CN103376465B - 建筑物楼层的地震即时分析系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑物楼层的现地型地震即时分析系统及其方法，即时分析地震发生时建筑物特定楼层的预测地震数据。于接收一地震的初达波的地震特性参数后，根据地震的震源位置与震源距离，在多个楼层回归公式中选择其中之一，将地震的初达波的一个或多个预估地震参数代入楼层回归公式，可算出特定楼层的放大参数；而根据此放大参数可计算特定楼层的预测地震数据。

Description

建筑物楼层的地震即时分析系统及其方法

技术领域

本发明关于一种地震预警技术，特别是关于一种现地型地震即时分析系统及其方法。

背景技术

台湾位于地震频繁发生区域，在大地震时，许多建筑结构物可能因无法承受地震强度而有倒塌或损坏的危险。九二一发生时，众多区域皆有建筑物毁损的灾情发生，对社会稳定及经济发展造成了重大冲击，若能在剧烈震动未传递至建筑物时提前示警，就能让建筑物的居民及时采取防灾避险的措施，令地震灾害伤亡降至最低。然而，如何推估大型建筑物遭受地震后的反应，一直以来都是工程师最关切的问题。然而地震为偶发性事件，历时时短(约为数十秒至数分钟)而形式上无常理可循且无法预测，因此准确的推估建筑物受震反应是非常具有挑战性的目标。

以有限元素法进行建筑物受震分析，需先针对建筑物结构建立结构动力模型，并实际量测建筑物结构的微震反应以调校模型的受震分析参数，然后以调校过的建筑物结构动力模型为基础，输入地震波形数据来推估建筑物的受震情形；其计算所耗时间须视建筑物结构本体复杂性而定，一般而言约需数十分钟至数小时不等。若欲用此法在大地震发生时针对特定建筑物进行分析，需待该建筑物的地表的感测器收集地震波形数据，输入结构动力模型方可取得参考数据。然而数据收集时间及结构动力模型运算时间往往超出地震持续发生时间，无法在短时间内完成运算，且仅能针对该次地震波数据推算当时的建筑物结构形变结果。

现有技术的缺点，一则是过程过于耗时，无法在强烈震波传递至建筑物前完成分析运算，来提供参考数据供建筑物预警之用；另一则是调校过的建筑物结构动力模型输入受震分析参数所得到的建筑物受震数据，并未与震源位置/距离等数据建立即时关联性，无法仅通过地震发生时的相关参数进行快速评估。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明一实施例中提供一种建筑物楼层的现地型地震即时分析方法，即时分析地震发生时建筑物特定楼层的预测地震数据。在接收一地震的初达波的地震特性参数后，根据地震的震源位置与震源距离，在多个楼层回归公式中选择其中之一。将地震的初达波的一个或多个预估地震参数代入楼层回归公式，可算出特定楼层的放大参数；而根据该放大参数可计算特定楼层的预测地震数据。

本发明另一实施例中，楼层回归公式的选择步骤包含：判断地震的震源位置位于内陆区域或外海区域；若震源位置位于内陆区域，判断震源距离超出或不超出内陆距离门槛；及若震源位置位于外海区域，判断震源距离超出或不超出外海距离门槛。

本发明另一实施例中，提供一种建筑物楼层的地震即时分析系统，即时分析地震发生时建筑物特定楼层的预测地震数据。此系统包括储存单元、传输单元与运算处理单元。储存单元用以储存数字数据。传输单元接收地震的初达波的多个地震特性参数。运算处理单元，电性连接储存单元与传输单元，用以判断地震的震源位置位于内陆区域或外海区域；若震源位置位于内陆区域，即判断震源距离超出或不超出内陆距离门槛；若震源位置位于外海区域，即判断震源距离超出或不超出外海距离门槛。其中，运算处理单元更根据判断后的震源位置与震源距离，在多个楼层回归公式中选择其中之一，并将地震初达波的一个或多个预估地震参数代入楼层回归公式，以算出特定楼层的放大参数，最后根据放大参数计算特定楼层的预测地震数据。

