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TSMC/ Facility Published

前 言 文獻探討

近年，台積公司積極於海內外找尋適合廠址興建新廠。 土壤結構動態互制作用原理與歷史經驗回顧
然因基地平整且地質條件良好之素地取得日益困難，所
取得之用地會面臨山坡地、河谷、池塘或火山沉積層等 土壤結構動態互制作用 (Soil-Structure Interaction)，
較困難地形。以山坡地建廠為例，因土方外運限制，造 顧名思義即為廠址之土壤與結構物於地震力發生時產
成廠址整地時需採削坡與回填方式整平，導致部分廠房 生互相影響的交互作用。在土木工程中，土壤及結構
將坐落於回填土上方，然回填土係由人工回填而成，緊 體兩者密不可分，可視為一整體系統，然一般結構物
密度未若自然沉積土壤堅實，故需藉由工程方法改善， 之耐震設計，大多僅採剛性地盤模型進行分析，忽略
以降低地震發生時之地表加速度與位移反應。 了地震發生時土壤結構動態互制作用之效應，如此分
析方式在地質條件良好的廠址與輕型結構物的情況，
台灣與日本皆位於環太平洋地震帶上，地震發生頻繁。 如興建於卵礫石地層上之結構物或低矮樓層建築，忽
近期，高雄美濃曾於 2016 年 02 月 06 日發生規模 6.6 略土壤結構動態互制作用效應是合理的。然而，在過
地震，日本熊本亦曾於 2016 年 04 月 16 日發生規模 7.3 去許多實際案例分析中，對於位在地質條件較差廠址
地震。0206 美濃地震對震央鄰近的南部科學園區廠房， 之大型結構物，例如位在鬆軟黏土層上之核電廠、高
雖無造成廠房主體結構損壞，但仍有部分晶圓破片、機 層建築與高科技廠房等，地震發生時之結構體基礎運
台需重新校正致使產線停擺等衝擊。因此，如何讓一座 動會受到土壤結構動態互制作用之影響，使得土壤及
廠房在經歷過地震後快速地恢復生產及降低產品損失， 結構動態互制作用效應會變得顯著。
會是廠房結構設計、施工與設備抗震設計的大挑戰。
最早約在西元 1920 年 [01] ，便已有學者投入機械震動所
本文主要探討如何透過土壤結構動態互制方法，來改變 引致之結構物、基礎與土壤間之交互作用研究，在西元
地震波動於不同廠址下之特性，進而改善地震時之樓層 1920 年至西元 1970 年間，陸續有多名學者提出不同分
加速度與位移反應。 析假設、分析方法與分析模型以期能更進一步了解土壤
與結構動態互制作用原理。時至西元 1980 年，美國原子
能委員會 (U.S. NRC) 的標準審核計畫 (Standard Review
Plan, SRP) 中，即規定核能電廠之耐震設計必須進行土
壤結構互制分析 ( 圖1)，以了解核能電廠結構物在地震
作用下之反應行為。

台積公司最早於西元 2012 年 F14P5,P6 率先導入土壤結
構動態互制分析，納入新建廠房設計流程，首批應用土
壤結構動態互制分析設計之廠房目前已完工成廠，時至
今日，經過多次震度四以上之地震的檢視，L10 至 L30
生產層樓層加速度放大倍率降低，顯見土壤結構動態互
制之成效。

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