TW201339619A - 建築物樓層之地震即時分析系統及其方法與儲存媒體 - Google Patents

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Abstract

一種建築物樓層之地震即時分析系統、方法及其儲存媒體，即時分析地震發生時建築物特定樓層的預測地震數據。於接收一地震之初達波的地震特性參數後，根據地震之震源位置與震源距離，在多個樓層迴歸公式中選擇其中之一。將根據地震之初達波的一或多個預估地震特性參數代入樓層迴歸公式，可算出特定樓層之放大參數；而根據此放大參數可計算特定樓層之預測地震數據。

Description

建築物樓層之地震即時分析系統及其方法與儲存媒體
本發明係有關於地震預警技術，特別是關於一種現地型地震即時分析系統及其方法。
台灣位於地震頻繁發生區域，於大地震當下，許多建築結構物可能因無法承受地震強度而有倒塌或損壞之餘慮。九二一發生當下，眾多區域皆有建物毀損之災情發生，對社會穩定及經濟發展造成重大衝擊，若能於劇烈震動未傳遞至建物時即提前示警，令建物居民進行防災避險動作，使地震災害傷亡降至最低。然而，如何推估大型建物遭受地震後之反應，一直以來都是工程師最關切的問題。然而地震為偶發性事件，歷時短(約為數十秒至數分鐘)而形式上無常理可循且無法預測，因此準確的推估建物受震反應是非常具挑戰性的目標。
以有限元素法進行建物受震分析，需先針對建物結構建置結構動力模型，並實際量測建物結構之微震反應以調校模型之受震分析參數，爾後以調校過之建物結構動力模型為基礎，輸入地震波形資料來推估建物的受震情形；其計算所耗時間須視建物結構本體複雜性而定，一般而言約需數十分鐘至數小時不等。若欲以此法於大地震發生時針對特定建物進行分析時，需待該建物地表之感測器收錄地震波形資料，輸入結構動力模型方可取得參考數據。然資料收錄時間及運算時間往往超出地震持續發生時間，無法在短時間內完成運算，且僅能針對該次地震波資料推算當下之結構形變結果。
換言之，前述作法的缺點，一則是過程過於耗時，無法於強烈震波傳遞至建物前完成分析運算，以提供參考數據供建築物預警之用；另一則是以調校過之建物結構動力模型輸入受震分析參數所得到之受震資料，事實上並未與震源位置/距離等數據建立即時關聯性，無法僅藉由地震發生當下之相關參數進行快速評估。
有鑑於先前技術之問題，於本發明一實施例中提供一種建築物樓層之地震即時分析方法，即時分析地震發生時建築物特定樓層的預測地震數據。於接收一地震之初達波的地震特性參數後，根據地震之震源位置與震源距離，在多個樓層迴歸公式中選擇其中之一。將根據地震之初達波的一或多個預估地震特性參數代入樓層迴歸公式，可算出特定樓層之放大參數；而根據此放大參數可計算特定樓層之預測地震數據。
於本發明另一實施例中，樓層迴歸公式之選擇步驟更包含：判斷地震之震央位置位於內陸區域或外海區域；若震源位置位於內陸區域，判斷震源距離超出或少於內陸距離門檻；及若震源位置位於外海區域，判斷震源距離超出或少於外海距離門檻。
於本發明另一實施例中，提供一種建築物樓層之地震即時分析系統，即時分析地震發生時建築物特定樓層的預測地震數據。此系統包括儲存單元、傳輸單元與運算處理單元。儲存單元用以儲存數位資料。傳輸單元接收地震之初達波的複數地震特性參數。運算處理單元，電性連接儲存單元與傳輸單元，用以判斷地震之震源位置位於內陸區域或外海區域；若震源位置位於內陸區域，即判斷震源距離超出或少於內陸距離門檻；若震源位置位於外海區域，即判斷震源距離超出或少於外海距離門檻。其中，運算處理單元更根據判斷後之震源位置與震源距離，在多個樓層迴歸公式中選擇其中之一，並將根據地震初達波的一或多個預估地震特性參數代入樓層迴歸公式，以算出特定樓層之放大參數，最後根據放大參數計算特定樓層之預測地震數據。
