第六章 性能目標與準則
6.1 性能目標
Vision-2000 定義了四種不同層級之性能水準為正常使用、輕微受 損、生命安全、近乎倒塌，其設計地震水準以迴歸期表示分別為 43、72、
475 及 970 年。日本 2000 年設計規範中之性能水準採用生命安全及損壞 開始兩個狀態，地震地表運動之回歸期則分別為 50 及 500 年。參考美 日所訂之性能水準及由相關文獻可以得知，要很準確的定義何謂輕微受 損現在還存有許多技術上的困難，且迴歸期為 43 及 72 年之地震水準的 差距過小，若考慮地震及結構分析之不確定性與誤差的情形下，很難以 區分此兩個性能水準之差別；所以建議可行之方式為採用三種不同層級 之性能水準(如圖 6.1 與圖 6.2)，其為
建物損壞狀態 V
側向力 V
容量曲線
性能點
側向位移, δ 生命安全, δa 近乎倒塌, δu
彈性極限,δy
圖 6.1 三種性能水準示意圖
結構性能水準
彈性極限(EL) 生命安全(LS) 近乎倒塌(CP)
中小地震 (30 year)
大地震 (475 year)
罕見烈震 (2500year)
設計地震水準
不允許區域
基本要求
圖 6.2 性能目標矩陣之組合圖
1. 彈性極限階段(EL): 此階段主要結構體不可有任何明顯之損壞，但次 要結構容許有輕微易修之損壞；建議之地震水準為迴歸期 50 年或 30 年 之地震。
2. 生命安全階段(LS): 主要結構體容許產生塑性變形之中度損壞，次要 結構可能有較嚴重之損壞，但需確保人命安全；建議之地震水準為迴歸 期 475 年之地震。
3. 近乎倒塌階段(CP): 主要結構體嚴重損壞，次要結構體可能已經完全 損壞或崩塌，此狀態下會危及人命安全，但整體結構物不可倒塌造成二 次災害；建議之地震水準為迴歸期 2500 年之地震。
表 6.1 中所列的為結構系統之性能目標的定性描述，表 6.2 為構架
整體之性能水準描述及容許層間變位規定，其主要為參考 Vision-2000、
ATC40 與 FEMA273/274 中所提出之建議值稍加修訂而得，但在表 6.4 中有關鋼筋混凝土梁、柱、牆構材方面之規定則主要為參考建研所報告
「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法及推廣」中之規定與 ATC40 中之 建議值來訂定的，且僅將破壞模式分為剪力破壞與彎矩破壞兩類，於此 適用於彎矩破壞條件之桿件為指韌性設計符合 ACI 規範規定之韌性設 計的桿件，對於採用部份韌性設計之桿件則可依合理之公式求得其韌性 容量，然後由表中剪力破壞與彎矩破壞兩者間內插求值。
對於近乎倒塌階段所建議之地震水準為迴歸期 2500 年之地震，其 高於 Vision 2000 所建議之 970 年的主要原因為:由交通部研究報告「公 路橋梁耐震設計規範及解說之修訂草案研究」及建研所審議中之「建築 物耐震設計規範及解說之修訂研究」可以得知台灣 2500 年及 475 年迴 歸期下之地震水準若以譜加速度細數而言，其比值約為 1.2~1.3 倍左 右，相差並不是相當多，但在 Vision 2000 中於 970 年及 475 年迴歸期 地震所對應之性能水準具有相當之差距，所以於此參考 IBC2000 中之作 法與依台灣危害度分析結果認為選用近乎倒塌階段所對應之地震水準 以迴歸期為 2500 年的地震似乎較為合理與安全。
表 6.1 結構系統之性能水準描述 (<0.2 cm)；接頭產生 裂縫(<0.2 cm)
韌性構材嚴重開裂 及產生塑鉸，短柱嚴 重破壞
次要 梁柱混凝土保護層
次要 牆有細微裂縫
6.1.1 設計方法
