我國隔制震建築物之使用現況調查分析

截至 92 年 7 月，國內計有 17 棟建築物裝設隔震系統，另有 47 棟建築物裝設 消能減震裝置，超過 20 座橋梁採用鉛心橡膠支承墊。以下僅就些許代表性建築做 一簡介。

壹、台北縣政府

台北縣板橋市台北縣政府新建大樓內採挫屈束制支撐提升結構強度與消能能 力（圖 2-6） 。挫屈束制支撐設計製造均對各部元件作詳細設計考量，包含鋼材選用、

斜撐及其接合強度計算、滑動機構之預留壓縮空間等（圖 2-7）。

圖

2.6 台北縣政府新建大樓

（資料來源：國家地震中心提供）

圖

2.7 台北縣政府政挫屈束制支撐

（資料來源：國家地震中心提供）

貳、台灣科技大學第五綜合大樓

台灣科技大學第五綜合大樓新建工程（圖 2-8），地上三層以上分為二棟結構 物，基地面積共約 6800 m

²

；主體結構為地上十二層及地下三層，標準層樓高 4.1 m，

一層樓高 5.0 m，總樓高為 49.6 m，結構系統以挫屈束制支撐與低降伏強度剪力鋼 鈑消能裝置（圖 2-9）提升抗震能力。

圖

2.8 台灣科技大學第五綜合大樓新

建 工 程

（資料來源：國家地震中心提供）

圖

2.9 低降伏強度剪力鋼鈑消能裝置

（資料來源：國家地震中心提供）

参、宏盛建設帝寶

位於台北市宏盛建設「帝寶」計劃案擬興建地面以上六棟大樓，共用同一地下

室，地下室有四層（圖 2-10）。建築物內採用壁式黏彈性阻尼器以提升結構物耐震

能力（圖 2-11）。相較於傳統斜撐式阻尼器，壁式黏彈性尼器可提供設計者較多開 放空間使用，亦可依設計需求增加與增大阻尼器黏彈性材料剪力面積。

圖

2.10 宏盛建設帝寶

（資料來源：國家地震中心提供）

圖

2.11 壁式黏彈性阻尼器

（資料來源：國家地震中心提供）

肆、台新銀行及大眾電腦新建大樓

位於台北市內湖新科園區舊宗路二段與陽光街交叉路口之台新銀行新建大樓 及大眾電腦新建大樓均採用 FVD 阻尼器（圖 2-12），基地面積共約為 11,500 m

²

（105m×105m）。兩棟大樓均為鋼骨結構，樓高 35.9 m，為地上九層，地下三層建 築結構。

圖

2.12 含流體黏滯阻尼器之倒 V 字型斜撐

（資料來源：國家地震中心提供）

伍、慈濟新店醫院

位於台北縣新店市復興路 43 巷 10 號的慈濟新店醫院，基地面積 2,951,767 平

方公尺，為地上 15 層，地下 4 層結構。總樓地板面積 139,996 平方公尺（約 42,349

坪） ，隔震系統採用鉛心橡膠支承墊，另以鋼環式阻尼元件控制隔震系統的位移。 （圖 2-13）

圖

2.13 慈濟新店醫院鉛心橡膠支承墊

（資料來源：國家地震中心提供）

第三章 資料蒐集與文獻分析

壹、

NEHRP Guidelines and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings

（FEMA 273，274）

(1) 第3章Modeling and Analysis（Systematic Rehabilitation）

(a) Linear Static Procedure（LSP）

線性靜力分析 (LSP)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，為使結構物位移達到δ

max

，勢必求取一側向力 使結構物在不降伏時變位為δ

max

，此時之側向力稱為Pseudo Lateral Load，求得此 側向力後對側向力做適當的豎向分配，經由推進分析(Pushover Analysis)求得當 結構物於此側向力時的內力分佈，再與可接受的準則(Acceptance Criteria)比較是 否達到要求的功能等級，此即為LSP。

(b) Linear Dynamic Procedure（LDP）

線性動力分析 (LDP)是指建築物在某一設計地震需求(Design Earthquake Demand)下，各樓層的內力及系統的變位均使用線彈性動力分析。在分析前需對 設計地震力需求做修正，其原因與LSP雷同，在限制結構物不得降伏的前提下，

又欲使結構物於同一地震下達到真實結構(降伏後)的變位，勢必將其設計地震力 放大修正。

(c) Nonlinear Static Procedure（NSP）

非線性靜力分析(NSP)又稱係數法，係指建築物在某一設計地震需求下，各 樓層之內力與系統變位均使用非線性靜力分析，其基本概念為建築物的分析模 型受一漸增之側向力與或變位，直至控制點達到目標位移或建築物傾倒為止。