本发明另一实施例中，提供一种计算机可读取的储存媒体，其储存有多个计算机可执行指令；当这些计算机可执行指令被一建筑物楼层的地震即时分析系统读取且执行时，执行一建筑物楼层的地震即时分析方法。此系统包括储存单元、传输单元与运算处理单元。该地震即时分析方法包含：以传输单元接收该地震的初达波的地震特性参数；判断地震的震源位置位于内陆区域或外海区域，若位于内陆区域即判断震源距离是否超出或不超出内陆距离门槛，若位于该外海区域即判断震源距离是否超出或不超出外海距离门槛。根据震源位置及该震源距离，可选择多个楼层回归公式中的一个对应的楼层回归公式。将地震的初达波的一个或多个预估地震参数代入对应的楼层回归公式，计算出特定楼层的放大参数，最后即可根据放大参数计算特定楼层的预测地震数据。

本发明的建筑物楼层的地震即时分析系统及其方法与储存媒体，是根据需求为特定建筑物建立结构动力模型，并以中央气象局等机构的历年地震量测数据作为输入因子，即时推算该次震波的结构变化。此外，考量台湾地区的地震特性，使用回归分析建立预估地震参数(测站与震源的间距即震源距离、该测站量测地震波的最大地表加速度、地震规模、主频等)与建筑物各楼层的最大加速度间的关联性，在地震发生时可运用回归分析所得的回归公式快速推估此建筑物各楼层最大加速度，结合即时运算机制，进行地震防灾预警之用。本发明除了能够即时有效提供强震预警，使建筑物的民众可即时疏散、降低伤亡，也在长期搜集地震数据，整合相关地震参数，形成该建筑物专属的建筑物受震反应数据库(DatabaseforFastEstimatedResponseofStructure)，作为系统调校的参考，有助于提升未来预测的准确性。

附图说明

图1为本发明一实施例中建筑物楼层的地震即时分析方法的流程示意图；

图2A为本发明另一实施例中内陆地震的建筑物、量测站、震源位置与内陆距离门槛的相对关系示意图；

图2B为本发明另一实施例中外海地震的建筑物、量测站、震源位置与外海距离门槛的相对关系示意图；

图3A为本发明另一实施例中以台电大楼建立的有限元素结构动力模型的模拟示意图；

图3B为图3A的结构动力模型在地震主频为0.303Hz时的模拟示意图；

图3C为图3A的结构动力模型在地震主频为0.348Hz时的模拟示意图；

图3D为图3A的结构动力模型在地震主频为0.352Hz时的模拟示意图；

图3E为图3A的结构动力模型在地震主频为0.814Hz时的模拟示意图；

图3F为图3A的结构动力模型在地震主频为0.928Hz时的模拟示意图；

图3G为图3A的结构动力模型在地震主频为0.965Hz时的模拟示意图；

图3H为图3A的结构动力模型在地震主频为1.452Hz时的模拟示意图；

图3I为图3A的结构动力模型在地震主频为1.604Hz时的模拟示意图；

图3J为图3A的结构动力模型在地震主频为1.68Hz时的模拟示意图；

图4A为本发明另一实施例中为验证楼层回归公式实际搭建的结构物振动台示意图；

图4B为以图4A的结构物振动台(4楼)实验过程的放大系数-时间图，显示实际测得放大系数与以楼层回归公式导出的放大系数；

图4C为以图4A的结构物振动台(8楼)实验过程的放大系数-时间图，显示实际测得放大系数与以楼层回归公式导出的放大系数；

图5为本发明另一实施例中另一建筑物楼层的地震即时分析方法的流程示意图；及

图6为本发明另一实施例中建筑物楼层的地震即时分析系统的系统方块图。

其中，附图标记：

陆地1

建筑物10

量测站20

内陆距离门槛31/外海距离门槛32

震源位置411/412/421/422/423/431/432/441/442/443

结构物振动台50

参考构架510试体构架520

位移计530加速度计540

振动平台550

建筑物楼层的地震即时分析系统600

运算处理单元610储存单元620

传输单元630总线640

具体实施方式

本发明有关于建筑物楼层的现地型地震即时分析系统、方法及其计算机可读取执行的储存媒体。以下各实施例中所公开的方法虽然以流程图的步骤进行说明，但各动作间并不限于流程图所示步骤的特定顺序。现地型是所使用的地震特性参数，来自于建筑物中安装的强震仪、或者邻近建筑物的量测站，针对建筑物的受震情况立即提供预估结果；现地型系统可以提供立即预警、适用于重要建筑物/机关大楼/超高楼大厦，有别于广域型系统收集多个量测站数据，需时较久，且不能针对特定建筑物提供分析结果。

