第二章 研修重點
2.2 建立不同用途建築物之耐震性能標準
2.2.2 耐震性能等級之量化可接受標準值
2.2.2.3 勁度
勁 度 方 面 ， 以 限 制 結 構 物 各 性 能 等 級 對 應 之 最 大 層 間 變 位 角 (Inter-story Drift Ratio，簡稱 IDR)作為「位移標準」。搭配強度法進行初步 設計時，本小節所謂「位移標準」，為檢核勁度用之性能標準。
DOP
彈性界限
IDDR= 0.8
D V
DCP
避免倒塌
IDDR= 0.6
IDDR= 0.4
IDDR= 0.2
DIO
輕微損傷
DDC
中度損壞
DLS
生命安全
IDDR= 0
0.8DpC
0.6DpC
0.4DpC
0.2DpC
DpC
Dy
IDDR= 1.0
韌性用盡DU
V
D
Dy DpC
Dt
Dt ≥n%Dt
Du
Dy
各國均聲明建立有共識之位移標準不容易，此處先參考 SEAOC [1999]
附錄 G、附錄 I、美國 IBC [2000、2003、FEMA450]、日本 JSCA[2000]、
加拿大 2005 年擬頒布之 NBCC 相關內容[Heidebrecht 2004]、紐澳 AS/NZS 1170草案[King and Shelton 2004]，比較他們之間的共性與差異，以加拿大 NBCC法則為主，各國標準為輔，建立國內標準，供檢核用。
SEAOC [1999]位移標準
SEAOC [1999]附錄 G 根據 OES[1995]針對各性能等級之標準如表 2-19 所示，不論何種結構系統與韌性好壞，統一以一標準值與一定彈性“±”來表 示。SEAOC [1999] 附錄 I 之 A 篇(力法)與 B 篇(位移法)分別訂定不同韌性 之結構系統對應各性能等級之 IDR，以 A 篇為例(表 2-20)，對於韌性好之 特殊(韌性)抗彎矩(鋼構或混凝土)構架(SMRF)，LS 對應 IDR 最大值為 2.5%，而磚石剪力牆構架系統僅取 1.2%，而對於韌性不好之結構系統則不 建議使用。表 2-20最後一行為平均值。B 篇(表 2-21)同樣針對不同結構系 統提供直接位移設計法初步設計用之不同標準，最後一行也為平均值。
表 2-19、表 2-20與表 2-21各性能等級與本研究第2.1.3節性能等級之關 係可見各表最後註解。特別提及：附錄 I-A 篇之標準用於檢核，而附錄 I-B 篇之標準用於直接位移設計法初步設計，所以，兩表格對應相同性能等級 之量化標準不完全一致。
表2-19 SEAOC 附錄 G 結構系統各性能等級對應之位移標準 性能等級
系統描述
SP-1 SP-2 SP-3 SP-4 SP-5 建 築 物 整
體損壞
可忽略 輕微 中度 嚴重 全部
允 許 暫 時 側移比
<0.2%± <0.5%± <1.5%± <2.5%± >2.5%±
註：相當於 本研究第2.1.3 節性能等級
<OP OP~IO DC~LS CP >CP
表2-20 SEAOC 附錄 I-A 不同結構系統對應各性能等級之容許層間變位角
Bearing Wall System
4.斜撐承受重力荷載之斜撐構架 Building Frame System
5.特殊同心斜撐構架
3. 混凝土部分(介於普通與特殊之
[資料來源：SEAOC 1999 表 AppIA-5]
表2-21 SEAOC 99 附錄 I-B 位移法初步設計容許層間變位角 對應各性能等級之容許層間變位角
結構系統 SP-1 SP-2 SP-3 SP-4 混凝土
剪力牆 H/L=1 0.003 0.0055 0.008 0.01 H/L=2 0.004 0.008 0.012 0.015 H/L=3 0.01 0.019 0.028 0.035 結合(coupled)剪力牆 0.005 0.015 0.03 0.04
SCMRF 0.005 0.015 0.03 0.04 鋼結構
SCBF 0.003 0.008 0.012 0.015 EBF 0.004 0.013 0.022 0.032 SMRF 0.005 0.018 0.032 0.04 磚石結構
