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第七章 結論與建議

第二節 建議

以下分別從立即可行的建議及長期性建議加以列舉。

建議未來仍應繼續研擬符合工程界需求以及參考國內外相關研究發展之隔制震規 範-立即可行之建議

主辦機關:內政部建築研究所 協辦機關:國家地震工程研究中心

於規範中宣示正確之隔制震結構定義,以避免工程界之不當應用。中間層隔震 設計目前仍需進一步之研究使得列入規範條文,另外,消能元件設計之適用規範,

目前規範仍為初步發展,因此以綱要性之規定為原則,未來仍繼續參考更多的資 料,期能與國內消能系統之新發展齊頭並進。

本研究基於目前隔制震之概念、精神、理論背景、初步規劃、分析、設計方法 等要項,包括隔制震建築結構體、隔制震裝置及與隔制震系統相關構件之設計計算 方式,已初步進行建築物隔震與被動消能系統技術發展與應用之研討、建築物隔震 與含被動消能系統設計章節相關條文暨解說之研修、以及建築物隔震與含被動消能 系統設計示範例之建立。另外,因應國內環境與背景(如試驗容量之限制),已初 步修訂隔震與被動消能元件實體試驗與性能保證測試,以期達到公正且合理之檢驗 標準。

定期舉辦專家學者座談會以蒐集相關研究成果與業界問題-立即可行之建議 主辦機關:內政部建築研究所

協辦機關:國家地震工程研究中心、專業技師公會、建築師公會

舉辦專家座談會議,敦聘國內專家學者講習,並邀請相關業界人士與會,針對 目前規範第九章隔震建築設計以及第十章含被動消能系統建築物之設計進行討 論,以彙整目前業界之問題與建議,如此將研究成果發揮於工程實務應用上,以有 效地解決工程界所面臨之問題。

建議納入常見隔制震裝置之標準施工規範與精度分級-長期性建議 主辦機關:內政部建築研究所

協辦機關:國家地震工程研究中心、專業技師公會、建築師公會

規範中可考慮研擬常見隔制震裝置之標準施工規範與精度分級,並納入施工規

定標準與說明。或於條文或解說中明示另外提供各種元件設計與施作之手冊,以使

能夠正確導入結構系統,提升我國內對於隔制震建築構造之規劃、設計技術。並推

廣隔制震建築,使國內業界更瞭解隔制震裝置之特性與相關規劃、設計、檢覈、試 驗及施工注意事項,並減少接踵而至之缺失。

建議建立合理與完善之品質管理與特殊審查機制-長期性建議 主辦機關:內政部建築研究所

協辦機關:國家地震工程研究中心、專業技師公會、建築師公會

建立隔制震元件合理與完善之品質管理機制,如此可提昇相關工程施工效率,

以避免不必要之人力物力耗費,當國內有相關元件測試能力時,建議須於國內認可 之試驗機構進行測試。另外,並建議國內隔制震建築之特殊審查機制,以確保隔制 震設計之品質與正確性。

建議進行應用隔制震建築物資料庫研究-長期性建議 主辦機關:內政部建築研究所

協辦機關:國家地震工程研究中心

建議可建立目前國內應用隔制震建築物之資料庫,以全面性了解國內應用目前

之情形,並探討其是否真正符合隔制震設計之精神,以正確釐清與落實防震之觀念。

附錄一 會議紀錄

九十五年度耐震設計規範隔震設計及含被動消能系統設計專 章研修與示範例研擬會議期初簡報紀錄

一、時 間:九十五年三月十四日 二、地 點:內政部建築研究所會議室

三、主 持 人:何所長明錦 四、會議記錄:(略)

五、主席致詞:(略) 1. 舉辦座談會討論。

2. 研擬細節補充,規範於附錄或解說須有完整說明。

3. 制震裝置勁度比例(分擔消能能力)。

4. 參考國內外相關法規,如參考日本 JSSI (2005 年已修訂多處)。

5. 耐震設計規範於 2005 年 7 月頒布,2006 年 1 月剛修訂,目前若提出修訂規範是否有商確之處?