请参考图1，为本发明一实施例中建筑物楼层的地震即时分析方法的流程示意图。并请合并参考图2A、2B，分别为本发明另一实施例中内陆地震的建筑物、量测站、震源位置与内陆距离门槛的相对关系示意图，以及本发明另一实施例中外海地震的建筑物、量测站、震源位置与外海距离门槛的相对关系示意图。

步骤S10：接收地震的初达波的地震特性参数。

建筑物10位于陆地1(此处以台湾本岛为例)的中部地区，其邻近的量测站20中设置有强震仪以量测地震加速度信号。强震仪例如可选用Kinemetrics公司的EpiSensor震力平衡加速度计(ForceBalanceAccelerometer)(型号FBAES-T)，能测量地表上的微小震动、并输出X、Y、Z三个轴向的加速度信号。量测站20中可设置本发明所述的“现地型地震即时分析系统”，当一地震发生时，即根据强震仪提供先到达的初达波(PrimaryWave)的三轴加速度信号，即时分析运算以预估并输出各种“地震特性参数”，例如震源距离、峰值地表加速度PGA(PeakGroundAcceleration)、地震规模、地震主频、或初达波/次达波(SecondaryWave)时间差。这些地震特性参数可能为实测数据或经运算预估的数字，用于量测站现地的即时预警、作为历史纪录供作分析，或传送至建筑物做后续运算程序；本实施例的方法首先即是接收这些地震特性参数。

步骤S20：根据地震的震源位置与震源距离，在多个楼层回归公式中选择其中之一。

所指的楼层回归公式是在地震前完成的。简单来说，建筑物10各楼层可具有专属的楼层回归公式，各楼层的楼层回归公式是透过平日将建筑物10的结构动力模型导入历史地震数据、得到初步公式，并经长期多种校正验证方法修正所得，后续将有较多细节的介绍。特定楼层的楼层回归公式可透过各种不同回归分析模型进行分析，经过反复多种模型研究验证结果，一例子为采用二次反应表面模型(quadraticresponsesurfacemodels)得到准确结果，其公式为：

$y\left(x\right)={\mathrm{\&alpha;}}_0+\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_i{x}_i+\underset{i<j}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{ij}}{x}_i{x}_j+\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{ii}}{x}_i^2+...$

其中以y(x)为放大参数，通过上述公式回归分析出放大参数，可作为关联(1)根据地震初达波的预估地震参数与(2)楼层受震反应的回归公式。

位于不同地区、具有不同结构的建筑物，将可得到不同的回归公式，建筑物的各楼层亦然。其由于受到现地相异地形、地层与传递路线的影响，地震可能对不同地区的建筑物造成程度不同的冲击，实际状况越接近回归分析过程所采历史数据时，其预测准确性较高。本发明中将地震依照震源位置与震源距离先做区分，再根据对应的楼层回归公式进行后续处理，因此建筑物、量测站、震源位置等相关位置十分重要。由于外海与内陆地层的不同将影响地震传递与后续破坏力，在图2A、2B中，依照震源位置411/412/421/422/423/431/432/441/442/443分为内陆区域或外海区域。即可区分(A)内陆地震：图2A所示震源位置411/412/421/422/423均位于陆地1的内陆区域，换言之，震源位置411/412/421/422/423所产生的地震均为内陆地震；(B)外海地震：图2B所示震源位置431/432/441/442/443均位于陆地1的东部外海区域，因此震源位置431/432/441/442/443所产生的地震均为外海地震。