至於設計之步驟隨性能目標及設計方法之選擇可能有所異同，在 Version 2000 中列出數種設計方法為全方位設計法、位移設計法、能量 設計法、一般力法、簡化力法及條例式設計法，雖然各種設計方法皆有 其適用處，但過多之設計方法反而會讓實務設計者難以進行選擇，所以 於此建議在初步階段，可行的方式為採用一般力法進行設計然後配合容 量震譜法進行耐震檢核與評估。
在結構設計方面，可採用研議中之建研所報告「建築物耐震設計規 範及解說之修訂研究」中之所提出之設計方法，其主要優於現行設計規 範之處為(1)將震區微分化，使每一微分震區可擁有獨自特定之反應譜形 狀，不必一律採用標準之反應譜形狀，使能反映工址的地震均布危害風 險，且其直接利用譜加速度的衰減公式，獲致特定回歸期之設計反應 譜，使短週期與中、長週期結構物之地震風險較為一致；(2)考量工址地 盤之非線性特性對地震需求放大倍率之影響，因不同之地表搖晃程度，
將改變地盤週期，進而改變短週期與長週期結構之譜加速度放大倍率；
(3)利用近斷層調整因子 、 配合均佈危害度分析來考量台灣地區近 斷層地震之特性與對結構物之影響。
NA NV
在結構耐震檢核方面，如第二節中所提到的，非彈性靜力分析方法 中究竟是 ATC40 之容量震譜法或 R-
µ-T 關係式較為合理與準確尚還有
相 當 多 之 爭 議 ； 但 由 於 顧 及 設 計 規 範 之 延 續 性 ， 所 以 建 議 採 用 Reinhorn(1997)及 Chopra 等(2000)所建議之修正容量震譜法，但與韌性 有關的折減因數(地震力折減係數 )則配合採用第三章所提出之建議 值，即短週期以等能量法則，長週期以等位移法則並配合結構與地震特 性修正之折減係數。整體之流程如圖 6.3所示，以下就所建議之結構設 計與結構耐震檢核方面的步驟加以說明:Fu
1. 以表 6.1-6.2 及 6.4-6.7為最低要求之性能水準，依結構物之重要性決 定其性能目標。表中所列僅為本報告所建議之最低要求性能水準，所以 對於若要提高建物性能之設計，可以依性能目標來調高要求的地震水 準。
決定性能目標 工址調查
選擇結構系統與依性能目標由力法進行初步設計 進行細部設計
依容量震譜法進行分析 檢核結構整體是否合乎要求
檢核構材是否合乎要求 調整構材尺寸
改變構材尺寸 或結構系統
施工計畫 完成細部設計 初步規劃
Yes No
圖 6.3 設計方法流程圖 No
Yes
2. 設定結構物之韌性容量 R，並依建研所報告「建築物耐震設計規範及 解說之修訂研究」中之方式計算設計地震力，其計算細節可參考該研究 報告。
3. 建立合理之分析模型並進行分析與設計。
4. 進行側推分析得到建物容量曲線與容量震譜，及建立不同地震水準下 之彈性震譜。
5. 依6.2 節中所述之方法，在某一地震水準下的 ADRS 格式中求得韌性
R值，將彈性需求震譜折減成非彈性需求震譜，但折減因數採用第三章 所提之地震力折減係數 ，則非彈性需求震譜與容量震譜的交點(性能 點)便為位移之需求，可見圖 6.4所示。
Fu
6. 依步驟 5 所得性能點的位移需求，轉換並找出所對應之各項變位需求 如層間變位角、梁柱牆韌性需求等，然後利用表 6.1 及表 6.4-6.7所建議 之各項標準進行評估，依據地震水準的不同，檢核是否滿足要求地震水 準下之性能水準。若結構整體性能無法滿足要求，則要調整設計地震力 或韌性容量 R，並回到步驟 2 重新進行分析設計；若部份構材無法滿足
譜位移, Sd
譜加速度 ,Sa
δy δ∗ δu
圖 6.4 彈性與非彈性震譜及性能點之決定 彈性反應譜
折減後之非彈性反應譜
Fu= δ*/δy
韌性要求，則調整構材配筋回到步驟 4 重新進行分析。
7. 重覆步驟 5 及 6 進行不同地震水準下之性能檢核，直到所有階段之性 能目標都滿足要求。