廠房動態歷時分析

本 案 例 所 採 用 之 震 波 為 92 1 地 震 時，在 近 南 科 的 永 康 市 氣 象 觀 測 站 ( CHY0 78 ) 、 竹 科 實 驗 中 學 觀 測 站 ( TCU 017 ) 及 近 中 科 的 大 雅 國 小 測 站 ( TC U06 0) 所 觀 測 的 地 震 紀 錄。每 一 地 震 將 分 別 由 結 構 的 X 向 與 Y 向 輸 入 ， 地 震 紀 錄 之 函 速 度 歷 時 如 圖 3 .6 6 ~ 3 . 6 8 所 示 ， 地 震 之 取 樣 時 間 為 0 .005 秒 ， 廠 房 結 構 各 振 態 阻 尼 比 考 慮 為 2 % 。 地 表 函 速 度 以 廠 房 工 址 設 計 函 速 度 ( 0 .4SD SI g ) 為 0 . 4 g 。 本 節 以 歷 時 分 析 所 得 層 間 位 移 角 與 樓 層 剪 力 之 結 果 與 側 力 分 析 作 比 較，並 以 歷 時 分 析 所 得 樓 層 剪 力 視 為 耐 震 需 求 ( D) ， 進 行 歷 時 分 析 之 結 構 耐 震 能 力 初 步 評 估 。 再 者 ， 評 估 廠 房 各 樓 層 角 隅 與 質 心 處 之 函 速 度 反 應，以 耐 震 設 計 規 範 中 樓 層 函 速 度 反 應 放 大 公 式 檢 核 之 。

3 . 5 . 1 廠 房 動 態 歷 時 與 側 力 分 析 結 果 比 較

考 量 實 際 廠 房 結 構 行 為 並 不 具 備 理 想 之 韌 性，故 提 出 修 正 之 結 構 系 統 折 減 係 數 (F_u^*) ， 以 合 理 反 映 最 小 設 計 水 帄 總 橫 力 。 考 量 廠 房 結 構 之 阻 尼 比 為 2 % 進 行 動 態 歷 時 分

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析 ， 以 樓 層 剪 力 及 層 間 位 移 角 比 較 兩 者 之 差 異 。 茲 分 述 如 下 ：

1 . 樓 層 剪 力 評 估 結 果

表 3 .2 4 為 側 力 及 歷 時 分 析 ( P GA=0 .4g) 之 樓 層 剪 力 比 較 。 結 果 顯 示 廠 房 上 部 樓 層 以 歷 時 分 析 結 果 較 大 ， 而 下 部 樓 層 則 為 相 反 ， 以 側 力 分 析 結 果 較 大 。 因 側 力 分 析 之 廠 房 屋 頂 橫 力 以 規 範 經 驗 公 式 計 算 所 得，進 而 影 響 廠 房 最 上 層 ( L 4 7 ) 與 較 高 樓 層 的 樓 層 剪 力 ， 顯 示 以 經 驗 公 式 所 計 算 的 屋 頂 橫 力 保 守 許 多 。 另 一 方 面 ， 由 本 文 提 出 修 正 之 結 構 折 減 係 數 (F_u^*) 所 得 設 計 水 帄 總 橫 力 作 用 下 ， 部 分 樓 層 之 樓 層 剪 力 與 歷 時 分 析 結 果 相 當 接 近，如 圖 3 .6 9 及 圖 3 .7 0 所 示。

整 體 比 較 方 面 ， 側 力 分 析 偏 保 守 些 ， 但 結 果 仍 可 探 出 放 大 結 構 地 震 力 之 合 理 性 ， 說 明 廠 房 結 構 韌 性 不 足 ， 若 用 韌 性 設 計 法 將 低 估 實 際 廠 房 結 構 所 需 的 地 震 力 。

2 . 層 間 位 移 角 檢 核 結 果

因 工 址 設 計 地 表 函 速 度 ( 0 .4 S_{D S}I g ) 所 對 應 之 地 震 力 為 最 小 設 計 水 帄 總 橫 力，與 檢 核 層 間 位 移 角 所 規 定 的 地 震 力 並 不 相 同 。 因 此 ， 以 側 力 分 析 中 檢 核 層 間 位 移 角 之 設 計 地 震 力 (0 .124 W ) 及 最 小 設 計 水 帄 總 橫 力 (0 .25 W ) 之 兩 者 的 差 異 倍 數 ， 故 將 地 表 函 速 度 ( 0 .4SD SI g ) 所 得 之 層 間 位 移 角 乘 上 此 差 異 倍 數 ( 0 .49 ) ， 使 側 力 及 歷 時 的 分 析 為 相 同 之 基 準 點 。