欲得到高准确度的楼层回归公式，须以实际的建筑物建立结构动力模型，以导入历史地震数据进行验证。参考图3A-3J，以实际坐落于台北市的台电大楼(台湾电力公司总管理处)有限元素建立的结构动力模型模拟示意图如图3A所示。于输入地震主频为0.303Hz时，所得以建筑物结构动力模型进行模拟的示意图如图3B所示；于输入地震主频为0.348Hz时，所得以建筑物结构动力模型进行模拟的示意图如图3C所示；于输入地震主频为0.352Hz时，所得以建筑物结构动力模型进行模拟的示意图如图3D所示；于输入地震主频为0.814Hz时，所得以建筑物结构动力模型进行模拟的示意图如图3E所示；于输入地震主频为0.928Hz时，所得以建筑物结构动力模型进行模拟的示意图如图3F所示；于输入地震主频为0.965Hz时，所得以建筑物结构动力模型进行模拟的示意图如图3G所示；于输入地震主频为1.452Hz时，所得以建筑物结构动力模型进行模拟的示意图如图3H所示；于输入地震主频为1.604Hz时，所得以建筑物结构动力模型进行模拟的示意图如图3I所示；于输入地震主频为1.68Hz时，所得以建筑物结构动力模型进行模拟的示意图如图3J所示。

现有技术中，若将即时发生的地震特性参数导入建筑物结构动力模型，依建筑物结构复杂程度不同，将需费时数十分钟甚至数小时，方能产生该地震于此建筑物各楼层的地震数据，进而产生图3A-3J的结果。本发明的实施例则区分为不同“地震情境”，将历史地震数据依照不同地震情境分别导入结构动力模型、进行回归分析，遂能得到可即时运算结果、同时具备高准确度的楼层回归公式。

此外，于图2A、2B的实施例中，分别标示有一内陆距离门槛31及外海距离门槛32。依据实验验证结果，不超出或超出内陆距离门槛31的内陆地震其地震特性参数差异较大，对建筑物10的影响也明显不同，因此内陆地震再区分出(1)震源位置411/412：为位于内陆区域且震源距离不超出该内陆距离门槛31者；以及(2)震源位置421/422/423：为位于内陆区域且震源距离超出该内陆距离门槛31者。同理，依据实验验证结果，不超出或超出外海距离门槛32的外海地震其地震特性参数差异较大，对建筑物10的影响也明显不同，因此外海地震再区分出(1)震源位置431/432：为位于外海区域且震源距离不超出该外海距离门槛32者；以及(2)震源位置441/442/443：为位于外海区域且震源距离超出该外海距离门槛32者。

换言之，对于建筑物10的某特定楼层而言，将可推导出四种不同“地震情境”的楼层回归公式，此四地震情境即为：(1)位于该内陆区域且不超出该内陆距离门槛；(2)位于该内陆区域且超出该内陆距离门槛；(3)位于该外海区域且不超出该外海距离门槛；及(4)位于该外海区域且超出该外海距离门槛。

步骤S30：将根据地震的初达波的预估地震参数代入对应的楼层回归公式，以算出特定楼层的放大参数。

以发生于图2A中的震源位置422的地震而言，属于地震情境(2)，即位于内陆区域且超出内陆距离门槛。将此地震的初达波的预估地震参数代入地震情境(2)所对应的楼层回归公式，即能算出特定楼层的放大参数。放大参数可定义为地震发生的初达波到达该建筑物位置时，某特定楼层(如10楼)的预测峰值加速度与该地震的峰值地表加速度推测值的比值，后续将有更为详细的介绍。

步骤S40：根据放大参数计算特定楼层的预测地震数据。

以楼层回归公式计算出该特定楼层的放大参数后，即能计算特定楼层的“预测地震数据”，如该特定楼层的一预测峰值加速度，或由预测峰值加速度换算为该特定楼层的一预测震度。“预测地震数据”可供建筑物10的管理单位依照预定的地震防灾措施，发布地震警报；对于预测震度超过警戒范围的特定楼层民众，就能及时警告、尽早进行疏散，大幅降低伤亡。