FEMA273(guideline)於 1997 年提出,FEMA356 為 pre-standard,目前耐震設計規範隔制震章節 主要參考97 年 FEMA273,因此進一步研究提出修訂尚稱合理(針對國外研究更新之規範與國內 環境需求)。

6. 建議於附錄收集各類隔制震裝置與其設計佈置方式。

7. 防火規定 (阻尼器防火板包覆……)。

8. 是否考慮另案研究常見之隔制震裝置、其標準施工規範與精度分級。

9. 地下層構造容許變位之限制。

10. 設計案例新舊規範之比對,並提出適用設計分析軟體版本。

11. 建議規範提出一規格標準(類似 CNS 標準)。

12. 建議於非線性動力分析三組地震歷時中,可否有一組為官方提供。

13. 釐清中間層隔震之可行性。建議國內由基礎隔震設計開始,待成熟後再考量高樓層隔震。

14. 目前測試試驗仍屬個案評定,待日後成熟後納入一管理機制,若制式規格品則進行性能測試即 可。

15. 隔制震之適用性與設計範例。建議於示範例加入摩擦型與滾動支承。

六、散會

九十五年度耐震設計規範隔震設計及含被動消能系統設計專 章研修與示範例研擬第一次會議紀錄

一、時 間:九十五年四月二十四日 二、地 點:國家地震工程研究中心會議室

三、主 持 人:張主任國鎮 四、會議記錄:(略)

五、主席致詞:(略)

1. 本計劃之工作內容可歸納如下(本計劃規範檢討範圍不侷限於第九章隔震建築設計以及第十章 含被動消能系統建築物之設計)。

(1) 收集目前業界針對隔制震裝置設計之問題與困擾項目。

(2) 相關規範條文使用上之檢討。

(3) 草擬修訂相關條文。

(4) 相關文獻回顧。

(5) 原規範與修訂後規範之設計案例比較。

(6) 示範例。

2. 可參考目前著手修訂之橋樑設計理念,並與國家地震中心另一耐震設計規範研擬小組討論相關 意見與問題。

3. 相關規範條文使用上之檢討預計執行 2 至 3 個月,每兩星期定期舉行會議。

4. 區分中小地震、475 與 2500 年地震以設計水平與垂直地震力之合理性。

5. 遠域地震與近斷層地震之考量。

6. 為控制結構物之變形量,非線性靜力分析(Pushover Analysis)之必要性。

7. 性能設計法須以非結構設備之性能要求為標準(如高科技廠房或醫院結構),如此才可真正落實性 能設計法之精神。

8. 目前國內隔制震建築似乎無規定強制審查之機制,且測試之品管標準應由何單位負責?

9. 隔震機制啟動時機應於中小地震下就發揮其效用。

10. 第十章含被動消能系統建築物之設計主要應用範圍應為額外安裝(Supplemental)之被動消能系 統。位移型阻尼器可視為一產生塑鉸消能之機制,須討論其安排於第十章之適切性。

11. 台聯工程顧問股份有限公司柯鎮洋總經理針對目前新版耐震設計規範第九章隔震建築設計之建 議如下:

(1) 9.1.4 基面之認定

中間層或高樓層隔震之基面如何認定?

(2) 9.2 靜力分析方法……9.2.3 最小側向位移……9.2.3.1 設計位移 阻尼比調整係數B。

(3) 9.2.3 最小側向位移……9.2.3.2 設計總位移與最大總位移

幾何形狀若不規則之計算(例如長條型建物之修正方式)?另外,可調整隔震裝置之設計以降低偏 心之效果,因此是否須考量隔震系統之有效勁度在空間上之分佈及隔震系統以上結構質量偏心 之最劣位置(設計總位移 DTD 與最大總位移 DTM)。

(4) 9.2.5 最小設計水平總橫力……9.2.5.3 最小設計水平總橫力之限制 起始降伏地震力放大倍數與載重組合地震力係數之考慮?

