1.1 緒論
對於處在多震帶上的台灣，建築物的耐震性是不容忽視的，因鋼材具有高韌 性，所以鋼結構一向被認為具有良好的耐震能力，因此在各地均能見有鋼結構之 身影。與鋼筋混凝土結構相較而言，鋼結構具有易於自動化施工及自身重量小之 特色，所以在高樓建築方面也被廣泛使用。另外由於人類的過度開發，建築資源 有逐漸耗竭之趨勢。比起鋼筋混凝土，鋼材的回收再利用的比例較高，而其製造 過程所產生的污染也較少。
但是美國的北嶺地震與日本的阪神地震，卻震出了目前鋼骨抗彎構架（Steel Moment Resisting Frame）梁柱接頭之缺點。大量的梁柱抗彎接頭破壞出現於北 嶺地震，不僅引起了社會的關注，也興起了對於梁柱接頭的設計方式及耐震能力 之研究。從北嶺地震後的研究（FEMA 1995；FEMA 1997a）顯示，傳統所採用 的梁翼板銲接-梁腹板栓接（welded-flange bolted-web）之梁柱抗彎接頭（以下簡 稱為傳統梁柱接頭），已證實無法提供可靠的耐震要求，因此美國已要求不要再 使用傳統梁柱接頭，需採用其他具有3﹪弧度塑性轉角能力之改良式梁柱接頭。
在銲接方面，從日本阪神地震中發現，不論是於鋼構廠內所施作的銲接，或於工 地現場所進行的銲接，多數無法使梁柱接頭足以發展應具有之塑性轉角能力。
近年來關於改良梁柱接頭的研究之主要發展方向有二：一為改變梁柱接頭之 設計方式，如加強梁柱接頭之抗彎能力或減弱靠近梁柱接頭之梁端的抗彎強度，
使塑性區產生於梁端，避免於接合處產生脆性破壞；另一則為改進材料之性質及 銲接技術。
1.2 美國北嶺地震之回顧
1994 年 1 月 17 日美國洛杉磯西北方約 30 公里的北嶺（Northridge）地區發 生規模6.7 之強烈地震，造成有史以來損失最為慘重的災害，財物的損失超過 20 億美元。雖然在北嶺地震後的調查報告並沒有發現鋼骨建築物倒塌，但卻在百餘 棟的建築物中發現了抗彎構架的梁柱接頭破壞，建築時期從30 年前至興建中的 鋼骨建築物都有。這些建築物不乏如醫院、行政機構等公共建設，且其分布從一 樓到二十六樓都有（Krawinkler 1996）。對於一向被認為具有高韌性的鋼骨建築 物而言，不啻為一次嚴厲的考驗。這些非預期中的破壞情形，顯示目前對抗彎構 架的梁柱接頭設計的認知仍屬不足。
1.3 日本阪神地震之回顧
1995 年 1 月 17 日日本神戶地區遭受規模 7.2 的強烈地震之襲擊，超過 10800 棟的建築物損毀，造成三十餘萬人在地震發生後無家可歸。對於日本鋼骨建築物 而言，無疑是歷年來第一次也是最慘重的一次考驗（Nakashima 1998）。
神戶乃是日本最早興起的幾個地區之一，因此仍存在著許多屋齡已超過 35 年之舊式鋼造建築物。此處所指的舊式鋼造建築物是由角鋼或是薄板鋼組合而成 為梁、柱構件，並非現行的鋼骨構件。由於當時耐震設計未臻成熟，加上材料老 化強度衰減，所以在此次的地震中，受創的鋼構建築物約有 70﹪是屬於此種舊 式鋼造建築物。日本建築學會（AIJ）於災後對近代鋼骨結構所進行的調查報告 顯示，約有988 棟的鋼骨建築物受創，其中有 90 件為倒塌，322 件為嚴重破壞，
266 件為中度損壞，300 件為輕微受損。傾毀的鋼骨結構幾乎分布於二層樓高與 五層樓高之間，尤以三、四層樓之建築物為最，而七樓以上的建築物則似乎沒有 傾毀之情況，從以上資料顯示破壞幾乎集中於中低樓層之建築物。如果以抗彎梁 柱接頭之接合方式分類，其損壞情形為：鋼構廠內銲接（shop welding）之接頭
有 271 件、加勁板式（stiffener plate）接頭有 161 件、穿透式橫隔板（through diaphragm）之接頭有 144 件、工地銲接（field welding）之接頭有 40 件、內橫隔 板式（interior diaphragm）接頭有 8 件、外橫隔板（exterior diaphragm）式接頭有 6 件。一般咸認廠銲應具有較好之銲接品質，但從上述之資料顯示，造成梁柱接 頭脆性破壞之原因，應該不只與銲接方式有關。
1.4 美、日鋼骨建築物建造方式之比較
根據 Nakashima（1999）指出，美國、日本在鋼骨建築物的建造方式的差異 如下：
（1）在材料使用方面，日本近幾年來已對鋼材的降伏比（降伏強度與極限強度 之相對值）進行規範，以確保材料之韌性容量。而在美國則主要是受到鋼 鐵廠所提供的二元性鋼材（dualcertified steel）的影響，造成材料在韌性行 為方面實際所發揮的強度遠高於設計值。
（2）在銲接方面，在日本大多使用氣體被覆電弧銲接（gas-shielded metal arc welding），而在美國大多使用包覆熔接劑電弧銲接（self-shielded flux-cord welding）。而且在日本經常於廠內施作銲接，在美國則大多於工地現場進 行銲接工作。
（3）在梁柱接頭的構成方面，在日本所使用的多為箱型柱，在美國則大多採用 寬翼型梁。因此在細節方面也會造成差異，如橫隔板（diaphragm）的使用、
腹板採用螺栓接合或者是銲接等。
（4）在結構系統方面，美、日對於抗彎構架的設置方式也有差異。在日本幾乎 所有的梁柱接頭都是採用固接的方式，以提供雙向的抗彎強度。而在美國 通常只有少數構架設置為抗彎構架，所以只有部份的梁柱接頭採用固接方 式，導致結構系統贅餘度較低。
1.5 本報告之內容
本報告之內容除了第一章前言之外，另於第二章介紹美國北嶺地震中所發現 的各種破壞模式，以及可能造成破壞之原因；第三章則對已提出的各種改良式梁 柱接頭，針對其設計原理、韌性容量、施工性、能量消散能力、以及成本進行探 討；第四章介紹改良式梁柱接頭的設計方法、步驟；第五章為關於其他影響梁柱 接頭韌性容量之相關研究；第六章為對於梁柱接頭的修復、補強方式之探討；第 七章為結論及建議。