如前所述，在回归分析的过程中，不断完善楼层回归公式的方法之一为依据地震情境导入历史地震资料数据，以下通过实例进行说明。

地震情境(1)：以表一位于内陆区域且不超出内陆距离门槛的历史地震数据，分别代入初步回归分析得到的楼层回归公式、并导入前述结构动力模型中；在一些实施例中，合适的内陆距离门槛可为30±5公里。表一中，以初达波到达该建筑物位置时的地震参数可用以推估地表峰值加速度(PGA)(例如利用另一地震分析系统与特殊演算法加以运算)，并假设此预估值和实际量测的PGA相符，将其代入初步回归分析得到的楼层回归公式，即可得到一个预测的放大参数(Amp)，并藉以计算出特定楼层的一个“预测峰值加速度”。以同一地表PGA导入前述经与实际量测数据验证的结构动力模型，可由模型本身的模拟获得特定楼层(如顶楼)的一“模拟峰值地表加速度(PeakFloorAcceleration，PFA)”(如顶楼PFA)。比较“预测峰值加速度”与“实测的峰值地表加速度”(若此建筑物无实测记录数据则以结构动力模型所求的“模拟峰值地表加速度”取代)，并藉以修正初步的楼层回归公式，即能使楼层回归公式益趋完善，亦即以符合地震情境(1)的历史地震数据代入修正后的楼层回归公式，会得到越来越准确的结果。

表一：台湾中部地区内陆地震/震源距离小于30公里

地震情境(2)：同理，以表二位于内陆区域且超出内陆距离门槛的历史地震数据，分别代入初步回归分析得到的楼层回归公式、并导入前述结构动力模型中，可渐次将地震情境(2)的楼层回归公式修改完善。

表二：台湾中部地区内陆地震/震源距离大于30公里

地震情境(3)：同理，以表三位于外海区域且不超出外海距离门槛的历史地震数据，分别代入初步回归分析得到的楼层回归公式、并导入前述结构动力模型中，可渐次将地震情境(3)的楼层回归公式修改完善。在一些实施例中，合适的外海距离门槛例如可为160±5公里。

表三：台湾东部外海地震/震源距离小于160公里

地震情境(4)：同理，以表四位于外海区域且超出外海距离门槛的历史地震数据，分别代入初步回归分析得到的楼层回归公式、并导入前述结构动力模型中，可渐次将地震情境(4)的楼层回归公式修改完善。

表四：台湾东部外海地震/震源距离大于160公里

建筑物的结构动力模型平日可透过建筑物的微震量测进行校正，使结构动力模型的受震反应越符合真实建筑物，也能使楼层回归公式越来越准确。除了导入历史地震数据与校正结构动力模型之外，本发明亦可透过实际搭建的结构物振动台50来进行验证，测试不同的回归分析模型，或获得结构物振动台50准确的楼层回归公式。请参阅图4A，其为本发明另一实施例中为验证楼层回归公式实际搭建的结构物振动台50示意图。结构物振动台50由参考构架510与试体构架520所构成；试体构架520为八层楼结构物(模拟建筑物)，每楼层与参考构架510衔接、并分别安装有位移计530；同时试体构架520各楼层均安装有加速度计540。实验时，试体构架520可被振动平台550带动，以模拟真实的地震受震反应。以楼层回归公式即时分析预测的结构物的放大系数，可与实际位移计530及加速度计540量测数据换算的放大系数比较。

图4A的实施例中，依本发明的前述方法所得的楼层回归公式为：

(1)四楼：

Amp₄＝2.35172-4.832×10^-3D+1.597×10^-3P

-3.527×10^-5DP+6.017×10^-5D²-2.996

×10^-6P²

(2)八楼：

Amp₈＝2.72958+1.142×10^-3D+2.44×10^-3P-

5.423×10^-5DP+5.795×10^-5D²-3.411×10^-6P²

其中，Amp为预测楼层的放大系数；D为震源距离；P为峰值地表加速度PGA(gal)。本实施例中，代入楼层回归公式的、根据初达波的预估地震参数为：地震的峰值地表加速度PGA与震源距离D。