於本發明另一實施例中，提供一種電腦可讀取之儲存媒體，其儲存有多個電腦可執行指令；當這些電腦可執行指令被一建築物樓層之地震即時分析系統讀取且執行時，執行一建築物樓層之地震即時分析方法。此系統包括儲存單元、傳輸單元與運算處理單元。此方法包含：以傳輸單元接收該地震之初達波的地震特性參數；判斷地震之震源位置位於內陸區域或外海區域，若位於內陸區域即判斷震源距離是否超出或少於內陸距離門檻，若位於該外海區域即判斷震源距離是否超出或少於外海距離門檻。根據震源位置該震源距離，可選擇多個樓層迴歸公式中其中一個對應之樓層迴歸公式。將根據地震之初達波的一或多個預估地震特性參數代入對應之樓層迴歸公式，以算出特定樓層之放大參數，最後即可根據放大參數計算特定樓層之預測地震數據。
本發明之建築物樓層之地震即時分析系統及其方法與儲存媒體，係依需求為特定建物建置結構動力模型，並以中央氣象局等機構之歷年地震量測資料作為輸入因子，即時推算該次震波之結構形變。此外，考量台灣地區之地震特性，使用迴歸分析建立地震特性參數(測站與震源之間距即震源距離、該測站量測地震波之最大地表加速度、地震規模、主頻等)與建築物各樓層之最大加速度間的關聯性，則於地震發生當下可運用迴歸所得之分析公式快速推估此建物各樓層最大加速度，結合即時運算機制，進行地震防災預警之用。本發明除了能夠即時有效提供強震預警，使建物民眾可即時疏散、降低傷亡，並在長期蒐集資料下，整合相關地震參數，集結而成該建物專屬之建築物受震反應資料庫(Database for Fast Estimated Response of Structure)，作為系統調校之參考，有助於提升未來預測之準確性。
本發明有關於建築物樓層之地震即時分析系統、方法及其電腦可讀取執行之儲存媒體。以下各實施例中所揭露之方法雖然以流程圖之步驟進行說明，但各動作間並不限於流程圖所示步驟之特定順序。
請參考第1圖，係本發明一實施例中建築物樓層之地震即時分析方法之流程示意圖。並請合併參考第2A、2B圖，分別為本發明另一實施例中內陸地震之建築物、量測站、震源位置與內陸距離門檻之相對關係示意圖，以及本發明另一實施例中外海地震之建築物、量測站、震源位置與外海距離門檻之相對關係示意圖。
步驟S10：接收地震之初達波的地震特性參數。
建築物10位於陸地1(此處以台灣本島為例)之中部地區，其鄰近之量測站20中設置有強震儀以量測地震加速度訊號。強震儀例如可選用Kinemetrics公司之EpiSensor震力平衡加速度計(Force Balance Accelerometer)(型號FBA ES-T)，能測量地表上的微小震動、並輸出X、Y、Z三個軸向之加速度訊號。量測站20中可設置「現地型地震即時分析系統」，當一地震發生時，即根據強震儀提供先到達之初達波(Primary Wave)之三軸加速度訊號，即時分析運算以預估並輸出各種「地震特性參數」，例如震源距離、峰值地表加速度PGA(Peak Ground Acceleration)、地震規模、地震主頻、或初達波/次達波(Secondary Wave)時間差。這些地震特性參數可能為實測數據或經運算預估之數字，用於量測站現地之即時預警、作為歷史紀錄供作分析，或傳送至建築物做後續運算程序；本實施例之方法首先即是接收這些地震特性參數。
步驟S20：根據地震之震源位置與震源距離，在多個樓層迴歸公式中選擇其中之一。
所指之樓層迴歸公式乃是在地震前完成的。簡單來說，建築物10各樓層可具有專屬之樓層迴歸公式，各樓層之樓層迴歸公式是透過平日將建築物10之結構動力模型導入歷史地震資料、得到初步公式，並經長期多種校正驗證方法修正所得，後續將有較多細節之介紹。特定樓層之樓層迴歸公式可透過各種不同迴歸分析模型進行分析，經過反覆多種模型研究驗證結果，一例子為採用二次反應表面模型(quadratic response surface models)得到準確結果，其公式為：
其中以y(x)為放大參數，藉由上述公式迴歸分析出放大參數，可作為關聯(1)根據地震初達波之預估地震特性參數與(2)樓層受震反應之迴歸公式。