控制點一般是指建築物頂層之形心位置，目標位移是指建築物受一設計地震作 用時預期會產生之最大位移。

(d) Nonlinear Dynamic Procedure（NDP）

非線性動力分析(NDP)是指建築物在某一設計地震需求(Design Earthquake

Demand)下，各樓層的內力及系統的變位均使用非線性動力分析。其使用的數學

模型與NSP 相同，由於其計算的反應對於個別的地震特性相當敏感，故建議使

用多筆地震記錄。因為分析模型可直接反應材料的非線性行為，故所得的內力 及變位可直接與準則比較。

(2) 第9章Seismic Isolation and Energy Dissipation

貳、Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings

（FEMA 356，357）

(1) 第3章Modeling and Analysis（Systematic Rehabilitation）

(2) 第9章Seismic Isolation and Energy Dissipation

参、NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulations for New Buildings

and other Structures（FEMA 368，369）

(1) 第13章Seismically Isolated Structures Design Requirements

其內容與FEMA 273、274與FEMA 356、357第9章Seismic Isolation and Energy Dissipation大致相同，僅小幅修訂。

(2) 第13章Appendix：Structures with Damping System

其設計精神與FEMA 273、274與FEMA 356、357第9章Seismic Isolation and Energy Dissipation明顯不同，FEMA 450主要依據位移設計法，以性能需求為導向。

肆、NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulation, for New Buildings

and Other Structures（FEMA 450）

(1) 第13章Seismically Isolated Structure Design Requirements

其內容與FEMA 273、274與FEMA 356、357第9章Seismic Isolation and Energy Dissipation大致相同，僅小幅修訂 。

(2) 第15章Structues with Damping System

其設計精神與FEMA 273、274與FEMA 356、357第9章Seismic Isolation and Energy Dissipation明顯不同，FEMA 450主要依據位移設計法，以性能需求為導向。

伍、Seismic Evaluation and Retrofit on Concrete Buildings（ATC 40）

利用容量震譜法進行非線性靜力分析。容量震譜法（Capacity Spectrum Method）

為非線性靜力分析方法的一種，利用側推分析（Pushover Analysis）直到建築物達 到破壞機制為止，並將分析結果繪於ADRS（Acceleration-Displacement Response Spectra）之格式。其中，容量譜（Capacity Spectrum）為建築物本身的抗震能力，

需求譜（Demand Spectrum）則為建築物於地表運動期間的需求，利用工址地層資 料、土壤特性及震區等因素，並考量結構進入非線性後非彈性變形產生之能量消散 折減而得之反應譜，當結構物進入非線性範圍時，結構物因構件降伏導致強度及勁 度衰減，而使得整體結構物的週期拉長，非彈性變形形成之等效阻尼消散部分地震 能量，進而折減需求譜。最後，非彈性需求譜及容量譜所產生之交點稱為功能績效 點（Performance Point），即代表該建築物所能承受的最大位移及地震強度。此方 法可考慮結構物於地震過程中之性能績效，並針對各種安全性要求不同建築物設定 不同的性能目標。

陸、Internation Building Code（IBC 2006）

參考第十六章 Structural Design。

柒、被動制振構造設計施工手冊（社團法人日本免震構造協會）

本研究可將其作為第十章含被動消能系統建築物之設計中設計與測試之參 考。本文獻大致內容如下：

(1) 被動制震構造之目標性能

(2) 單自由度制震構造之力學原理與性能曲線

包含鋼材阻尼器、液態油壓阻尼器、粘彈性阻尼器以及粘性阻尼器之分析。

(3) 多自由度制震構造之設計評估方法

包含鋼材阻尼器、液態油壓阻尼器、粘彈性阻尼器、粘性阻尼器以及間柱型鋼 材阻尼器之分析。

(4) 制震構造之歷時分析 (5) 制震構造之分析模型 (6) 安裝設計

(7) 品質管理

(8) 施工規劃 (9) 維護管理

捌、JSSI 免震構造施工標準 2005（社團法人日本免震構造協會）

本施工標準涵蓋隔震裝置之品質與製作管理、隔震建築物之隔震層施工、隔震 構材設置、以及相關部分施工，本研究將其作為第九章隔震建築設計中實體測試與 品質保證測試之參考，並配合國內製作與施工環境條件。本文獻大致內容如下：