(5) 9.2.10 層間相對側向位移及建築物之間隔……9.2.10.1 容許層間相對側向位移角

層間相對側向位移角之規定是否應因不同功能需求之建物而有所不同?隔震結構相對隔震層之 剛性大,因此勢必滿足現有規範0.005 之要求。

(6) 9.2.10.2 隔震建築物之間隔 若採用隔震建築則無鄰棟之問題。

(7) 9.3 動力分析方法……9.3.1 適用範圍

日本多採用反應譜分析,台灣則多採用非線性歷時分析(較為耗時)。

(8) 9.3.4 總橫力之調整……9.3.4.2 非線性歷時分析 總橫力不得小於VS值之百分比似乎有爭議。

(9) 9.3.5 設計位移之調整

設計位移一經改變,對建築平面設計(如預留之伸縮縫)影響甚大。

(10) 9.3.8 非線性動力分析

建議可否考慮利用多組地震資料取平均,或可請國家地震工程研究中心提供地震資料供業界使 用(如三組一般地震資料與三組近斷層資料)。

(11) 9.3.10 層間相對側向位移與建築物之間隔……9.3.10.1 容許層間相對側向位移角

層間相對側向位移角之規定是否應因不同功能需求之建物而有所不同?隔震結構相對隔震層之 剛性大,因此勢必滿足現有規範0.005 之要求。

(12) 9.3.10.2 建築物之間隔

若採用隔震建築則無鄰棟之問題。

(13) 9.5 隔震元件之實體試驗與性能保證試驗

建議將測試條件以應變為單位,如此可降低因尺寸略作變更而須重新進行實體測試之困擾。如 穩定度試驗,可訂每個循環之側向應變為300%。

12. 聯邦工程顧問股份有限公司黃立宗協理針對目前新版耐震設計規範第十章含被動消能系統建築 物之設計建議如下:

(1) 位移型阻尼器提供阻尼比之計算。

(2) 位移型阻尼器列於第十章之適切性探討。

六、散會

九十五年度耐震設計規範隔震設計及含被動消能系統設計專 章研修與示範例研擬第二次會議紀錄

一、時 間:九十五年五月一日

二、地 點:國家地震工程研究中心會議室

三、主 持 人:張主任國鎮 四、會議記錄:(略)

五、主席致詞:(略)

討論期初簡報專家學者之建議與意見如下:

1. 規畫於今年舉辦一隔制震座談會,敦聘國內專家學者講習,並邀請相關業界人士與會,針對目 前規範第九章隔震建築設計以及第十章含被動消能系統建築物之設計進行討論,以彙整目前業 界之問題與建議。

2. 解說中須清楚列出相關參考文獻。

3. 裝置位移型阻尼器才會影響結構勁度,其原理主要仰賴降伏後之遲滯迴圈消散能量(產生塑鉸),

因此挫屈束制斜撐應屬於結構系統之ㄧ部分,不應屬於制震元件,目前美國規範也朝此方向更 正。有關BRB(挫屈束制斜撐)、BIB 與 UB 之名稱是否為專利名稱或統稱,可否可於規範中提及 (如 EBF 或 CBF),屆時將詳細討論。另外,勁度分配與消能多寡之設計空間應保留予結構技師 決定。且結構含位移型阻尼器已於1.4αyFu中考慮韌性設計,是否還要考慮阻尼修正係數?

4. 搜尋並參考 JSSI 最新版本(其內容主要偏向營建管理)。

5. 目前規劃規範修改主要參考 FEMA450(其主要參照 NEHERP),另外針對目前耐震設計規範相關 建議如下:

(a) 中小地震、回歸期 475 年與 2500 年設計地震力易造成混淆,其定義有些許不合理之處(一般業 界工程師會誤解為什麼由中小地震或回歸期475 年設計地震力控制,而不是由回歸期 2500 年設 計地震力控制?且大多數設計案例三者之誤差不超過 10%)。其相關設計理念可參考美國 UBC 規 範。