位於不同地區、具有不同結構之建築物，將可得到不同之迴歸公式，建築物之各樓層亦然。其由於受到現地相異地形、地層與傳遞路線的影響，地震可能對不同地區之建築物造成程度不同之衝擊，實際狀況越接近迴歸分析過程所採歷史資料時，其預測準確性較高。本發明中將地震依照震源位置與震源距離先做區分，再根據對應之樓層迴歸公式進行後續處理，因此建築物、量測站、震源位置等相關位置十分重要。由於外海與內陸地層之不同將影響地震傳遞與後續破壞力，於第2A、2B圖中，依照震源位置411/412/421/422/423/431/432/441/442/443為內陸區域或外海區域即可區分(A)地震：第2A圖所示震源位置411/412/421/422/423均位於陸地1之內陸區域，換言之，震源位置411/412/421/422/423所產生之地震均為內陸地震；(B)外海地震：第2B圖所示震源位置431/432/441/442/443均位於陸地1之東部外海區域，因此震源位置431/432/441/442/443所產生之地震均為外海地震。
欲得到高準確度的樓層迴歸公式，須以實際之建築物建立結構動力模型，以導入歷史地震資料進行驗證。參考第3A-3J圖，以實際坐落於台北市之台電大樓(台灣電力公司總管理處)有限元素建立之結構動力模型模擬示意圖如第3A圖所示。於輸入地震主頻為0.303 Hz時，所得以建築物結構動力模型進行模擬之示意圖如第3B圖所示；於輸入地震主頻為0.348 Hz時，所得以建築物結構動力模型進行模擬之示意圖如第3C圖所示；於輸入地震主頻為0.352 Hz時，所得以建築物結構動力模型進行模擬之示意圖如第3D圖所示；於輸入地震主頻為0.814 Hz時，所得以建築物結構動力模型進行模擬之示意圖如第3E圖所示；於輸入地震主頻為0.928 Hz時，所得以建築物結構動力模型進行模擬之示意圖如第3F圖所示；於輸入地震主頻為0.965 Hz時，所得以建築物結構動力模型進行模擬之示意圖如第3G圖所示；於輸入地震主頻為1.452Hz時，所得以建築物結構動力模型進行模擬之示意圖如第3H圖所示；於輸入地震主頻為1.604 Hz時，所得以建築物結構動力模型進行模擬之示意圖如第31圖所示；於輸入地震主頻為1.68 Hz時，所得以建築物結構動力模型進行模擬之示意圖如第3J圖所示。
習知技術中，若將即時發生之地震特性參數導入建築物結構動力模型，依建築物結構複雜程度不同，將需費時數十分鐘甚至數小時，方能產生該地震於此建築物各樓層之地震數據，進而產生第3A-3J圖之結果。本發明之實施例則區分為不同「地震情境」，將歷史地震資料依照不同地震情境分別導入結構動力模型、進行迴歸分析，遂能得到可得到即時運算結果、同時具備高準確度的樓層迴歸公式。
此外，於第2A、2B圖之實施例中，分別標示有一內陸距離門檻31及外海距離門檻32。依據實驗驗證結果，少於或超出內陸距離門檻31之內陸地震其地震特性參數差異較大，對建築物1之影響也明顯不同，因此內陸地震再區分出(1)震源位置411/412：為位於內陸區域且震源距離少於該內陸距離門檻31者；以及(2)震源位置421/422/423：為位於內陸區域且震源距離超出該內陸距離門檻31者。同理，依據實驗驗證結果，少於或超出外海距離門檻32之外海地震其地震特性參數差異較大，對建築物1之影響也明顯不同，因此外海地震再區分出(1)震源位置431/432：為位於外海區域且震源距離少於該外海距離門檻32者；以及(2)震源位置441/442/443震源位置441/442/443：為位於外海區域且震源距離超出該外海距離門檻32者。
換言之，對於建築物1之某特定樓層而言，將可推導出四種不同「地震情境」之樓層迴歸公式，此四地震情境即為：(1)位於該內陸區域且少於該內陸距離門檻；(2)位於該內陸區域且超出該內陸距離門檻；(3)位於該外海區域且少於該外海距離門檻；及(4)位於該外海區域且超出該外海距離門檻。
步驟S30：將根據地震之初達波的預估地震特性參數代入對應之樓層迴歸公式，以算出特定樓層之放大參數。
以發生於第2A圖中之震源位置422的地震而言，屬於地震情境(2)，即位於內陸區域且超出內陸距離門檻。將此地震之初達波的地震特性參數代入地震情境(2)所對應之樓層迴歸公式，即能算出特定樓層之放大參數。放大參數可定義為地震發生的初達波到達該建築物位置時，某特定樓層(如10樓)之預測峰值加速度與該地震之峰值地表加速度推測值之比值，後續將有更為詳細之介紹。