(1) 品質管理

包括相關管理體制與施工計畫書內容規定。

(2) 製作管理

包含隔震裝置、阻尼器（降伏型、摩擦型與流體型） 、積層橡膠隔震支承底板、

設備管線連接設計以及建物以外之相關設計。

(3) 安裝前檢查

包含隔震裝置、阻尼器以積層橡膠隔震支承底板。

(4) 安裝施工設計

包括相關流程設計、水平束制構材（避免隔震裝置之水平位移影響上部結構施 工）與隔震裝置之保管維護。

(5) 隔震層之施工

包含施工流程圖、相關注意事項、底板下部充填工法、設備管線連接施工、以 及建物以外之相關設計。

(6) 安全管理 (7) 施工時檢查

隔震構材設置精度與隔震層之檢查、

(8) 竣工時檢查

(9) 施工計畫注意事項 (10) 中間層隔震施工

玖、隔震結構設計（日本建築學會）

隔震裝置與結構柱一樣，必須長期承受建築物之重量，此外，在較大的水平變

形時，也必須有穩定性之要求。設計隔震裝置時與其他結構構件一樣，須滿足工程 上要求的定量性，以確定其尺寸、材料及性能，因此就意義上而言，應與其他結構 構件一般，稱之為隔震構件較為貼切。由隔震構件構成之機構稱之為隔震系統。

隔震支承大致可分為積層橡膠隔震支承、滑動隔震支承與滾動隔震支承。目前 仍以積層橡膠隔震支承最為普遍使用，其根據材料之不同可分為「系列」，根據形 狀之不同又可分為「類型」。天然橡膠支承墊中，天然橡膠材料占主要部份；高阻 尼橡膠支承墊中使用了經過特殊調配之橡膠材料，具有吸收能量之功能；鉛心橡膠 支承墊於橡膠支承中插入鉛棒，透過鉛棒變形吸收能量。

隔震系統按照功能可分為功能複合型與功能分離型。功能複合型隔震系統採用 了高阻尼橡膠支承墊，或採用了鉛心橡膠支承墊等兼有阻尼器功能；分離型則是指 天然橡膠支承墊加上額外阻尼器之類型。滑動隔震支承根據其阻尼器功能之大小，

介於複合型與分離型間。隔震系統之基本性能檢定應包含如下：

(1) 豎向承載性能 (2) 變形性能 (3) 回復性能 (4) 耐久性

(5) 品質與產品誤差

對於隔震支承，須將長期安定支持長期荷載之能力，以及由氣候變化造成之性 能劣化控制在允許範圍內。隔震支承豎向荷載之同時亦須能產生水平變形，且須特 別留意豎向荷載可能超出長期荷載之ㄧ倍。除有較大之變形能力外，亦須具備使建 築物回復至原位置的剛度，其直接影響地震後殘留變形大小。一般認為，水平剛度 愈小，隔震性能愈好，要提高分析與設計隔震建築之可靠性，則應使水平剛度與回 復力特性不致隨著軸力變化而產生過大之變異。其次，定量掌握從微小變形至破壞 變形之遲滯特性，以及壓力與速度相關性等因素也相當重要。隔震裝置不僅要有良 好的力學性能與耐久性，還需具備穩定之品質，其係指製作精度、水平剛度與極限 特性的偏差等要求。

隔震裝置之性能檢驗包括開發隔震裝置時進行的性能評定試驗，與安裝隔震裝

置之前進行的產品性能檢驗。性能評定試驗（Pre-qualification Test）是為了提供設

計力學模型數據，所進行之基本性能、極限性能與耐久性能，以及壓力、速度與溫

度等相關性試驗。產品性能檢驗包括實體測試（Protype Test）與性能保證測試

（Quality Control Test），裝置性能檢驗利用實際產品確認性能評定試驗結果，其包 括極限性能試驗；品質性能檢驗包括剛度之偏差範圍，以及產品有無缺陷等問題，

原則上須進行包括材料與尺寸等檢驗。

因此設計隔震支承時，應根據隔震建築當初設計之變形量與目標性能，確定其 尺寸、剛度與變形能力。隔震建築物在地震中的反應，大部分由隔震支承（週期特 性）與阻尼器（有效阻尼比）之特性所支配。因此，設計上有可能為了調整週期與 阻尼比，選擇搭配不同之隔震裝置，其種類或形狀之不同，造成水平方向之回復力 特性亦不相同。

以積層橡膠隔震支承為例，影響其性能之要素包括：

(1) 中心孔大小

(2) 尺寸精度，特別是橡膠層的厚度與平行度之偏差 (3) 夾層薄鋼板為露出型或埋入型

(4) 夾層薄鋼板的厚度

(5) 安裝部位傾斜和轉動剛度

其它隔震支承如滾動隔震支承，目前僅有一些特定裝置之試驗數據，因此現階 段仍難闡明其一般特性，且多不為單獨使用。其性能評定項目概述如下：

(1) 隔震支承的配置問題 (2) 各隔震支承相關性

(3) 豎向輸入地震力與傾覆彎矩對軸力變化與上下變形之影響 (4) 無法預測之不同沉陷、施工精度與軸力變化之影響

目前隔震結構之設計概念主要為保留以往耐震設計之思路與方法，以及充分考 慮隔震結構之固有特性。隔震結構使隔震層的剛度遠小於上部結構之剛度，同時使 地震輸入能量全部集中在隔震層，如此輸入到上部結構之能量大大地減少，也就是 說，一般建築物必須具備塑性能量吸收能力的各種約束條件自然就不存在，其可避 免能量分佈預測之不確定性。因此，隔震建築之上部結構由水平震動產生的應力大 大地減少，其只須具備足夠之強度來抵抗地震即可。根據能量之觀點，利用反應譜 分析與非線性歷時分析來預測地震時之反應。

