第三章 鋼結構建築物耐震能力詳細評估方法研擬
第三節 建築物耐震性能評估與檢核
建築物耐震能力通常係以整體建築結構在各耐震性能等級下所能承受的地 表加速度表示之。該地表加速度可由側推分析所得之容量震譜，依據工址地震水 平譜加速度係數等規定求得。本文將介紹目前 SERCB 計算建築物有效地表加速 度(EPA)方法，分別有適用於未採用隔震與消能系統之建築結構的結構系統地震 力折減係數法(Fu − − )與適用於採用隔震與消能系統之建築結構的等值遲滯R T 阻尼法(Equivalent Hysteretic Damping)；以及 SERCB 建築物耐震性能檢核方法與 標準，透過 SERCB 後處理 EPA 分析，可快速了解評估建築物的耐震性能。
一、建立靜態側推分析耐震性能曲線
1.結構系統地震力折減係數法(Fu-R-T)根據結構動力學原理，將屋頂層位移與基底剪力轉換為譜位移與譜加速度座 標系統，建立雙線性化容量震譜曲線(Bilinear Capacity Spectrum Curve)，透過現 行耐震設計規範採用之「強度折減–位移韌性–彈性週期」關係式即可計算任一性 能狀態之譜加速度api所對應之有效地表加速度(EPA)，繪出結構位移與有效地表 加速度的關係曲線。
現行規範的結構系統地震力折減係數F 是以完全彈塑性系統為基準進行推u 導，若屬雙線性，則F 與週期及韌性比的關係可能異於現行規範，因此就雙線性u
關係推導性能狀態對應地表加速度與降伏地表加速度的比值（即F R ）u( ) 、韌性 比R 、地表加速度* A ，如式(3. 5)~式(3. 7)所示。
以側推分析所得之容量曲線求得該容量曲線之降伏點，根據各階段之塑性位 移δi與降伏位移δy依式計算結構物各階段下之韌性R ，將側推分析所得之韌性i
R 代入式(3. 7)，即可求得建築結構在所考慮方向基本振動週期T 對應之結構系統i
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47 即將結構物的耐震需求(seismic demand)視為輸入，進而求得結構物耐震性能為其 輸出。此方法較適合用於新建結構物之耐震設計，較不適用於既有老舊建築物的 耐震能力評估。
ATC-40 中揭示，結構物進入非線性階段之後的等效遲滯性阻尼比β 包含eff
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eff basic basic
pi pi
a elastic s
a inelastic
B or B S
如圖 3. 24 所示性能點(Performance point)位於容量譜與非彈性需求譜之交點 上，性能點需同時滿足該二者之特性，故容量譜上之譜加速度api與譜位移dpi等 於非彈性需求譜上的譜加速度(Sa)inelastic與譜位移(Sd)inelastic，如式(3. 10)~式(3. 11) 所示。
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eff eff
B B
eff eff
B B capacity spectrum
d pi
a pi
inelastic demand spectrum
S d
S a
performance point
50
eff eff
B B
eff eff
B B
3) 進行側推分析(Pushover Analysis)。分析後可由結構物基底剪力(V)與屋頂層 位移(φroof)關係求得結構物容量曲線，並依式(3.12)~式(3.15)轉換為譜加速度
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其中，PF1：第一個自然振態的振態參與因子(Modal Participation Factor)，α ：1 第一個自然振態的振態質量係數(Modal Mass Coefficient)，wi / ：第 i 層的g
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( )
1 eff
B β 、T 、0D SDS及SD1，由表 3. 10(a)，求得 EPA 值。
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三、建築物耐震性能檢核
針對不同用途係數之建築物，採用不同符號以作區別。I=1.0 之建築物採用 PLA、PLB、PLC；I=1.25 之建築物採用 PLA*、PLB*、PLC*；I=1.5 之建築物 採用 PLA**、PLB**、PLC**。
性能狀態 PLA 代表結構物恰達彈性限度。針對 I=1.25 及 I=1.5 之建築物，
為避免中度地震作用下可能產生非結構性之輕微損壞而需經常維修，取 PLA*之 加速度值為 PLA 之 1/1.1 倍、PLA**之加速度值為 PLA 之 1/1.2 倍。
性能狀態 PLB、PLB*、PLB**與 PLC、PLC*及 PLC**皆代表結構物已產生 部分韌性，但允許發生的損壞程度不同。根據工址地盤條件與建築物用途係數，
定義非彈性位移與非彈性位移容量之比值關係，如表 3. 11 所示，以決定性能狀 態 PLB、PLB*、PLB**、PLC、PLC*及 PLC**位置。
表 3.11 建築物非彈性位移與非彈性位移容量之比值
性能狀態
一般工址 臺北盆地
I=1.0 I=1.25 I=1.5 I=1.0 I=1.25 I=1.5
PLB 1/2 - - 1/3 - -
PLC 1 - - 2/3 - -
PLB* - 5/12 - - 7/24 -
PLC* - 5/6 - - 7/12 -
PLB** - - 1/3 - - 1/4
PLC** - - 2/3 - - 2/4
註： y
u y
r ∆ − ∆
= ∆ − ∆ ∆ :非彈性位移 ∆y:降伏位移 ∆u:極限位移
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(a) 一般工址 I=1.0 (b) 臺北盆地 I=1.0
(c) 一般工址 I=1.25 (d) 臺北盆地 I=1.25
(e) 一般工址 I=1.5 (f) 臺北盆地 I=1.5
圖 3.25 建築物耐震性能目標
【資料來源：本研究製作】
耐震性能檢核如圖 3. 26 及圖 3. 27 所示，應針對強度與韌性各別檢討，以確 保結構於中度地震時滿足強度需求、設計地震與最大考量地震作用下結構物具備 適當的韌性。相較於一般工址，臺北盆地因盆地效應顯著，故性能目標較一般工
(a) I=1.0(臺北盆地)
Sa
Sd
(b) I=1.25(一般工址)
Sa
Sd
(c) I=1.5(一般工址)
Sd
Sa
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址嚴格。
性能狀態 PLA、PLA*或 PLA**所對應之地表加速度，一般工址應大於或等 於中度等級之地表加速度0.4SDS/4.2；臺北盆地則應大於0.4SDS/3.5。
性能狀態 PLB、PLB*及 PLB**所對應之地表加速度，應大於或等於設計地 震之地表加速度0.4SDS。
性能狀態 PLC、PLC*及 PLC**所對應之地表加速度，應大於或等於最大考 量地震所對之地表加速度0.4SMS。
第三章鋼結構建築物耐震能力詳細評估方法研擬
鋼結構耐震能力詳細評估方法與示範例之研擬
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(c) 臺北盆地 I=1.5
圖 3.27 建築物耐震性能檢核(臺北盆地)
【資料來源：本研究製作】
四、建築物耐震詳細評估之限制條件
本評估方法僅提供一般高樓層鋼結構建築物使用，工廠、活動中心等類型低 矮樓層鋼結構建築物暫不考量適用本研究方法。
EPA
( ) ** 0.4
3.5
DS PLA
EPA ≥ S
(EPA)PLB** ≥0.4SDS
(EPA)PLC**≥0.4SMS
(EPA)PLA=1.2(EPA)PLA**
註：
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