步驟S40：根據放大參數計算特定樓層之預測地震數據。
以樓層迴歸公式計算出該特定樓層之放大參數後，即能計算特定樓層之「預測地震數據」，如該特定樓層之一預測峰值加速度，或由預測峰值加速度換算為該特定樓層之一預測震度。「預測地震數據」可供建築物1之管理單位依照預定之地震防災措施，發佈地震警報；對於預測震度超過警戒範圍之特定樓層民眾，就能及時警告、儘早進行疏散，大幅降低傷亡。
如前所述，在迴歸分析之過程中，不斷完善樓層迴歸公式之方法之一為依據地震情境導入歷史地震資料；以下藉由實例進行說明。
地震情境(1)：以表一位於內陸區域且少於內陸距離門檻之歷史地震資料，分別代入初步迴歸分析得到之樓層迴歸公式、並導入前述結構動力模型中；於一些實施例中，合適之內陸距離門檻例如可為30±5公里。表一中，以初達波到達該建築物位置時之地震參數可用以推估地表峰值加速度(PGA)(例如利用另一地震分析系統與特殊演算法加以運算)，並假設此預估值和實際量測之PGA相符，其代入初步迴歸分析得到之樓層迴歸公式，即可得到一個預測之放大參數(Amp)，並藉以計算出特定樓層的一個「預測峰值加速度」。以同一地表PGA導入前述經與實際量測數據驗證之結構動力模型，可由模型本身之模擬獲得特定樓層(如頂樓)之一「模擬峰值地表加速度(Peak Floor Acceleration,PFA)」(如頂樓PFA)。比較「預測峰值加速度」與「實測之峰值地表加速度」(若此建物無實測記錄資料則以結構動力模型所求之「模擬峰值地表加速度」取代)，並藉以修正初步的樓層迴歸公式，即能使樓層迴歸公式益趨完善，亦即以符合地震情境(1)之歷史地震資料代入修正後之樓層迴歸公式，會得到越來越準確的結果。
地震情境(2)：同理，以表二位於內陸區域且超出內陸距離門檻之歷史地震資料，分別代入初步迴歸分析得到之樓層迴歸公式、並導入前述結構動力模型中，可漸次將地震情境(2)之樓層迴歸公式修改完善。
地震情境(3)：同理，以表三位於外海區域且少於外海距離門檻之歷史地震資料，分別代入初步迴歸分析得到之樓層迴歸公式、並導入前述結構動力模型中，可漸次將地震情境(3)之樓層迴歸公式修改完善。於一些實施例中，合適之外海距離門檻例如可為160±5公里。
地震情境(4)：同理，以表四位於外海區域且超出外海距離門檻之歷史地震資料，分別代入初步迴歸分析得到之樓層迴歸公式、並導入前述結構動力模型中，可漸次將地震情境(4)之樓層迴歸公式修改完善。
建築物之結構動力模型平日可透過建築物之微震量測進行校正，使結構動力模型之受震反應越符合真實建築物，也能使樓層迴歸公式越來越準確。除了導入歷史地震資料與校正結構動力模型之外，本發明亦可透過實際搭建之結構物振動台來進行驗證，測試不同的迴歸分析模型，或獲得結構物振動台準確的樓層迴歸公式。
請參閱第4A圖，其係本發明另一實施例中為驗證樓層迴歸公式實際搭建之結構物振動台示意圖。結構物振動台50由參考構架510與試體構架520所構成；試體構架520為八層樓結構物(模擬建築物)，每樓層與參考構架510銜接、並分別安裝有位移計530；同時試體構架520各樓層均安裝有加速度計540。實驗時，試體構架520可被振動平台550帶動，以模擬真實的地震受震反應。以樓層迴歸公式即時分析預測之結構物之放大係數，可與實際位移計530及加速度計540量測數據換算之放大係數比較。
第4A圖之實施例中，依本發明之前述方法所得之樓層迴歸公式為：(1)四樓：
Amp4=2.35172-4.832×10-3 D+1.597×10-3 P-3.527×10-5 DP+6.017×10-5 D 2 -2.996×10-6 P 2
(2)八樓：
Amp8=2.72958+1.142×10-3 D+2.44×10-3 P-5.423×10-5 DP+5.795×10-5 D 2 -3.411×10-6 P 2