部分实验数据请参考图4B与4C，以及下列表五与表六。图4B以图4A的结构物振动台50(4楼)实验过程的放大系数-时间图，显示实际测得放大系数与用楼层回归公式导出的放大系数；图4C以图4A的结构物振动台50(8楼)实验过程的放大系数-时间图，显示实际测得放大系数与用楼层回归公式导出的放大系数。根据实验数据，预测结果平均皆有80％以上之准确性，用初达波在短暂时间的数据，预测建筑物楼层的地震受震反应能够得到如此高的准确性，对于建筑物的强震预警来说，已具有很高的参考价值。

表五：四楼峰值加速度与楼层震度

表六：八楼峰值加速度与楼层震度

请参考图5，为本发明另一实施例中建筑物楼层的地震即时分析方法的流程示意图。其中步骤S110、S150与步骤S160分别与图1的步骤S10、S30与步骤S40相仿，于此不再赘述。图1与图5的主要区别在于，图5以详细步骤对S120至S140a/S140b/S140c/S140d进行清楚说明，实现图1步骤S20的“根据地震的震源位置与震源距离，在多个楼层回归公式中选择其中之一”的可行例子。

步骤120中首先判断该地震的一震源位置位于该一内陆区域或一外海区域。依内陆区域或外海区域分别进行步骤130a与130b：步骤130a判断内陆地震的震源距离为超出或不超出内陆距离门槛；步骤130b则判断外海地震的震源距离为超出或不超出外海距离门槛。如前述实施例，判断出震源距离所属的地震情境后，即可在步骤S140a/S140b/S140c/S140d中据以选择对应的楼层回归公式A/B/C/D，以便在步骤150将根据地震初达波的预估地震参数(如地震的峰值地表加速度(PGA)与震源距离)代入所选择的楼层回归公式而算出放大系数，进而于步骤S160中算出特定楼层的预测地震数据，如预测峰值加速度或预测震度等等。

请参考图6，为本发明另一实施例中建筑物楼层的地震即时分析系统的系统架构方块图。建筑物楼层的地震即时分析系统600基本上可为任何型态的计算机系统，只要能顺利执行前述实施例所述各种建筑物楼层的地震即时分析方法。建筑物楼层的地震即时分析系统600主要包含运算处理单元610、储存单元620、传输单元630与总线640。透过总线640(如印刷电路板上的数据传输电路)，运算处理单元610电性连接储存单元620与传输单元630。储存单元620用以储存数字数据，广义上可包含供运算处理单元610工作时使用的系统记忆体(如内存或缓存)、内部易失性或非易失性存储器、甚至与系统600连接而能存取的网络储存装置皆被包含；储存单元620可依需要储存历史地震数据、地震初达波的地震特性参数、各建筑物的不同特定楼层的楼层回归公式、或是预测的放大系数与预测地震数据。运算处理单元610用以存取并执行计算机可执行程序，例如前述各种建筑物楼层的地震即时分析分法；运算处理单元610可由中央处理单元(CPU)、微处理器、集成电路或芯片所实现。传输单元630可为任意规格的有线或无线网络传输装置，只要能使系统600与量测站的分析系统连接传输数据，如接收地震的初达波的地震特性参数即可。初达波的预估地震参数也可选自震源距离、峰值地表加速度、地震规模、地震主频与初达波/次达波时间差的群组或其任意组合，较佳为该地震的该震源距离与一峰值地表加速度。根据所使用的回归公式，能代入回归公式的预估地震参数选择有限；但是一开始所接收的地震特性参数除包含预测地震参数外，也可能包含其他直接量测获得的数据。

运算处理单元610主要用以判断地震的震源位置位于内陆区域或外海区域：若震源位置位于内陆区域，运算处理单元610即判断震源距离超出或不超出内陆距离门槛；若震源位置位于外海区域，运算处理单元610即判断震源距离超出或不超出外海距离门槛。再者，运算处理单元610进一步根据判断后的震源位置与震源距离，在不同地震情境下的多个楼层回归公式间选择其中之一。然后，运算处理单元610将地震的初达波的预估地震参数代入对应的楼层回归公式，以算出特定楼层的一放大参数；最后运算处理单元610并根据放大参数计算特定楼层的预测地震数据。为达到地震预警的效果，运算处理单元610可透过传输单元630可以视觉方式或声音方式输出该特定楼层的该预测地震数据、或指示危险等级与疏散指示。