表 3 .2 5 歸 納 側 力 分 析 所 對 應 歷 時 分 析 ( P GA=0 .4g ) 之 層 間 位 移 角 比 較 結 果。結 果 顯 示 動 態 歷 時 分 析 之 層 間 位 移 角 ， 多 數 樓 層 均 不 符 合 規 範 要 求 。

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3 . 5 . 2 動 態 歷 時 分 析 之 廠 房 結 構 耐 震 能 力 初 步 評 估

表 3 .2 6 ~ 表 3 .28 分 別 為 三 種 92 1 地 震 歷 時 作 用 下 的 軟 弱 層 結 構 調 整 因 子，並 以 歷 時 分 析 所 得 的 樓 層 剪 力 為 耐 震 需 求 ( D) 進 行 耐 震 能 力 初 步 評 估 分 析 ， 茲 分 述 如 下 ：

表 3 .2 9 為 CHY 078 測 站 之 9 2 1 地 震 歷 時 作 用 下 之 耐 震 能 力 初 步 評 估 結 果，廠 房 X、Y 結 構 耐 震 指 標 分 別 為 0 .90 及 0 .8 7， 由 L2 3 層 及 L27 層 (4 ~ 5 樓 ) 之 間 的 柱 剪 力 所 控 制 如 圖 3 .7 1 及 圖 3 .7 2 所 示 。 結 果 顯 示 廠 房 結 構 耐 震 能 力 不 足 。

表 3 .3 0 為 TCU 01 6 測 站 之 92 1 地 震 歷 時 作 用 下 之 耐 震 能 力 初 步 評 估 結 果，廠 房 X、Y 結 構 耐 震 指 標 分 別 為 0 .89 及 1 .0 4，由 X 向 結 構 的 L2 3 層 及 L2 7 層 ( 4 ~ 5 樓 ) 之 間 的 柱 剪 力 所 控 制 如 圖 3 .7 3 及 圖 3 . 7 4 所 示 。 結 果 顯 示 廠 房 X 向 有 耐 震 疑 慮 。

表 3 .3 1 為 TCU 06 0 測 站 之 92 1 地 震 歷 時 作 用 下 之 耐 震 能 力 初 步 評 估 結 果，廠 房 X、Y 結 構 耐 震 指 標 分 別 為 1 .0 0 及 1 .1 7，由 X 向 結 構 L23 層 及 L2 7 層 ( 4 ~ 5 樓 ) 之 間 的 柱 剪 力 所 控 制 如 圖 3 .75 及 圖 3 .76 所 示 。 結 果 顯 示 此 地 震 作 用 下 ， 廠 房 結 構 耐 震 較 無 疑 慮 。

3 . 5 . 3 設 備 耐 震 設 計 公 式 之 檢 核

目 前 設 備 規 範 的 設 計 以 強 度 設 計 為 出 發 點，對 於 振 動 敏 感 的 科 技 廠 房 機 台 而 言，以 現 今 設 備 規 範 主 要 確 保 機 台 設 備 不 致 產 生 位 移 會 傾 倒，但 卻 無 法 保 證 設 備 內 部 構 件 不 因 振 動 函 速 度 太 大 而 產 生 破 壞 。 一 般 而 言 ， 設 備 物 所 受 之 地 震 力 函 速 度 大 小 與 其 所 在 樓 層 高 度 有 關 ， 地 震 發 生 時 ，

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的 放 大 值 ， 甚 至 大 於 UBC9 7 規 範 ， 其 中 以 中 科 TCU0 60 測 站 之 92 1 地 震 下 ， 廠 房 樓 層 函 速 度 明 顯 放 大 許 多 。 顯 示 當 廠 房 受 到 地 震 晃 動 下，樓 層 結 構 易 因 函 速 度 放 大 效 應 而 有 較 大 之 位 移，對 於 無 塵 室 的 精 密 設 備 而 言 存 有 潛 在 受 損 之 風 險 。