其中，Amp為預測樓層之放大係數；D為震源距離；P為峰值地表加速度PGA(gal)。本實施例中，代入樓層迴歸公式者的、根據初達波之預估地震特性參數為：地震之峰值地表加速度PGA與震源距離D。
部分實驗數據請參考第4B與4C圖，以及下列表五與表六。第4B圖係以第4A圖之結構物振動台(4樓)實驗過程之放大係數-時間圖，顯示實際測得放大係數與以樓層迴歸公式導出放大係數；第4C圖係以第4A圖之結構物振動台(8樓)實驗過程之放大係數-時間圖，顯示實際測得放大係數與以樓層迴歸公式導出放大係數。根據實驗數據，預測結果平均皆有80%以上之準確性，以初達波在短暫時窗間之數據，預測建築物樓層之地震受震反應能夠得到如此之高準確性，對於建築物之強震預警已能達到具有高度參考價值的水準。
請參考第5圖，為本發明另一實施例中建築物樓層之地震即時分析方法之流程示意圖。其中步驟S110、S150與步驟S160分別與第1圖之步驟S10、S30與步驟S40相仿，於此不再贅述。第1圖與第5圖之主要差異在於，第5圖以詳細步驟S120至S140a/S140b/S140c/S140d清楚說明，實現第1圖步驟S20如何實現「根據地震之震源位置與震源距離，在多個樓層迴歸公式中選擇其中之一」之可行例子。
步驟120中首先判斷該地震之一震源位置位於該一內陸區域或一外海區域。依內陸區域或外海區域分別進行步驟130a與130b：步驟130a判斷內陸地震之震源距離為超出或少於內陸距離門檻；步驟130b則判斷外海地震之震源距離為超出或少於外海距離門檻。如前述實施例，判斷出震源距離所屬之地震情境後，即可在步驟S140a/S140b/S140c/S140d中據以選擇對應之樓層迴歸公式A/B/C/D，以便在步驟150將根據地震初達波之預估地震特性參數(如地震之峰值地表加速度(PGA)與震源距離)代入所選擇之樓層回歸公式而算出放大係數，進而於步驟S160中算出特定樓層之預測地震資料，如預測峰值加速度或預測震度等等。
請參考第6圖，為本發明另一實施例中建築物樓層之地震即時分析系統之系統架構方塊圖。建築物樓層之地震即時分析系統600基本上可為任何型態之電腦系統，只要能順利執行前述實施例所述各種建築物樓層之地震即時分析分法。建築物樓層之地震即時分析系統600主要包含運算處理單元610、儲存單元620、傳輸單元630與匯流排640。透過匯流排640(如印刷電路板上之資料傳輸電路)，運算處理單元610電性連接儲存單元620與傳輸單元630。儲存單元620用以儲存數位資料，廣義上可包含供運算處理單元610工作時使用之系統記憶體、內建揮發性或非揮發性記憶裝置、甚至與系統600連線而能存取之網路儲存裝置皆屬之；儲存單元620可依需要儲存歷史地震資料、地震初達波之地震特性參數、各建築物之不同特定樓層的樓層迴歸公式、或是預測之放大係數與預測地震數據。運算處理單元610用以存取並執行電腦可執行程序，例如前述各種建築物樓層之地震即時分析分法；運算處理單元610可由中央處理單元(CPU)、微處理器、積體電路或晶片所實現。傳輸單元630可為任意規格之有線或無線網路傳輸裝置，只要能使系統600與量測站之分析系統連線傳輸資料，如接收地震之初達波的地震特性參數即可。根據初達波之預估地震特性參數也可選自震源距離、峰值地表加速度、地震規模、地震主頻與初達波/次達波時間差之群組或其任意組合。
運算處理單元610主要用以判斷地震之震源位置位於內陸區域或外海區域：若震源位置位於內陸區域，運算處理單元610即判斷震源距離超出或少於內陸距離門檻；若震源位置位於外海區域，運算處理單元610即判斷震源距離超出或少於外海距離門檻。再者，運算處理單元610進一步根據判斷後之震源位置與震源距離，在不同地震情境下的多個樓層迴歸公式間選擇其中之一。然後，運算處理單元610將地震之初達波的地震特性參數代入對應之樓層迴歸公式，以算出特定樓層之一放大參數；最後運算處理單元610並根據放大參數計算特定樓層之預測地震數據。為達到地震預警之效果，運算處理單元610可透過傳輸單元630可以視覺方式或聲音方式輸出該特定樓層之該預測地震數據、或指示危險等級與疏散指示。