(b) 建議設計地震僅考慮 475 年設計地震力(僅提供一組震區短週期與一秒週期之設計水平譜加速度 係數),利用考慮用途係數 I 值(I=1.5)為 2500 年之設計地震力,並於譜加速度係數定義一下限值 (等同於 UBC 規範中定義 C/Rw之下限值)。

(c) 建議現行耐震設計規範中結構系統容許韌性容量 Ra與韌性容量R 是否可統一取一代表即可,以 避免造成混淆。

(d) 1.4αyFu是否應分開考慮?其三者密切相關,可參照美國相關設計規範。

(e) 可參考日本規定隔震層以上之樓層勁度比。

6. 之前於另一品質評定計畫中已詳細收錄各類隔制震裝置,考慮可將其列於耐震設計規範附錄中。

7. 現行耐震設計規範中規定隔震系統與消能系統須具有適當之防火保護,使其防火時效與建築物 之柱、梁、牆、樓版或其他構材之防火時效一致。建議如下:

(a) 目前隔震層防火措施為隔絕任何產生火源之可能性(即禁止人員進入,或無照明或其他電力設備 易造成電線走火之裝置),並於其表面噴防火漆,或利用防火板包覆以達阻絕之功效。以上之作 法可適用於底層隔震,但若是中間層(高層)隔震,建商或業主基於容積率之考量,勢必無法將隔 震層禁止使用(甚至有案例將其規劃為停車場),如此將無法徹底隔絕火源,因此其有檢討之空 間。另外建議隔震系統之防火時效須大於建築物之柱、梁、牆、樓版或其他構材之防火時效,

以確保隔震層於發生火災時最後破壞。

(b) 建議額外之消能系統(Supplemental Damper)不須防火保護。

8. 已於先前品質評定計畫中列出常見之隔制震裝置、其標準施工規範與精度分級。

9. 建築物地下各層施加之設計水平地震力利用該層深度對應之水平震度修正,其已隱含考慮地下 層容許變位。

10. 規範中僅列出非線性動力分析方法,是否考慮規定非線性靜力分析(Pushover Analysis)。

11. 已於先前品質評定計畫中提出。

12. 須考慮遠域地震與近斷層地震之特性。

13. 若將中間層隔震納入設計規範,則目前現行耐震設計規範第九章隔震建築設計將大幅修改。中 間層隔震除基面認定問題外,其亦須考量隔震層以下部分結構勁度與阻尼比對於隔震效果影

響,規範中須有條文加以解說。

6. 2.9 節鋼構 ASD:D+L+E<0.878Fy□αy=1.2;RC:1.05D+1.275L+1.4E<0.9Mn□αy=1.5;鋼 構LRFD:1.2D+0.5L+E<0.9Fy□αy=1。隱含 LRFD 比較保守,照解說方式推得其 αy應小

13. 2.18 節解說中所提到的載重組合:0.75(1.4D+1.7L±1.87EQx±0.3x1.8EQv),土木 401-93 的 載重組合已經另外修正了(1.2D+1.0L+1.0E)。

14. 3.2 節反應譜係數

(3)韌性比之限制應定義為 element level 而非 global level,且各種類型桿件之韌性限制應由 規範定義。 固定之設計流程,僅概念性敘述,其可參考FEMA273 線性靜力分析(LSP(Linear Static Procedure)是指建築物在某一設計地震需求(design earthquake demand)下,各樓層的桿件 內力及系統的變位均使用線彈性靜力分析。在LSP 時假設建築物之勁度永遠不會降伏,

6. 10.4 節可否增加 Nonlinear Pushover 之分析方式,而其中有效阻尼=固有阻尼+速度型等效 阻尼。

(意見) 考慮納入 ATC40 ADRS(Capacity-Demand Spectrum)之做法。

(三) 第九章隔震建築設計。

1. 9.5.2 節中實體測試有關位移條件之實驗可否修改為利用剪應變控制,或考慮位移與剪應變

1. 9.5.2 節中實體測試有關位移條件之實驗可否修改為利用剪應變控制,或考慮位移與剪應變

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