于本发明前述实施例中，虽仅于图2A、2B中提及单一量测站，但本发明的系统与方法并不限于处理单一量测站的量测数据(如地震特性参数)，或仅限于搭建现地型地震即时分析系统、即时分析出建筑物楼层的预测地震数据。由于历史地震数据均有其价值，本发明适用的初达波地震特性参数可源自一单一邻近量测站的量测数据，或为整合自二个或更多量测站的量测数据(例如多个量测站的量测数据汇整后，经中央气象局的广域型地震分析系统整合后的地震特性参数)。

再者，一般而言震源距离为建筑物附近的一邻近量测站与震源位置的相对距离。不过，只要掌握建筑物与该量测站的距离与方位，理论上基于需求，有可能将震源距离设定为建筑物与震源位置的相对距离。于一实施例中，对于一些高价值的建筑结构物，可于建筑物中设置专属的量测站，即建筑物量测站可以位于同一位置，如图2B中所示。

于本发明另一实施例中，提供一种计算机可读取的储存媒体，例如为数据光盘、硬盘、闪存、存储卡等，其内储存有多个计算机可执行指令；当这些计算机可执行指令被一建筑物楼层的地震即时分析系统读取且执行时，执行前述实施例所述的建筑物楼层的地震即时分析方法。此系统包括储存单元、传输单元与运算处理单元。此方法包含：以传输单元接收该地震的初达波的地震特性参数；判断地震的震源位置位于内陆区域或外海区域，若位于内陆区域即判断震源距离是否超出或不超出内陆距离门槛，若位于该外海区域即判断震源距离是否超出或不超出外海距离门槛。根据震源位置及该震源距离，可选择多个楼层回归公式中一个对应的楼层回归公式。将地震的初达波的预估地震参数代入对应的楼层回归公式，以算出特定楼层的放大参数，最后即可根据放大参数计算特定楼层的预测地震数据。

综合上述，本发明具有以下特点：

(一)即时快速：透过回归分析的楼层回归公式，进行快速运算而得特定楼层的预测地震数据，相对一般需经结构动力的力学分析流程，其运算速度较快，符合建筑物快速反应评估的强震预警需求。

(二)准确性高：楼层回归公式所采回归数据包含以有限元素法推算的建筑物受震反应数据，此参考值与建筑物实际受震量测的相关数据大多相符，且通过八层楼试体构架置放于三轴向振动台的实际测试，验证本发明推估的楼层最大震度与实际量测震度的准确度高达80％。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围；任何所属技术领域的技术人员，凡依本发明权利要求保护范围及发明说明书内容所作的简单的等效变更与修改，均应仍属本发明技术特征的范围内。

Claims (17)

1.一种建筑物楼层的地震即时分析方法，其特征在于，即时分析一地震发生时一建筑物的一特定楼层的至少一预测地震数据，预先以多个历史地震数据导入所述建筑物的一结构动力模型而获得多个楼层回归公式，该方法包含：

接收该地震的一初达波的多个地震特性参数；

根据该地震的一震源位置与一震源距离，选择所述多个楼层回归公式其中之一，所述楼层回归公式的选择步骤还包含：

判断该地震的震源位置位于一内陆区域或一外海区域；

若该震源位置位于该内陆区域，判断一震源距离超出或不超出一内陆距离门槛；及

若该震源位置位于该外海区域，判断该震源距离超出或不超出一外海距离门槛；

将根据该地震的该初达波的至少一预估地震参数代入对应的该楼层回归公式，以算出该特定楼层的一放大参数；以及

根据该放大参数计算该特定楼层的该预测地震数据。

2.如权利要求1所述的建筑物楼层的地震即时分析方法，其特征在于，该初达波所述地震特性参数选自该地震的该震源距离、一峰值地表加速度、一地震规模、一地震主频、一初达波/次达波时间差的任意组合。

3.如权利要求1所述的建筑物楼层的地震即时分析方法，其特征在于，代入该楼层回归公式的该预估地震参数包含该地震的该震源距离与一峰值地表加速度。

4.如权利要求1所述的建筑物楼层的地震即时分析方法，其特征在于，该震源距离为一量测站与该震源位置的距离，或该震源距离为该建筑物与该震源位置的距离。

5.如权利要求1所述的建筑物楼层的地震即时分析方法，其特征在于，所述多个历史地震数据选自震源距离、地震规模、地表峰值加速度(PGA)、模拟峰值地表加速度(PFA)、地表震度的任意组合。