於本發明前述實施例中，雖僅於第2A、2B圖中提及單一量測站，但本發明之系統與方法並不限於處理單一量測站之量測數據(如地震特性參數)，或僅限於搭盼現地型地震即時分析系統、即時分析出建築物樓層之預測地震數據。由於歷史地震資料均有其價值，本發明適用之初達波地震特性參數可源自一單一鄰近量測站之量測數據，或為整合自二個或更多量測站之量測數據(例如多個量測站之量測數據彙整後，經中央氣象局之廣域型地震分析系統整合後之地震特性參數)。
再者，一般而言震源距離係為建築物附近之一鄰近量測站與震源位置之相對距離。不過，只要掌握建築物與該量測站之距離與方位，理論上基於需求，有可能將震源距離設定為建築物與震源位置之相對距離。於一實施例中，對於一些高價值之建築結構物，可於建築物中設置專屬之量測站，即建築物量測站可謂位於同一位置，如第2B圖中所示。
於本發明另一實施例中，提供一種電腦可讀取之儲存媒體，例如為資料光碟、硬碟、快閃記憶體、記憶卡等，其內儲存有多個電腦可執行指令；當這些電腦可執行指令被一建築物樓層之地震即時分析系統讀取且執行時，執行前述實施例所說明之建築物樓層之地震即時分析方法。此系統包括儲存單元、傳輸單元與運算處理單元。此方法包含：以傳輸單元接收該地震之初達波的地震特性參數；判斷地震之震源位置位於內陸區域或外海區域，若位於內陸區域即判斷震源距離是否超出或少於內陸距離門檻，若位於該外海區域即判斷震源距離是否超出或少於外海距離門檻。根據震源位置該震源距離，可選擇多個樓層迴歸公式中其中一個對應之樓層迴歸公式。將地震之初達波的地震特性參數代入對應之樓層迴歸公式，以算出特定樓層之放大參數，最後即可根據放大參數計算特定樓層之預測地震數據。
綜合上述，本發明具有以下特點：
(一)即時快速：透過迴歸分析之樓層迴歸公式，進行快速運算而得特定樓層之預測地震數據，相對一般需經結構動力之力學分析流程，其運算速度較快，符合建築物快速反應評估之強震預警需求。
(二)準確性高：樓層迴歸公式所採迴歸資料包含以有限元素法推算之建物受震反應數據，此參考值與建物實際受震量測之相關數據大多相符，且藉由八層樓試體構架置放於三軸向振動台的實際測試，驗證本發明推估之樓層最大震度與實際量測震度之準確度高達80%。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1．．．陸地
10．．．建築物
20．．．量測站
31．．．內陸距離門檻
32．．．外海距離門檻
411/412/421/422/423/431/432/441/442/443．．．震源位置
50．．．結構物振動台
510．．．參考構架
520．．．試體構架
530．．．位移計
540．．．加速度計
550．．．振動平台
600．．．建築物樓層之地震即時分析系統
610．．．運算處理單元
620．．．儲存單元
630．．．傳輸單元
640．．．匯流排
第1圖係本發明一實施例中建築物樓層之地震即時分析方法之流程示意圖；
第2A圖為本發明另一實施例中內陸地震之建築物、量測站、震源位置與內陸距離門檻之相對關係示意圖；
第2B圖為本發明另一實施例中外海地震之建築物、量測站、震源位置與外海距離門檻之相對關係示意圖；
第3A圖係本發明另一實施例中以台電大樓建立之有限元素結構動力模型的模擬示意圖；
第3B圖係第3A圖之結構動力模型在地震主頻為0.303Hz時之模擬示意圖；
第3C圖係第3A圖之結構動力模型在地震主頻為0.348Hz時之模擬示意圖；
第3D圖係第3A圖之結構動力模型在地震主頻為0.352 Hz時之模擬示意圖；
第3E圖係第3A圖之結構動力模型在地震主頻為0.814 Hz時之模擬示意圖；
第3F圖係第3A圖之結構動力模型在地震主頻為0.928 Hz時之模擬示意圖；
第3G圖係第3A圖之結構動力模型在地震主頻為0.965 Hz時之模擬示意圖；
第3H圖係第3A圖之結構動力模型在地震主頻為1.452 Hz時之模擬示意圖；
第3I圖係第3A圖之結構動力模型在地震主頻為1.604 Hz時之模擬示意圖；
