be calm and reduce the damage to the lowest degree. Moreover, the rescue and restoration can be done in the shortest time in order to put the production back to normal stage.

摘要
第一章 緒論
1.1研究動機-------------------------------------------1-1
1.2研究目的-------------------------------------------1-2
1.3文獻回顧-------------------------------------------1-3
1.4研究內容-------------------------------------------1-5
1.5研究方法與流程-------------------------------------1-6
第二章 園區之地震危害度分析
2.1地震危害度分析評估方法-----------------------------2-1
2.1.1 分析方法回顧---------------------------------2-1
2.1.2 地震危害度分析模式---------------------------2-2
2.1.3 震源模型及震源分區---------------------------2-4
2.1.4 地震規模之或然率分布-------------------------2-10
2.1.5 地震震源型式---------------------------------2-10
2.1.6 地表加速度衰減模式---------------------------2-12
2.2園區工址實例分析與討論-----------------------------2-16
2.2.1 園區之地震危害度分析-------------------------2-16
2.2.2 園區之地質土層狀況---------------------------2-22
第三章 園區建物地震損害評估
3.1建築物分類-----------------------------------------3-1
3.2能耐譜法CSM簡介-----------------------------------3-4
3.3地震需求曲線的建立---------------------------------3-5
3.3.1 地震需求曲線的意義---------------------------3-5
3.3.2 標準化地震需求曲線---------------------------3-7
3.4建築容量曲線的建立---------------------------------3-9
3.4.1 標準化容量曲線-------------------------------3-9
3.4.2 標準化容量曲線參數的決定---------------------3-11
3.5地震需求曲線與容量曲線的疊套-----------------------3-13
3.6建築物地震損害評估---------------------------------3-15
3.6.1 建築物地震損害門檻決定-----------------------3-15
3.6.2 量化建築物地震損失---------------------------3-19
3.7建築物地震修正因子---------------------------------3-20
3.8園區建築物地震損害實例評估-------------------------3-27
3.8.1 園區建物與廠商概述---------------------------3-27
3.8.2 園區建物地震損害個例分析---------------------3-28
3.8.3 園區建物地震損害分析-------------------------3-40
第四章 地震風險管理策略
4.1地震間接損失評估------------------------------------4-1
4.2地震風險管理----------------------------------------4-8
4.3地震風險分散-----------------------------------4----4-10
4.4建物補強與內部設備加固-----------------------------4-11
4.4.1 建築物之補強---------------------------------4-13
4.4.2 管線設備之支承加固---------------------------4-15
4.4.3 高架樓版-------------------------------------4-19
4.5地震保險--------------------------------------------4-23
4.5.1 我國地震保險概況-----------------------------4-24
4.5.2 地震保險保費計算-----------------------------4-25
4.5.3 最佳自負額之選擇-----------------------------4-29
4.5.4 國內地震保險在園區之適用性-------------------4-31
4.6決策支援地理資訊系統之建置--------------------------4-30
第五章 結論與建議
5.1結論------------------------------------------------5-1
5.2建議------------------------------------------------5-3
附錄A
圖 例
圖1.1 災害管理之組成---------------------------------1-2
圖1.2 研究流程圖-------------------------------------1-8
圖2.1 淺層震源分區及歷史震央分佈圖-------------------2-5
圖2.2 深層震源分區及歷史震央分佈圖-------------------2-5
圖2.3 線震源(Type I震源)及歷史震央分佈圖------------2-6
圖2.4 園區與附近相關斷層位置圖-----------------------2-7
圖2.5 全台灣斷層分布圖-------------------------------2-9
圖2.6 Kanai form與Campbell form比較------------------2-14
圖2.7 地震危害度分析流程圖---------------------------2-15
圖2.8 工址經緯度座標(120.98,24.80)之地震危害度曲線---2-17
圖2.9 工址經緯度座標(121.00,24.79)之地震危害度曲線---2-18
圖2.10 工址經緯度座標(121.00,24.77)之地震危害度曲線---2-18
圖2.11 工址經緯度座標(121.03,24.76)之地震危害度曲線---2-19
圖2.12 新竹科學園區475年迴歸期之等PGA值圖-----------2-20
圖2.13 民國88年以來最新耐震規範震區劃分圖------------2-21
圖2.14 園區土壤地質年代圖(1)--------------------------2-22
圖2.15 園區土壤地質年代圖(2)--------------------------2-23
圖2.16 或然率反應譜與規範設計反應譜之比較-------------2-26
圖3.1 能耐譜法式意圖---------------------------------3-4
圖3.2 地震需求反應譜---------------------------------3-6
圖3.3 新竹市科園里之475年迴歸期加速度反應譜---------3-6
圖3.4 標準化地震需求曲線-----------------------------3-8
圖3.5 為新竹市科園里阻尼比為5%與2%之加速度－位移反應
譜與其相對應之標準地震需求曲線比較-------------3-8