以下列出幾點日本隔震設計之參考：

1. 日本免震構造協會根據日本 358 棟隔震建築結構之設計成果統計顯示，隔震建 築結構之有效週期有逐漸增長之趨勢，由早期之 2.5 秒逐漸增長至 3.5 秒或 4.0 秒。

2. 日本隔震設計規範建議，隔震層之偏心率小於 3%。考量施工精度，依據分析結 果之最大考量位移留設隔震間隙時，宜加 5cm（或按施工精度規範之規定）施 工容許誤差值。

3. 日本免震構造協會根據日本 358 棟隔震建築結構之設計成果統計顯示，隔震間 隙 30~40 公分占 11%，40~50 公分占 50%，50~60 公分占 29%，60~70 公分占 8%。

4. 日本免震構造協會根據日本 358 棟隔震建築結構之設計成果統計顯示，建築結 構之高寬比，只有 2 棟超過 4.0，超過 3.0 者約占 10%，其餘皆小於 3.0。

5. 紐西蘭 Rubbisin 教授對於傾倒之考量有：

(a) 隔震系統之最大考量位移量不要超過圓形隔震墊直徑的 70%，或者方型隔 震墊邊長的 75%。

(b) 隔震系統之最大考量位移量，不要超過橡膠高度（不含加勁鋼板厚度）之 250%。

6. 日本隔震構材朝向產品規格化，設計人在規劃設計隔震建築物時，由市場上選 定若干產品規格較相近者，進行設計檢核。該考量趨勢可避免每個案件之附加 實體測試費用，惟每三年內應進行實體測試，以確認工廠製作品質的穩定控制 能力。

7. 如果實體測試採用三年有效之品質認證精神時，建議隔震構材製作廠商，宜參

考日本試驗規範進行產品之溫度相依性，面壓相依性及潛變效應等之產品特性

試驗。

第四章 隔震與含被動消能系統設計章節條文暨解說之研修

民國 95 年 1 月 1 日公佈之最新版建築物耐震設計規範中，針對第九章隔震建 築設計，以及第十章含被動消能系統建築物之設計相關條文及解說，本研究團隊已 收集部份業界之問題與困擾項目，並經過數次開會討論後，就目前規範進行初步建 議研修（可參考附錄一會議紀錄說明），並已舉辦兩次隔制震座談會，敦聘國內專 家學者講習，邀請相關業界人士與會，針對目前規範與本研究建議之研修項目進行 意見交流，彙整更多相關問題與建議。最後，著手進行示範例之研擬，以落實解決 目前工程界面臨之疑惑與問題。

在本年度 12 月 29 日第二次專家學者座談會議後，除原研究團隊建議之研修內 容外，並彙整各位與會專家學者之意見，最後建議之第九章與第十章規範研修內容 請參考附錄二。

第一節 隔震建築設計

壹、建議研修內容說明

(1) 9.1.1－適用範圍

明訂本章所指之隔震系統，為一種或多種隔震元件及（或）阻尼元件所組成，

在地震作用下，使結構週期延長，隔震元件及（或）阻尼元件消散大部分地震能量 之系統。若本章規定所未能涵蓋之隔震系統，其所使用之分析原理與試驗得經特殊 結構審查通過後使用。

(2) 9.1.4－基面之認定

基面係指地震輸入建築物之水平面，或可將其上方之構造視為振動體之水平 面。對隔震建築結構而言，基面係指隔震層底面。在底層隔震建築結構中，一種是 用隔震裝置支承包含地下室之整體建築，另一種則為在地下和地上部份之間設置隔 震層，其對於基面之認知等於傳統結構之設計，不易造成認定上之誤解；若考慮為 中間層或高樓層隔震建築結構，則其基面認定上須詳細說明。因此於解說中說明對 基礎隔震建築結構而言，基面係指隔震層底面。

(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

考慮最大考量地震（回歸期 2500 年）下之最大總位移，其目的在計算隔震裝

置在承受垂直載重情況下，並考慮扭矩影響之最大位移，利用其訂定實體測試之側 向位移，以確保其於以上之考量下不致發生不穩定之現象。本研究將利用一設計案 例（於 4.1.3 節動力分析中詳述）比較

