Page 210 - 捷運技術 第46期

204 彭瀚毅、謝宇珩、古鴻坤 臺北捷運結構物地震監測系統建置與應用

任何結構物設計時多會包含耐震設計，而越是重要結構物其耐震設計越是嚴謹，耐震設

計過程中經常包含各式地震相關之分析，包括：歷史災害地震研究、地震活動度分析、場址
效應分析、地震危害度評估、最大地震規模分析、設計反應譜、人工地震模擬等項目。結構
物設計並興建完成後，安裝於結構物內之地震監測系統，可記錄下地震來襲時結構物之震動
模式，並與設計理論值比對。經由比對分析結果，可獲得理論值與實際狀況之差異，並將此
差異性回饋設計單位，做為在未來設計同類型結構時參考之基準。此外高架、地表、地下、
橋樑等不同結構物的地震反應不同包括：
1. 高架結構：震動放大，易有共振效應（如神戶地震造成JR全倒）。
2. 地表結構：接近自由場震動。
3. 地下結構：震動縮小，安全性較高。

4. 橋樑結構：共振效應最為明顯（大地震低頻效應）。
目前臺灣之地震監測系統較缺乏地下化結構物監測之資料，本系統之資料將可做為未
來設計地下化結構之重要依據。
(二) 結構物安全評估：
本系統之監測儀器，除了地震儀外尚有包括鋼筋應力計、混凝土應變計、靜態傾斜儀、
相對位移計、電子式水壓計、水位計等各類儀器進行長期連續監測，長期累積觀測資料，可
做微結構安全之基本數據。地震發生後，比對基本數據與經過地震侵襲後之觀測數據，可對

結構物安全進行評估，並做微結構補強之依據。
(三) 行車安全輔助：
目前臺北捷運公司地震發生時之行車安全控制，主要仍以中央氣象局發布的地震震度為
主，以捷運公司裝設之10部自由場強震儀即時震度資料為輔。而現行用來控制行車安全之震
度，僅以地表最大地動加速度（PGA）做為唯一參數，具有以下之風險：
1. 自由場PGA的可靠度：PGA僅代表瞬間最大地震力，不等於破壞程度，例如921地震
臺北盆地PGA未超過200gal，但卻造成嚴重損害。理論上而言，自由場地動對結構物
僅是input，結構物本身震動則為output，且二者間之關係並不一定是線性關係。
2. 中央氣象局的震度可靠性：目前中央氣象局僅以PGA來訂定震度（日本已加入地動延

時），無法完全反應真實地動帶來的破壞。此外整個大臺北地區僅以2～3個測站（臺
北、五股、五分山）觀測結果來發佈臺北地區震度，此舉亦無法代表整個臺北盆地之
震波破壞狀態。
目前各運作中系統最完善的地震安全停機機制，當屬核能發電廠之地震停機機
制。核能電廠不以結構安全為唯一考量，其更重視設備運轉安全，因此有了基礎運
轉地震（operation basis earthquake，簡稱OBE）以及安全停機地震（safe shutdown
earthquake，簡稱SSE）的概念，茲詳細說明如下：

(1) 當地震小於OBE，屬於系統安全運作範圍，系統可繼續運作。
(2) 當地震大於OBE但是小於SSE時，應開始系統檢查標準程序，必要時以標準步驟
進行停機。
(3) 當地震大於SSE時，系統則需要緊急停機。
(4) 每個系統之OBE與SSE不盡相同，因此每個系統需要有本身自有之地震監測系
統，以及適合系統本身之OBE與SSE。
若以台備捷運行車系統來看，可由新設立之地震監測系統加上捷運公司現有之自由場強
震站，發展出更完善之地震發生時行車安全控制機制，確保行車安全。