圖3.6 典型結構受側向地震力的反應曲線-----------------3-10
圖3.7 標準建築物容量曲線-----------------------------3-10
圖3.8 新竹市科園里1996年建造之六層鋼筋混凝土構架建築
－具剪力牆之地震反應---------------------------3-14
圖3.9 新竹市科園里1993年建造之九層鋼骨抗彎構架建築之
地震反應---------------------------------------3-14
圖3.10 建築物各損害狀態門檻---------------------------3-17
圖3.11 建築物之結構型式所佔比例-----------------------3-28
圖3.12 建築物之樓層數所佔比例-------------------------3-29
圖3.13 建築物之建造年代所佔比例-----------------------3-29
圖3.14 建築物之各種不同損害程度機率－廠房A-----------3-33
圖3.15 建築物之各種不同損害程度機率－廠房B-----------3-34
圖3.16 建築物50年地震損失超越或然率－廠房A-----------3-34
圖3.17 建築物50年地震損失超越或然率－標準B----------3-35
圖3.18 建築物之各種不同損害程度機率(補強)－廠房A-----3-36
圖3.19 建築物之各種不同損害程度機率(補強)－廠房B-----3-37
圖3.20 建築物50年地震損失超越或然率(補強)－廠房A----3-37
圖3.21 建築物50年地震損失超越或然率(補強)－廠房B----3-38
圖3.22 園區各類建物之樓層數與50年中度損害以上機率----3-42
圖3.23 園區各類建物之建造年代與50年中度損害以上機率--3-42
圖3.24 園區各類建物之建物用途與50年中度損害以上機率--3-43
圖3.25 新竹科學園區各類建物發生中度損害以上機率-------3-43
圖3.26 建造年代(民國63年~71年)與50年中度損害以上機率-----------------------------------------------3-44
圖3.27 建造年代(民國72年~78年)與50年中度損害以上機率-----------------------------------------------3-44
圖3.28 建造年代(民國79年~86年)與50年中度損害以上機率
-----------------------------------------------3-45
圖3.29 建造年代(民國87年以後)與50年中度損害以上機率
-----------------------------------------------3-45
圖3.30 新竹科學園區之分區圖---------------------------3-48
圖3.31 新竹科學園區各類建築物中度損害以上機率分布-----3-49
圖3.32 新竹科學園區各類建築物平均年地震損失比分布圖---3-49
圖3.33 新竹科學園區各類建築物之建造年代---------------3-50
圖3.34 新竹科學園區各類建築物地震平均年損害金額-------3-50
圖3.35 新竹科學園區各類建築物年平均地震損失比分布－補強
-----------------------------------------------3-51
圖4.1 地震損失分類圖---------------------------------4-2
圖4.2 間接損失的分類圖-------------------------------4-7
圖4.3 空間分散圖-------------------------------------4-11
圖4.4 建築物耐震評估診斷流程-------------------------4-12
圖4.5 房屋建築抗震加固與技術措施建議-----------------4-15
圖4.6 設備抗震加固與技術措施建議---------------------4-20
圖4.7 高架樓版在收邊處的破壞-------------------------4-21
圖4.8 高架樓版在伸縮縫處的破壞-----------------------4-23
圖4.9 廠房C地震風險成本與地震損失之比較-------------4-30
圖4.10 廠房D地震風險成本與地震損失之比較------------4-30
圖4.11 防救災決策支援地理資訊系統式意圖--------------4-34
圖A.1 工址經緯度座標(120.980,24.80)之地震危害度曲線---A-2
圖A.2 工址經緯度座標(121.00,24.79)之地震危害度曲線----A-3
圖A.3 工址經緯度座標(121.00,24.77)之地震危害度曲線----A-3
圖A.4 工址經緯度座標(121.03,24.76)之地震危害度曲線----A-4
圖A.5 新竹科學園區475年迴歸期之等PGA值圖------------A-5
圖A.6 建築物之各種不同損害程度機率－廠房B------------A-6
圖A.7 建築50年地震損失超越或然率－廠房B-------------A-7
表 目 錄
表2-1 分析條件模式----------------------------------2-17
表2-2 園區地震危害度分析之地表加速度PGA值----------2-19
表2-3 地質年代時間表--------------------------------2-23
表2-4 新竹地質地層表--------------------------------2-25
表3-1 IMOSHA系統中之建築物基本分類------------------3-2
表3-2 HAZUS系統中之建築物基本分類-------------------3-3
表3-3 建築物損害狀態--------------------------------3-16
表3-4 建築物地震損害門檻值與對數標準差--------------3-19
表3-5 土壤液化敏感度分類----------------------------3-24
表3-6 土壤液化機率----------------------------------3-25
表3-7 斷層開裂之平均損害比--------------------------3-25
表3-8 建築物地震損失修正因子------------------------3-26
表3-9 建築物細部資訊--------------------------------3-30
表3-10 建築地震損失修正因子--------------------------3-30
表3-11 建築物地震年平均損失與補強效能----------------3-39
表4.1 921集集地震所造成的營運損失-------------------4-3
表4-2 地震對公司股價表現的影響----------------------4-4
表4-3 921地震前後公司營收的表現---------------------4-5
表4-4 地震風險管理策略評估(範例說明)------------------4-9
表4-5 ATC-29建議的靜載重管線支承間距----------------4-17
表4-6 台灣地區現行地震保險基本費率(每仟元計算)-------4-24
表4-7 台灣地區現行地震保險建築等級分類說明-----------4-25
表4-8 台灣地區現行地震保險地震保險分區說明-----------4-25
表4-9 台灣地區現行地震保險樓層數費率調整係數---------4-26
表4-10 台灣地區現行地震保險動產費率係數--------------4-26
表4-11 台灣地區現行地震保險自負額費率折減比率---------4-26
表A-1 分析條件模式------------------------------------A-1
表A-2 園區地震危害度分析之地表加速度PGA值------------A-4

                                

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