D_TM

與

D_TD

，並初步建議最大總位移 D

TM

之值 不必大於 1.5D

T

，且設計總位移 D

TD

所對應之剪應變不宜大於 200%。

(4) 9.2.5－最小設計水平總橫力

位於隔震系統下方之結構最小設計水平總橫力

0.8

eD D

b

y

V K D

=

α ，位於隔震系統上方 之結構其最小設計水平總橫力

_S ^{eD D}

y

V K D

=

α 。起始降伏地震力放大倍數 α

y

同第二章 2.9 節之規定。

(5) 9.2.6－地震力之豎向分配

補充說明本節地震力之豎向分配僅適用於基礎隔震。

(6) 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，應不得超過 0.005 α 。

_y

若層間相對側向位移角高達 0.01，

則上部結構本體已產生相當之破壞，意謂著隔震結構上部結構會發揮其韌性容量，

其與隔震建築之基本精神（彈性設計）似乎有所衝突，亦不符合功能設計，因此建 議刪除。

(7) 9.3－動力分析方法

由於相關研究與業界實際設計案例中發現，因設計地震（回歸期 475 年）下，

上部結構僅允許發生彈性變位，然而在最大考量地震（回歸期 2500 年）下，上部 結構允許發生韌性行為（即非彈性變形），因此可考慮上部結構之結構系統韌性容 量。在進行最大考量地震下之非線性歷時分析後，隔震系統以上結構之韌性需求不 會超過規定之容許韌性容量 R ，也就是說，隔震結構之破壞不會由最大考量地震

_ia

所控制。本研究利用一簡單之設計案例，利用靜力分析分別計算在設計地震與最大 考量地震下，並考量不同地盤之影響，利用迭代計算設計位移 D

D

與最大位移 D

M

， 分別計算位於隔震系統上方之結構，其設計水平總橫力 V

s,D

與最大水平總橫力 V

s,M

，如下式所述：

,

s D eD D

V = K D

, eM M

s M

ia

V K D

= R

其中 V

s,D

等於規範 9.2.5.2 節中 V

S

所述之計算， V

s,M

為最大考量地震下考慮結構

系統地震力折減係數 F

u

之等效總橫力（參考第 2.9 節起始降伏地震力放大倍數與結

構系統地震力折減係數，當 T>T

oD

時，F

u

=R

ia

） 。

以下以兩鉛心橡膠支承墊設計分析案例說明。案例一中假設隔震結構上部重量 W=2110.3 ton，結構系統韌性容量 R=4，因此在一般地盤

₁ ¹ _3.0

ia 1.5

R = + R− =

，在台

北盆地 1

1 2.5

ia

2.0

R R −

= + = ，支承墊個數 N=18。案例二中假設隔震結構上部重量 W=

10850.7 ton，結構系統韌性容量 R=4，因此在一般地盤

₁ ¹ _3.0

ia 1.5

R = + R− =

，在台北

盆地 1

1 2.5

ia

2.0

R R −

= + = ，支承墊個數 N=24。詳細支承墊性質如表 4.1 所述。

表

4.1 鉛心橡膠支承墊設計參數

(A) 分析案例一

剪切彈性模量(N/mm

²

) 直徑 d(cm) 1 次形狀係數 t

r

(mm) 2 次形狀係數 總厚度 nt

r

(mm) 0.392 40.000 26.300 3.802 5.840 68.493 K

d

(kN/m) K

d

(tf/m) Q

d

(kN) Q

d

(tf) NQ

d

/W F

y

(tf) D

y

(m)

724.000 73.802 57.506 5.862 0.050 6.513 0.009 (B) 分析案例二

K

d

(kN/m) K

d

(tf/m) Q

d

(kN) Q

d

(tf) NQ

d

/W F

y

(tf) D

y

(m) 1471.5 150 24.25 25 0.055 18.9 0.0061

設計位移 D

D

、最大位移 D

M

、設計水平總橫力 V

S,D

與最大水平總橫力 V

S,M

於各 類地盤之分析結果如表 4.2~4.9。於此僅列出案例一之第一、第二以及第三類地盤分 析結果（如表 4.2~4.4），以及案例一之臺北盆地一至四區分析結果（如表 4.5），以 進行在不同工址短週期設計與最大水平譜加速度係數 S