第3J圖係第3A圖之結構動力模型在地震主頻為1.68 Hz時之模擬示意圖；
第4A圖係本發明另一實施例中為驗證樓層迴歸公式實際搭建之結構物振動台示意圖；
第4B圖係以第4A圖之結構物振動台(4樓)實驗過程之放大係數-時間圖，顯示實際測得放大係數與以樓層迴歸公式導出放大係數；
第4C圖係以第4A圖之結構物振動台(8樓)實驗過程之放大係數-時間圖，顯示實際測得放大係數與以樓層迴歸公式導出放大係數；
第5圖係本發明另一實施例中另一建築物樓層之地震即時分析方法之流程示意圖；及
第6圖係本發明另一實施例中建築物樓層之地震即時分析系統之系統方塊圖。

Claims (20)

  1. 一種建築物樓層之地震即時分析方法，即時分析一地震發生時上建築物之一特定樓層的至少一預測地震數據，該方法包含：接收該地震之一初達波的複數地震特性參數；根據該地震之一震源位置與一震源距離，選擇複數樓層迴歸公式其中之一；及將根據該地震之該初達波的至少一預估地震特性參數代入該對應之樓層迴歸公式，以算出該特定樓層之一放大參數；及根據該放大參數計算該特定樓層之該預測地震數據。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之建築物樓層之地震即時分析方法，其中該等樓層迴歸公式之選擇步驟更包含：判斷該地震之該震央位置位於一內陸區域或一外海區域；若該震源位置位於該內陸區域，判斷一震源距離超出或少於一內陸距離門檻；及若該震源位置位於該外海區域，判斷該震源距離超出或少於一外海距離門檻。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之建築物樓層之地震即時分析方法，其中該初達波之該等地震特性參數係選自該地震之該震源距離、一峰值地表加速度、一地震規模、一地震主頻與一初達波/次達波時間差之群組或其任意組合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之建築物樓層之地震即時分析方法，其中代入該樓層迴歸公式之該預估地震特性參數包含該地震之該震源距離與一峰值地表加速度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之建築物樓層之地震即時分析方法，其中該震源距離係為一量測站與該震源位置之距離，或該震源距離為該建築物與該震源位置之距離。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之建築物樓層之地震即時分析方法，其中該等樓層迴歸公式之獲得方法包含：預先以複數歷史地震資料導入該建築物之一結構動力模型而獲得該等樓層迴歸公式。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之建築物樓層之地震即時分析方法，其中該地震根據該震源位置與該震源距離被區分為四個地震情境，包含：位於該內陸區域且少於該內陸距離門檻；位於該內陸區域且超出該內陸距離門檻；位於該外海區域且少於該外海距離門檻；及位於該外海區域且超出該外海距離門檻；其中，該四地震情境分別對應該等樓層迴歸公式其中之一。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之建築物樓層之地震即時分析方法，其中該等樓層迴歸公式之獲得方法包含：預先以該四地震情境之複數歷史地震資料，分別導入該建築物之一結構動力模型而獲得該等樓層迴歸公式。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之建築物樓層之地震即時分析方法，其中該預測地震數據包含該特定樓層之一預測峰值加速度及/或一預測震度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之建築物樓層之地震即時分析方法，其中更包含於該建築物輸出該特定樓層之該預測地震數據。