剪力牆 H/L=1 0.003 0.055 0.008 0.01 H/L=2 0.004 0.007 0.01 0.012 H/L=3 0.01 0.017 0.024 0.028 MMRF 0.005 0.011 0.022 0.03 木結構
夾板(plywood)剪力牆 0.005 0.015 0.024 0.03 特殊技術
含隔震系統 0.003 0.005 0.008 0.01 含被動消能系統 0.005 0.014 0.022 0.03
平均值 0.005 0.015 0.019 0.025 註：相當於本研究第2.1.3節性能等級 OP IO~DC LS CP 註：適用於結構系統，以及需符合位移相容之非結構系統；
若通過適當分析證明結構行為可以接受，本表限制值可以被取代。
[資料來源：SEAOC 1999 表 AppIB-4]
美國(IBC2000/2003、FEMA450)位移標準
美國 IBC (表 2-22)規定不同用途建築物在相同設計地震(2/3MCE)下之 不同性能等級(圖 2-6)，第 III、II、I 用途類其他建築物，大致分別對應
SEAOC[1999]性能等級 SP1~SP2，SP2~SP3，SP3~SP4。該規範針對韌性 差異分別規定，與 SEAOC[1999]附錄 I-A(表 2-20)理念相符，但韌性差異 劃分類別不如 SEAOC[1999](表 2-20)詳細。
表2-22 IBC 規定建築物在 2/3MCE 設計地震下之容許層間變位∆a
耐震用途群組 建築物結構系統
第 I 類 第 II 類 第 III 類 不超過四層樓之非磚石造剪力牆或非
磚石造牆構架建築物，且其內牆、隔 間、天花板和外牆系統之設計與層間 變位相容
0.025hsx 0.020hsx 0.015hsx
磚石造懸臂剪力牆 0.010hsx 0.010hsx 0.010hsx
其它磚石造剪力牆 0.007hsx 0.007hsx 0.007hsx
特殊磚石造抗彎矩構架系統 0.013hsx 0.013hsx 0.010hsx
其他結構系統 0.020hsx 0.015hsx 0.010hsx
日本 2000 年設計基準之位移標準
日本 JSCA[2000]規範草案相關內容如表 2-23與表 2-24所示，不分結構 系統韌性好壞，統一訂定。例如，對基準級一般建築物在罕見地震下，最 大 IDR 約為 1.33%；特別重要建築物在極罕見地震下，最大 IDR 為 1%。
但建築基準法[國土交通省住宅建築指導課等 2001a、2001b]中，並未宣告 安全界限最大樓層側移比，而是在其他參考資料[國土交通省住宅建築指導 課等 2001b、JSCA2000]中給定一範圍：安全界限對應之最大樓層側移比通 常為 1/100~1/30。
表2-23 JSCA 2000 耐震性能標準之層間變位角 地震
性能標準 偶而 罕見 極罕見
建築物機能 結構體性能
機能維持 無損害 不需修復
主要機能確保 輕微損壞 輕微修復
基本機能確保 小破壞 小規模修復
急救機能確保 中度破壞 中規模修復
生命安全 大破壞 大規模修復 層間變位角 ≦ 1/200 ≦ 1/150 ≦ 1/100 ≦ 1/75 ≦ 1/50
表2-24 對應表 2-8耐震性能目標選單之層間變位角 地震頻率
用途分級 偶而(如 30 年) 罕見(如 475 年) 極罕見(如 2500 年) 特級 ≦ 1/200 ≦ 1/150 ≦ 1/100 上級 ≦ 1/200 ≦ 1/100 ≦ 1/75 基準級 ≦ 1/200 ≦ 1/75 ≦ 1/50 加拿大 NBCC2005 之位移標準
加拿大 2005 年擬頒布之 NBCC 規定不同用途建築物在相同等級地震 下之不同性能等級(表 2-25)，同樣不分結構系統韌性好壞，統一量化。例 如，對在極罕見地震下，基準級一般建築物之最大 IDR 為 2.5%，相當於 破壞較嚴重之 NC；較重要建築物之最大 IDR 為 2%，相當於中度破壞、保 證人命安全之 LS；特別重要建築物之最大 IDR 為 1%，相當於小破壞，小 修可使用之性能等級。其他等級地震下，IDR 限值以譜加速度大小等比例 折減。
表2-25 NBCC 2005 最大層間變位角限制 最大層間變位角
地震