DS

、S

MS

，以及一秒週期設計 與最大水平譜加速度係數 S

D1

、 S

M1

組合下之比較。分析結果顯示如下

(A) 分析案例一

(1) 第一類地盤

D

M

/D

D

最小為 1.171 ((S

DS

, S

D1

, S

MS

, S

M1

) = (0.7,0.45,1.0,0.5)、(0.8,0.45,0.9,0.5)、

(0.8,0.45,1.0,0.5))，最大為 2.094 ((S

DS

, S

D1

, S

MS

, S

M1

) = (0.6,0.3,0.8,0.5))。

V

s,M

/V

s,D

大約介於 0.371~0.522 之間。

(2) 第二類地盤

D

M

/D

D

最小為 1.025 ((S

DS

, S

D1

, S

MS

, S

M1

) = (0.7,0.54,1.0,0.55)、(0.8,0.54,0.9,0.55)、

(0.8,0.54,1.0,0.55))，最大為 1.355 ((S

DS

, S

D1

, S

MS

, S

M1

) = (0.66,0.45,0.8,0.55))。

V

s,M

/V

s,D

大約介於 0.339~0.411 之間。

(3) 第三類地盤

D

M

/D

D

最小為 1.158 ((S

DS

, S

D1

, S

MS

, S

M1

) = (0.77,0.63,1.0,0.7)、(0.8,0.63,0.9,0.7)、

(0.8,0.63,1.0,0.7))，最大為 2.123 ((S

DS

, S

D1

, S

MS

, S

M1

) = (0.72,0.42,0.8,0.7))。

V

s,M

/V

s,D

大約介於 0.373~0.571 之間。

(4) 臺北盆地

D

M

/D

D

因不同區而有不同之設計結果，大約為 1.5 左右。V

s,M

/V

s,D

大約在 0.55 左右。

(B) 分析案例二

(1) 第一類地盤

D

M

/D

D

最小為 1.178 ((S

DS

, S

D1

, S

MS

, S

M1

) = (0.7,0.45,1.0,0.5)、(0.8,0.45,0.9,0.5)、

(0.8,0.45,1.0,0.5))，最大為 2.187 ((S

DS

, S

D1

, S

MS

, S

M1

) = (0.6,0.3,0.8,0.5))。

V

s,M

/V

s,D

大約介於 0.363~0.473 之間。

(2) 第二類地盤

D

M

/D

D

最小為 1.031 ((S

DS

, S

D1

, S

MS

, S

M1

) = (0.7,0.54,1.0,0.55)、(0.8,0.54,0.9,0.55)、

(0.8,0.54,1.0,0.55))，最大為 1.361 ((S

DS

, S

D1

, S

MS

, S

M1

) = (0.66,0.45,0.8,0.55))。

V

s,M

/V

s,D

大約介於 0.339~0.394 之間。

(3) 第三類地盤

D

M

/D

D

最小為 1.161 ((S

DS

, S

D1

, S

MS

, S

M1

) = (0.77,0.63,1.0,0.7)、(0.8,0.63,0.9,0.7)、

(0.8,0.63,1.0,0.7))，最大為 2.124 ((S

DS

, S

D1

, S

MS

, S

M1

) = (0.72,0.42,0.8,0.7))。

V

s,M

/V

s,D

大約介於 0.367~0.513 之間。

(4) 臺北盆地

D

M

/D

D

因不同區而有不同之設計結果，大約為 1.5 左右。V

s,M

/V

s,D

大約在 0.5~0.55 左右。

由以上比較可發現，D

M

/D

D

之差異性相當大，其受到隔震支承降伏後勁度之影 響甚大，然而 D

TM

/D

TD

= D

M

/D

D

，因此考慮建議最大總位移 D

TM

納入一限制條件

TM 1.5 TD

D

≤

D 。另外，分析結果顯示 V

s,M

/V

s,D

均小於 1，表示隔震建築物進行最大考

量地震下之非線性歷時分析，隔震系統上部之結構體產生降伏，但其使用之韌性會

小於規定之容許韌性容量。因此本研究建議可考慮刪除隔震建築物最大考量地震下

之非線性歷時分析之檢核，設計概念上以回歸期 475 年地震作為設計地震力之依

據，回歸期 2500 年地震作為最大位移之穩定性考量，以彰顯隔震建築物之效用與

增加結構設計上之效率。

針對符合第 9.2.1 節之規定者，若僅 僅進行第 9.2 節設計靜力分析(彈性設計)，結 構保持彈性，則須進行部份韌性配筋，但不需檢核強柱弱樑及極限層剪力。針對未 能符合第 9.2.1 節之規定者，若僅 僅進行設計回歸期為 475 年之動力分析，則須進行 韌性配筋；若進行設計回歸期為 2500 年之動力分析，且考慮牆體之影響後，結構 仍保持彈性，則不需考慮韌性配筋，亦不需檢核強柱弱樑及極限層剪力。

建議刪除部分包括 9.3.2 節隔震建築物之容許韌性容量、9.3.10.1 節容許層間相 對側向位移角第二、三段（並修訂最大層間相對側向位移角不得超過 0.005 α