6.如权利要求1所述的建筑物楼层的地震即时分析方法，其特征在于，根据该地震的震源位置与该震源距离被区分为四个地震情境，包含：

位于该内陆区域且不超出该内陆距离门槛；

位于该内陆区域且超出该内陆距离门槛；

位于该外海区域且不超出该外海距离门槛；及

位于该外海区域且超出该外海距离门槛；

其中，该四个地震情境分别对应所述楼层回归公式其中之一。

7.如权利要求6所述的建筑物楼层的地震即时分析方法，其特征在于，所述楼层回归公式的获得方法包含：预先以该四个地震情境的多个历史地震数据，分别导入该建筑物的一结构动力模型而获得所述楼层回归公式。

8.如权利要求1所述的建筑物楼层的地震即时分析方法，其特征在于，该预测地震数据包含该特定楼层的一预测峰值加速度和/或一预测震度。

9.如权利要求1所述的建筑物楼层的地震即时分析方法，其特征在于，还包含，在该建筑物输出该特定楼层的该预测地震数据。

10.一种建筑物楼层的地震即时分析系统，即时分析一地震发生时一建筑物的一特定楼层的至少一预测地震数据，其特征在于，该系统包含：

一储存单元，储存数字数据；

一传输单元，接收该地震的一初达波的多个地震特性参数；及

一运算处理单元，电性连接该储存单元与该传输单元，判断该地震的一震源位置位于一内陆区域或一外海区域，若该震源位置位于该内陆区域，判断一震源距离超出或不超出一内陆距离门槛，若该震源位置位于该外海区域，判断该震源距离超出或不超出一外海距离门槛；

其中，该运算处理单元根据判断后的该震源位置与该震源距离，选择多个楼层回归公式其中之一，并将根据该地震的该初达波的至少一预估地震参数代入该楼层回归公式，以算出该特定楼层的一放大参数，最后根据该放大参数计算该特定楼层的该预测地震数据；

其中，所述楼层回归公式的获得由该运算处理单元预先以多个历史地震数据导入该建筑物的一结构动力模型而获得所述楼层回归公式。

11.如权利要求10所述的建筑物楼层的地震即时分析系统，其特征在于，该初达波的所述地震特性参数选自该地震的该震源距离、一峰值地表加速度、一地震规模、一地震主频、一初达波/次达波时间差的任意组合。

12.如权利要求10所述的建筑物楼层的地震即时分析系统，其特征在于，其中代入该楼层回归公式的该预估地震参数包含该地震的该震源距离与一峰值地表加速度。

13.如权利要求10所述的建筑物楼层的地震即时分析系统，其特征在于，该震源距离为一量测站与该震源位置的距离，或该震源距离为该建筑物与该震源位置的距离。

14.如权利要求10所述的建筑物楼层的地震即时分析系统，其特征在于，根据该震源位置与该震源距离，该运算处理单元将该地震区分为四个地震情境，包含：

位于该内陆区域且不超出该内陆距离门槛；

位于该内陆区域且超出该内陆距离门槛；

位于该外海区域且不超出该外海距离门槛；及

位于该外海区域且超出该外海距离门槛；

其中，该四个地震情境分别对应所述楼层回归公式其中之一。

15.如权利要求14所述的建筑物楼层的地震即时分析系统，其特征在于，所述楼层回归公式的获得，由该运算处理单元预先以该四个地震情境的多个历史地震数据，分别导入该建筑物的一结构动力模型而获得所述楼层回归公式。

16.如权利要求10所述的建筑物楼层的地震即时分析系统，其特征在于，该预测地震数据包含该特定楼层的一预测峰值加速度和/或一预测震度。

17.如权利要求10所述的建筑物楼层的地震即时分析系统，其特征在于，该运算处理单元透过该传输单元在该建筑物输出该特定楼层的该预测地震数据。