回歸期 特別重要、高危害建築物 重要、危害性建築物 一般建築物
1/2500 1% 2% 2.5%
其他地震 以譜加速度值按比例調整：Sa 其他地震/Sa2500 年*(δ/h)2500 年
紐澳 AS/NZS 1170 草案之位移標準
結構變形限制包括整體最大變位(用於確定相鄰建築物間距)與層間變 位角(用於控制 P-Delta 效應以及非結構構件之破壞於可接受範圍內)。特別
說明建立變形限制並不容易，主要限制 ULS 性能等級對應之最大層間變位 角，並根據所選用分析方法之不同而異，例如，採用非線性動態歷時分析，
最大容許層間變位角為 2.5%，而採用彈性分析來修正之方法取 2.0%。對 於弱層機制建築物，最大容許層間變位角更小。使用服務階段要求其變位 不影響使用機能以及避免相鄰建築物之碰撞。
比較各國之位移標準
各國標準有共性，也有差異。共性：基本以不超過 2.5%作為臨界倒塌 界限，與有研究發現：最大層間變位比不超過 2.5%者一般不會倒塌之結論 一致；以 2%作為生命安全界限，1%作為輕度損壞界限；除 IBC 稍微考慮 不同韌性之結構系統以外，基本上不區分結構系統韌性差異，統一訂定標 準，且系採用最大層間變位角限制。差異：例如，對於一般用途建築物，
IBC2000 對於韌性較好之「其他建築物」(表 2-22)，要求 2/3MCE 地震下 之 IDR≦ 2%，JSCA[2000]要求於極罕見地震(相當於國內震度7 級)下之 IDR
≦ 2%，NBCC-2005[Heidebrecht 2004]要求於 2500 年回歸期地震下之 IDR
≦ 2.5%，AS/NZS 1170[King and Shelton 2004]則要求 500 年回歸期地震下 之 IDR≦ 2.5%(或彈性分析 2%)；對於特別重要或極具危害性之建築物，
IBC2000 對於韌性較好之「其他建築物」，要求 2/3MCE 地震下之 IDR≦
1%，日本與加拿大要求較嚴格，JSCA2000 取極罕見地震(相當於國內震度 7 級)下 IDR≦ 1%，加拿大取 2500 年回歸期地震下之 IDR≦ 1%，AS/NZS 1170則要求 2500 年回歸期地震下之 IDR≦ 2.5%(或彈性分析 2%)。紐澳及 美國於檢核時允許根據不同分析方法來調整該標準值，日本於加拿大則無 該項建議。美國 IBC 要求檢核 2/3MCE 對應之最大層間變位角限制；日本 要求檢核中小地震下之最大層間變位角不超過 1/200，僅於規範草案中明 確量化其他等級對應最大層間變位角標準，規範中則未明確規定某一定 值，設計範例中以一定範圍之最大層間變位角表示安全界限，所以，要檢 核兩個子目標對應之最大層間變位角；加拿大提供最大考量地震(2500 年 回歸期)對應之最大層間變位角，要求檢核所有考量地震下之最大層間變位 角；紐澳則要求檢核 ULS 極限狀態以及使用服務階段對應之最大層間變位 角。
本研究建議之位移標準
本研究提供訂定 IDR 標準之三種方式：1)統一採用最大值-(可允許根 據分析方法不同來調整)；2)統一採用平均值，並保留一定彈性(例如
±15%)；3)針對不同結構系統建議不同的位移標準[SEAOC 1999]或 IBC 之 考慮法(表 2-22)。因本研究之位移標準用於檢核，所以建議規範採用 1)最 大值，並以 IBC(表 2-22)之方式適當考慮不同結構系統之不同檢核標準。
方式 1)與 2)
對應 OP 性能等級，仍以最大 IDR≦ 0.5%作為標準。其他性能對應 IDR 標準如下：
首先，參照加拿大 NBCC 法則，以一般建築物在 2500 年回歸期地震 下 CP 性能等級對應 IDRCP≦ 2.5%(或 2.2%±(15%彈性))為準；根據 94 年版 規範Sa 475年 ≈
(
1/1.25~1/1.5)
∗Sa 2500年，則在 475 年回歸期地震下，結構 LS 性能等級對應 IDRLS≦ (1.7%~2.0%)，參考各國規範，可取 IDRLS≦ 2%，或 1.7%±(15%彈性)。對於較重要之第三類建築物，2500 年回歸期地震下保持 LS 性 能等 級，比照一般建築物在 475 年回歸期地震下 LS 性能等級對應 IDRLS≦ (1.7%~2.0%) ， 取 IDRLS ≦ 2% ， 或 1.7%±(15% 彈 性 ) ； 因
