第二章 水平設計地震力比較
2.3 一般建築物水平設計地震力之比較
2.3.1 一般工址
築物)相同,故本節等同於 88 年版與 94 年版規範之一般建築物水平設計地 震力比較,雖然在其他的研究報告中亦有類似的比較,但因為重要建築物 水平設計地震力的比較要以一般建築物的比較為基礎,故本節仍做一般建 築物的重點式比較。水平設計地震力的計算公式可以用
V
=K
hW
來表示,本節以
K
h為縱軸、週期T
為橫軸繪製比較圖,圖中的K
h值假設起始降伏地 震力放大倍數αy =1.5,並在一般工址、近斷層區域與台北盆地三個區域分 別比較:2.3.1
一般工址z
V
*(V
MED)、V
(V
475)或V
M(V
2500)控制:比較
V
*與V
公式後得知:在一般工址與近斷層區域時要F
u >3、在 台北盆地時要F
u >2.5,才會由V
*控制設計地震力,由圖 2-12與圖 2-13 之F
u與週期關係圖得知,僅有在R > 4 . 0
且T
≥T
0D的情況下才會發生(例 如圖 2-15、圖 2-16)。比較
V
與V
M公式後得知,S
aD/F
u與S
aM /F
uM的較大者即為控制設計 的基底剪力者,參考表 2-1反應譜係數 SDM
S
S
S
/ 與S
1M /S
1D的比值與圖 2-14F
uM/F
u之比值,可以得知大致的趨勢:在極短週期區域(T
≤0.2T
0D),因為
F
uM /F
u之比值趨近於 1,所以幾乎都是由V
M所控制(例如圖 2-15~圖 2-22、圖 2-27),在其他區域(T
>0.2T
0D),要視反應譜係數的比值而定,一般而言週期越長、R 值越大、地盤越軟(第三類地盤),則越為
V
所控 制。z 地盤種類:
在其他條件相同之下,比較地盤種類的不同對
K
h值之影響:在中 週期區域(T
0D ≤T
≤2.5T
0D),94 年版規範與 88 年版規範K
h的比值,第一 類地盤最大(圖 2-17),第二類與第三類地盤較小(圖 2-18、圖 2-19);在 長週期區域(T
≥2.5T
0D),則第三類地盤的K
h的比值最大(但大的不多)。由於地盤種類不同的
K
h比較,可以大致看出其變化趨勢,且並不會產生 巨大的影響,故在其他條件不同下的K
h值比較中,均不考慮地盤種類的 影響。z 容許韌性容量改變:
因 94 年版規範使用較多的容許韌性容量,所以在震區反應譜變化 不大的情況下,部份中週期區域與全部長週期區域(
T
≥2.5T
0D)的設計地 震力會比 88 年版規範小(圖 2-15~圖 2-22)。z 短週期之折減公式改變:
因 94 年版規範對短週期(
T
≤T
0D)建築物的折減比例較 88 年版規範 小,所以在震區反應譜變化不大的情況下,韌性容量 R 越差的建築物,其短週期區域的
K
h值會比 88 年規範大,例如圖 2-20韌性容量 R=1.6 的 建築物,在短週期區域 94 年版規範之K
h值較 88 年版規範提高約 39%,圖 2-21韌性容量 R=2.4 時則提高約 16%。
z 震區反應譜係數降低:
原 88 年版規範 Z=0.33 的震區到 94 年版規範變為
S
SD =0.5(例如恆 春鎮等),則K
h值會大幅降低,例如圖 2-22範例韌性容量 R=4.0 時在長 週期區域K
h值降低約 44%,R 值越小則降低幅度越小,例如圖 2-23(韌 性容量 R=1.6)在長週期區域K
h值降低約 31%,隨著S
SD的遞增則此現象 越不明顯(圖 2-24、圖 2-17、圖 2-18)。z 震區反應譜係數提高:
原 88 年版規範 Z=0.23 震區到 94 年版規範變為
S
SD =0.7(例如貢寮 鄉、路竹鄉等),則K
h大幅增加,例如圖 2-25範例韌性容量 R=4.0 時短 週期區域K
h增加 40%,R 值越小則增加幅度越大,例如圖 2-26範例韌 性容量 R=1.6 時加上短週期折減效性應K
h值最大增加 100%。隨著S
SD的 遞減則此現象越不明顯,但短週期區域K
h仍明顯放大(圖 2-27)。25
圖2-12 94 年版規範一般工址與近斷層區域
F
u值(IDDRR
LS =2/3)
圖2-13 94 年版規範台北盆地
F
u值(IDDRR
LS =1/2)
94規 範 Fu值 (一 般 工 址 與 近 斷 層 )0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8
週期T(單位: )Fu
R=4.8 R=4.0 R=3.6 R=3.0 R=2.4 R=1.6
T
0D94規 範 Fu值 (台 北 盆 地 )
1 1.5 2 2.5 3 3.5
Fu
R=4.8
R=4.0
R=3.6
R=3.0
R=2.4
R=1.6
26
圖2-14 IDDRR=1 與 IDDRR=2/3 間之 Fu 比值
圖2-15 一般建築物
K
h比較(一般工址、第一類地盤、Z=0.33、R=4.8)0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18
Kh (g )
88規範V*
88規範V 94規範V*
94規範V 94規範Vm 性能規範Vmed 性能規範V475 性能規範V2500
R=4.8 第一類地盤 Z=0.33
6
475 0
IDDRR=1與 IDDRR=2/3之 Fu比 值
0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
週期T(單位: )
Fu 比值
R=4.8 R=4.0 R=3.6 R=3.0 R=2.4 R=1.6
475
T
S27
28
29
30
31
32
圖2-26 一般建築物
K
h比較(一般工址、Z=0.23、R=1.6、S
S475 =0.7)
圖2-27 一般建築物
K
h比較(一般工址、Z=0.23、R=4.0、S
S475 =0.5)
0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16
Kh (g )
88規範V*
88規範V 94規範V*
94規範V 94規範Vm 性能規範Vmed 性能規範V475 性能規範V2500
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
0 1 2 3 4 5
週期T (單位: 、 )
Kh (g )
88規範V*
88規範V 94規範V*
94規範V 94規範Vm 性能規範Vmed 性能規範V475 性能規範V2500
T
0MT
S2500R=4.0 第三類地盤 Z=0.23 R=1.6
第三類地盤 Z=0.23
86 .
2500 =0
T
S7 .
475 =0
S
S 、S
1475 =0.4、S
S2500 =0.9、S
12500 =0.5533