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y : 建物質心至構材間投影於地震力方向之距離。

 + +

= 212 2 1

b d

y e D

D

TD D (9-6)



 + +

= 212 2 1

b d

y e D

D

TM M (9-7)

其中

e : 實際偏心加意外偏心距。

b,d : 結構物之平面尺寸,

y : 建物質心至構材間投影於地震力方向之距離。

若隔震系統經計算證實可抵抗扭轉時,總最大位移量 DTM可略低於(9-7)式之計算 結果,但不得低於 1.1 倍 DM

解說:

隔震系統必須考慮因實際及意外偏心扭矩引致之額外位移,此與傳統(固定 基底)結構規定之額外負載類似。(9-6)式與(9-7)式結合了滑動與扭轉位移而提供 一個簡單的估算式,其中扭轉位移乃根據建物之粗略平面尺寸(b 與 d)、建物質 心至求值點的距離、以及建物之實際與意外偏心等參數估算。所謂偏心乃是上部 結構質心(投影至隔震系統平面)至隔震系統之剛體中心的距離。

(9-6)與(9-7)式基於下述假設:隔震系統之勁度分配於一個平面之上,且正比 於所支撐之上部結構的重量。此為合理之假設,因為大部分的隔震單元均依據支 撐重量而設計,當支撐重量增大時趨於更大(勁度更強)。

(9-6)與(9-7)式可在下述兩邊際狀況下求值:(1)結構平面為正方形;(2)結構 平面狹長。在此邊際狀況下,5%偏心的額外位移計算為:

1. 結構平面為正方形(b=d):

DTD/DD或 DTM/DM =1.15 2. 結構平面狹長(b>>d):

DTD/DD或 DTM/DM =1.3

若隔震系統可抵抗扭轉時(亦即於建物邊界與角落配置勁度較大的隔震器單 元),規範允許可略為降低此最大位移值,但必須保有至少 10% 的額外扭轉位移 以提供邊際與扭轉反應。

9.4.4 最小設計水平總橫力

A. 隔震系統及位於隔震系統下部之結構

隔震系統本身、基礎、及位於隔震系統下部之結構須能抵抗依下式計算之最 小水平橫力:

D D

b

K D

V

= max (9-8)

K

Dmax : 設計位移下之最大有效勁度,依(9-14)式計算。

解說:

(9-8)式規定設計隔震系統本身、基礎、及位於隔震系統下部之結構構材及單 元的側向力。因該式利用隔震系統在設計位移時的最大有效勁度計算側向力而趨 於保守。

B. 位於隔震系統上部之構材及單元

位於隔震系統上部之結構須能抵抗之最小水平橫力 Vs為:

y D D s

D V K

α 2 . 1

= max (9-9)

解說:

此側向力根據設計地震之最大作用力而為一保守估計,且觀念上與傳統(固 定基底)建物線性靜力分析之擬側向力一致。

C. 最小水平橫力 Vs之限制

最小水平橫力不得小於下列計算所得之值 1. 設計風力。

2. 使隔震系統可完全發揮功能時地震力之 1.25/αy倍(例如:消耗性抗風裝置 之極限承載能力、軟化系統之降伏階段、滑動阻尼系統之啟動摩擦力) 。 解說:

上部結構之設計側向力具有兩個下限限制。第一個限制需求意圖使上部結構 的構材與單元在設計風力下保有彈性。本規範並未規定設計風力之計算,但必須 考慮為設計隔震建物的一部份。除非設計地震力非常小,否則風力將不為主要考 量因素。

第二個限制需求旨在預防上部結構在隔震系統完全發揮功能前過早降伏。此 限制要求上部結構的設計側向力與隔震系統降伏階段之間存有 1.5 倍的餘裕。在 系統降伏後沒有任何勁度的極端狀況下(例如:平坦滑動式隔震器),上部結構之 設計側向力應高出系統降伏階段的 50% (例如:高出滑動式隔震器摩擦力的 50%)。

D. 水平橫力之豎向分配

最小水平橫力應依 2.12 節規定分配於位於隔震界面上建築物之各層 解說:

此倒三角之豎向分配方式將保守地限制大部分隔震建物的反應,即使當較高 模態激發時亦受制於隔震系統之遲滯行為或較大的有效阻尼。一個較不保守的豎 向分配方式(如等值豎向分配)將適用於具有較小有效阻尼的隔震系統,但必須藉 由歷時分析驗證此側向力豎向分配方式之適用性。

9.4.5 反應譜分析

A. 輸入地震

隔震系統之總設計位移、隔震建築物之側向力及側向位移須依據設計反應譜 計算求得,隔震系統之總最大位移須依據最大考量地震求得。

B. 振態阻尼

進行反應譜分析時,對應於隔震系統之振態阻尼需採用隔震系統之有效阻尼 或 30%臨界阻尼兩者之中值較小者,高振態之阻尼值須依據上部結構之材料及應 力狀態來決定。

C. 雙向地震力

利用反應譜分析決定總設計位移及總最大位移需考慮某一方向 100%地震力 加上與其垂直方向至少 30%之地震力產生之效應,最大位移量以兩垂直方向所得 位移之向量和計算。

D. 分析結果之調整

依反應譜分析所得之總設計位移若小於(9-6)式計算所得之 DTD,或總最大位 移小於(9-7)式計算所得之 DTM,則包含所有構材之內力及變形量之反應值需依照

D

TD與 DTM與反應譜分析所得之比值來調高成設計用之值。

解說:

反應譜分析應遵循 3.2 節敘述之程序,並使用隔震系統的有效勁度與阻尼特 性。隔震系統的有效勁度以及任一水平方向上之基態有效阻尼均與 9.4.3 節線性 程序公式之要求相同。反應譜分析所得之隔震系統位移與側向力幾乎與 9.4.3 節 線性公式計算結果相同,因為兩種方法均基於相同之有效勁度與阻尼特性。當反 應譜分析所得之位移小於線性公式計算結果時,必須依比例提高反應譜分析結 果。

9.4.6 設計力及變形

解說:

非線性靜力分析程序必須分別依據(9-10)與(9-11)式計算設計地震與最大考 量地震狀況下的標的位移。標的位移為以隔震系統上方第一個樓層質量中心為控 制點之位移。

(9-10)與(9-11)兩式乃考量上部結構之柔度的影響,分別由(9-2)與(9-4)兩式修 正而得。針對上部結構較短且勁度較大的隔震建物,達設計位移時的基態週期將 為上部結構在基底固定時之有效週期的數倍以上;且即使考量上部結構之柔度,

隔震系統的位移幾乎與剛性上部結構之系統位移相同。

作用力之分配應與建物質量與基態振型的乘積分布成比例。當上部結構具有 較大之勁度時(亦即上部結構的勁度大於隔震系統),隔震建物之基態振型主要由 隔震系統的位移支配(例如:幾乎均等之振型)。當上部結構具柔度時,隔震建物 的基態振型則為隔震系統與上部結構位移的組合(例如:梯形振型)。

隔震系統在低作用力階段均典型地呈現非線性與低勁度。此系統的振型屬於 振幅相依,且在小程度之地表搖晃時受上部結構的位移支配。在非常低的地表搖 晃程度下,將在隔震系統發揮功效前顯現與固定基底之建物類似之振型(例如:

倒三角振型)。

9.5.2 非線性動力分析方法

A. 通則

隔震建築物之非線性動力分析方法及步驟須根據 3.6 節所述之準則,但其分 析結果須根據以下章節所述之準則進行調整至設計值。

B. 分析結果之調整

依歷時分析所得之設計位移若小於(9-10)式計算所得之

D′ ,則包含所有構材

D