( )
年年 2500
475 1/1.25~1/1.5 a
a S
S ≈ ∗ ，則在 475 年回歸期地震下，結構 DC 性能 等級對應 IDRDC≦ (1.1%~1.3%)~(1.3%~1.6%)，參考各國規範，可取 IDR DC
≦ 1.5%，或 1.3%±(15%彈性)。
對於特別重要之第一、二類建築物，2500 年回歸期地震下保持 DC 性 能等級，比照較重要建築物在 475 年回歸期地震下 DC 性能等級對應 IDR DC
≦ (1.1%~1.3%)~(1.3%~1.6%)，取 IDRDC≦ 1.5%，或 1.3%±(15%彈性)；因
( )
年年 2500
475 1/1.25~1/1.5 a
a S
S ≈ ∗ ，則在 475 年回歸期地震下，結構 IO 性能 等 級 對 應 IDRIO ≦ [(0.7%~0.89)~(0.89%~1.1%)]~[(0.89%~1.1%)
~(1.1%~1.28%)]，參考各國規範，可取 IDRIO≦ 1%，或 0.9%±(15%彈性)。
以上說明之計算與取用標準如表 2-26所示，表中“RP”代表回歸期。表 2-26所取用之最大層間變位角與 IBC(表 2-22)不同用途之“其他建築物”在
475 年回歸期地震下之容許值分別為 2%、1.5%、1.0%相符；與 NBCC(表 2-25)不同用途建築物在 2500 年回歸期地震下之容許值分別為 2.5%、2%、
1.0%也一致；與日本規範(表 2-23)在中小地震下之容許值 1/200、小破壞 1/100、生命安全 1/200 等一致。
與國內試驗研究結果(表 2-27)比較，對於“RC 韌性構架+RC 剪力牆”
系統之生命安全、“RC 韌性構架+填充用磚牆系統”之生命安全與建築物不 倒均不夠保守，然而，該試驗研究僅針對四座單跨雙層平面構架進行試 驗，實驗中各性能等級之標準並不明確，與國外資料(表 2-20)也有差異，
所以，顧問建議暫不以此為標準。
表2-26 本研究中各性能等級最大層間變位比之計算
PL CP LS DC IO OP
RP 2500 475 30
Sa 2500/
475
1.25 1.5
Max.
IDR (%)
2.5 2 1.6
7 0.5
註 一般建築物
RP 2500 475 50
Sa 2500/
475
1.25 1.5 1.25 1.5
Max.
IDR (%)
2 1.67 1.60 1.33 1.33 1.11 0.5
註 較重要建築物
RP 2500 475 75
Sa 2500/
475
1.25 1.5 1.25 1.5 1.25 1.5 1.25 1.5 1.25 1.5 1.25 1.5
Max.
IDR (%)
1.60 1.33 1.33 1.11 1.28 1.07 1.07 0.89 1.07 0.89 0.89 0.74 0.5
註 特別重要建築物
取用 Max.
IDR 2.5% 2% 1.5% 1% 0.5%
取用.
IDR 且提 供彈 性
2.2%±
(15%
彈性) 1.7%
±(15%
彈性)
1.3%±(15%彈性) 0.9%±(15%彈性) 0.5%
-
(15%彈性)
表2-27 國內試驗研究之瞬間最大層間變位角
結構系統 彈性階段 生命安全 建築物不倒
RC韌性構架 0.5% 2% 4%
RC韌性構架+RC 剪力牆 0.5% 1% 2%
RC韌性構架+填充用磚牆 0.5% 1% 1.5%
方式 3)
參照 IBC 之方式，採用表 2-28。
表2-28 類似 IBC 之最大層間變位角檢核標準 耐震性能等級
建築物構造種類
CP LS DC IO OP 含磚石造剪力牆之結構系統 0.009 0.007 0.007 0.007 0.005 其他結構系統 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005
檢核
考慮韌性與位移之關係，一但結構之韌性容量已知，可以由韌性標準
考慮韌性與位移之關係，一但結構之韌性容量已知，可以由韌性標準