_y

）、

以及 9.3.11 節極限層剪力強度之檢核。

目前分析案例僅針對鉛心橡膠支承墊，本研究仍須進一步針對其它隔震支承進 行分析佐證。

表

4.2 案例一：第一類地盤隔震設計

SDS SD1 SMS SM1 SMS/SDS SM1/SD1 DD (m) KeD (tf/m) TeD(s) Vs,D Dm(m) Kem (tf/m) Tem (s) Vs,M DM/DD Vs,M/Vs,D

0.50 0.30 0.70 0.40 1.400 1.333 0.085 142.800 1.818 218.484 0.129 119.200 1.989 92.261 1.518 0.422 0.50 0.30 0.70 0.45 1.400 1.500 0.085 142.800 1.818 218.484 0.152 112.400 2.049 102.509 1.788 0.469 0.50 0.30 0.80 0.40 1.600 1.333 0.085 142.800 1.818 218.484 0.129 119.200 1.989 92.261 1.518 0.422 0.50 0.30 0.80 0.45 1.600 1.500 0.085 142.800 1.818 218.484 0.152 112.400 2.049 102.509 1.788 0.469 0.50 0.35 0.70 0.45 1.400 1.286 0.107 128.600 1.915 247.684 0.152 112.400 2.049 102.509 1.421 0.414 0.50 0.35 0.70 0.50 1.400 1.429 0.107 128.600 1.915 247.684 0.178 106.700 2.103 113.956 1.664 0.460 0.60 0.30 0.70 0.40 1.167 1.333 0.085 142.800 1.818 218.484 0.129 119.200 1.989 92.261 1.518 0.422 0.60 0.30 0.80 0.45 1.333 1.500 0.085 142.800 1.818 218.484 0.152 112.400 2.049 102.509 1.788 0.469 0.60 0.30 0.80 0.50 1.333 1.667 0.085 142.800 1.818 218.484 0.178 106.700 2.103 113.956 2.094 0.522 0.60 0.35 0.80 0.50 1.333 1.429 0.107 128.600 1.915 247.684 0.178 106.700 2.103 113.956 1.664 0.460 0.60 0.35 0.80 0.45 1.333 1.286 0.107 128.600 1.915 247.684 0.152 112.400 2.049 102.509 1.421 0.414 0.60 0.35 0.90 0.50 1.500 1.429 0.107 128.600 1.915 247.684 0.178 106.700 2.103 113.956 1.664 0.460 0.60 0.35 0.90 0.55 1.500 1.571 0.107 128.600 1.915 247.684 0.206 102.300 2.148 126.443 1.925 0.511 0.70 0.35 0.80 0.50 1.143 1.429 0.107 128.600 1.915 247.684 0.178 106.700 2.103 113.956 1.664 0.460 0.70 0.35 0.90 0.50 1.286 1.429 0.107 128.600 1.915 247.684 0.178 106.700 2.103 113.956 1.664 0.460 0.70 0.40 0.90 0.50 1.286 1.250 0.129 119.200 1.989 276.782 0.178 106.700 2.103 113.956 1.380 0.412 0.70 0.40 0.90 0.55 1.286 1.375 0.129 119.200 1.989 276.782 0.206 102.300 2.148 126.443 1.597 0.457 0.70 0.45 1.00 0.50 1.429 1.111 0.152 112.400 2.049 307.526 0.178 106.700 2.103 113.956 1.171 0.371 0.80 0.40 0.90 0.55 1.125 1.375 0.129 119.200 1.989 276.782 0.206 102.300 2.148 126.443 1.597 0.457 0.80 0.40 1.00 0.55 1.250 1.375 0.129 119.200 1.989 276.782 0.206 102.300 2.148 126.443 1.597 0.457 0.80 0.45 1.00 0.50 1.250 1.111 0.152 112.400 2.049 307.526 0.178 106.700 2.103 113.956 1.171 0.371

0.80 0.45 0.90 0.50 1.125 1.111 0.152 112.400 2.049 307.526 0.178 106.700 2.103 113.956 1.171 0.371