  11. 一種建築物樓層之地震即時分析系統，即時分析一地震發生時一建築物之一特定樓層的至少一預測地震數據，該系統包含：一儲存單元，儲存數位資料；一傳輸單元，接收該地震之一初達波的複數地震特性參數；及一運算處理單元，電性連接該儲存單元與該傳輸單元，判斷該地震之一震源位置位於一內陸區域或一外海區域，若該震源位置位於該內陸區域，判斷一震源距離超出或少於一內陸距離門檻，若該震源位置位於該外海區域，判斷該震源距離超出或少於一外海距離門檻；其中，該運算處理單元根據判斷後之該震源位置與該震源距離，選擇複數樓層迴歸公式其中之一，並將根據該地震之該初達波的至少一預估地震特性參數代入該樓層迴歸公式，以算出該特定樓層之一放大參數，最後根據該放大參數計算該特定樓層之該預測地震數據。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之建築物樓層之地震即時分析系統，其中該初達波之該等地震特性參數係選自該地震之該震源距離、一峰值地表加速度、一地震規模、一地震主頻與一初達波/次達波時間差之群組或其任意組合。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之建築物樓層之地震即時分析系統，其中代入該樓層迴歸公式之該預估地震特性參數包含該地震之該震源距離與一峰值地表加速度。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之建築物樓層之地震即時分析系統，其中該震源距離係為一量測站與該震源位置之距離，或該震源距離為該建築物與該震源位置之距離。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之建築物樓層之地震即時分析系統，其中該等樓層迴歸公式之獲得係由該運算處理單元預先以複數歷史地震資料導入該建築物之一結構動力模型而獲得該等樓層迴歸公式。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之建築物樓層之地震即時分析系統，其中根據該震源位置與該震源距離，該運算處理單元將該地震被區分為四個地震情境，包含：位於該內陸區域且少於該內陸距離門檻；位於該內陸區域且超出該內陸距離門檻；位於該外海區域且少於該外海距離門檻；及位於該外海區域且超出該外海距離門檻；其中，該四地震情境分別對應該等樓層迴歸公式其中之一。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之建築物樓層之地震即時分析系統，其中該等樓層迴歸公式之獲得，係由該運算處理單元預先以該四地震情境之複數歷史地震資料，分別導入該建築物之一結構動力模型而獲得該等樓層迴歸公式。
  18. 如申請專利範圍第11項所述之建築物樓層之地震即時分析系統，其中該預測地震數據包含該特定樓層之一預測峰值加速度及/或一預測震度。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之建築物樓層之地震即時分析系統，其中該運算處理單元透過該傳輸單元於該建築物輸出該特定樓層之該預測地震數據。
  20. 一種電腦可讀取之儲存媒體，儲存有複數電腦可執行指令，當該等電腦可執行指令被一建築物樓層之地震即時分析系統讀取且執行時，執行一建築物樓層之地震即時分析方法，以即時分析一地震發生時一建築物一特定樓層的至少一預測地震數據；其中，該系統包括一儲存單元、一傳輸單元與一運算處理單元；其中，該方法包含：以該傳輸單元接收該地震之一初達波的複數地震特性參數；判斷該地震之一震源位置位於一內陸區域或一外海區域，若該震源位置位於該內陸區域，判斷一震源距離超出或少於一內陸距離門檻，若該震源位置位於該外海區域，判斷該震源距離超出或少於一外海距離門檻；根據該震源位置與該震源距離，選擇複數樓層迴歸公式其中之一；將根據該地震之該初達波的至少一預估地震特性參數代入該樓層迴歸公式，以算出該特定樓層之一放大參數；及根據該放大參數計算該特定樓層之該預測地震數據。
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