0.72 0.49 0.90 0.77 1.250 1.571 0.173 107.686 2.093 335.336 0.336 91.249 2.274 183.957 1.942 0.549 0.77 0.49 0.80 0.70 1.039 1.429 0.173 107.686 2.093 335.336 0.293 93.809 2.243 164.916 1.694 0.492 0.77 0.49 0.90 0.70 1.169 1.429 0.173 107.686 2.093 335.336 0.293 93.809 2.243 164.916 1.694 0.492 0.77 0.56 0.90 0.70 1.169 1.250 0.212 101.453 2.156 387.145 0.293 93.809 2.243 164.916 1.382 0.426 0.77 0.56 0.90 0.77 1.169 1.375 0.212 101.453 2.156 387.145 0.336 91.249 2.274 183.957 1.585 0.475 0.77 0.63 1.00 0.70 1.299 1.111 0.253 96.972 2.206 441.611 0.293 93.809 2.243 164.916 1.158 0.373 0.80 0.56 0.90 0.77 1.125 1.375 0.212 101.453 2.156 387.145 0.336 91.249 2.274 183.957 1.585 0.475 0.80 0.56 1.00 0.77 1.250 1.375 0.212 101.453 2.156 387.145 0.336 91.249 2.274 183.957 1.585 0.475 0.80 0.63 1.00 0.70 1.250 1.111 0.253 96.972 2.206 441.611 0.293 93.809 2.243 164.916 1.158 0.373 0.80 0.63 0.90 0.70 1.125 1.111 0.253 96.972 2.206 441.611 0.293 93.809 2.243 164.916 1.158 0.373 0.80 0.63 0.90 0.77 1.125 1.222 0.253 96.972 2.206 441.611 0.336 91.249 2.274 183.957 1.328 0.417 0.80 0.63 1.00 0.77 1.125 1.222 0.253 96.972 2.206 441.611 0.336 91.249 2.274 183.957 1.328 0.417

表

4.5 案例一：臺北盆地隔震設計

SDS SD1 SMS SM1 SMS/SDS SM1/SD1 DD

(m) KeD

(tf/m) TeD

(sec) Vs,D Dm(m) Kem

(tf/m) Tem

(sec) Vs,M DM/DD Vs,M/Vs,D

台北

一區 0.60 0.96 0.80 1.28 1.333 1.333 0.498 85.600 2.348 767.318 0.735 81.800 2.402 432.886 1.476 0.564 台北

二區 0.60 0.78 0.80 1.04 1.333 1.333 0.372 89.600 2.295 599.962 0.557 84.300 2.366 338.077 1.497 0.563 台北

三區 0.60 0.63 0.80 0.84 1.333 1.333 0.276 95.000 2.229 471.960 0.410 88.100 2.314 260.071 1.486 0.551 台北

四區 0.60 0.51 0.80 0.68 1.333 1.333 0.202 102.800 2.142 373.781 0.308 92.800 2.255 205.793 1.525 0.551

(8) 9.3.8－非線性動力分析

補充說明若使用七組、或更多組的地震加速度歷時，所得反應的平均值可作為 設計之用。

(9) 9.4.2－隔震系統…9.4.2.3－防火

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。本研究建議如下:

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，因此有其檢討之空間。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。

(10) ＜9.4.2.7－傾倒＞

建築物隔震系統之傾倒力矩以設計地震力之 1.5 倍計算，抗傾倒力矩依照隔震 系統上部構造物重量之 0.9 倍計算，其隱含意義為限制隔震系統上部構造物之高寬 比，使其隔震元件較不易產生局部上舉。

(11) ＜9.5.1－通則＞

供應商於三年內已有原設計相似型式與尺寸之隔震元件測試結果，該結果並經 簽證技師核可者，得不須進行實體測試，但仍應依本規範規定進行性能保證測試。

相似尺寸意指於國內已有使用案例，且經本規範規定之實體測試流程通過者。

相似尺寸定義為隔震支承之尺寸與設計參數（設計位移 D

D

、有效勁度 K

eD

與消能面 積 A

T

）相差 15%以內者。供應商測試報告之有效期限為三年。

(12) 測試建議

實體測試與性能保証測試中有關位移條件之試驗，本研究建議位移與垂直載重 條件，以及剪應變與垂直壓應力條件兩者並行（考量如滑動隔震支承或滾動隔震支 承無法定義剪應變），如此可降低設計時因尺寸略作變更，而須重新進行實體測試 之困擾。並建議垂直壓應力以定量表示。並增加隔震系統中消能元件之實體試驗與 性能保證試驗條件，使試驗內容更為健全。

表 4.6 與 4.7 分別為鉛心橡膠支承墊實體測試與性能保証測試中，針對建議修

正內容之測試設計案例。

表

4.6 鉛心橡膠支承墊實體測試順序及結果檢核建議案例

（資料來源：國家地震中心提供）

表

4.7 鉛心橡膠支承墊性能保証測試順序及結果檢核建議案例

（資料來源：國家地震中心提供）

貳、建議研修內容與原規範內容比較 相關比較可參考表 4.8 更為清楚。

表

4.8 第九章建議研修內容與原規範內容比較

第九章原規範條文解說 （95.1.1） 第九章規範條文解說研修 （95.12.29）

9.1.1 適用範圍 (本文)

非建築結構物之隔震設計，得依照本章之 規定辦理。

非建築結構物之隔震設計，得依照本章之 規定辦理。本章規定所未能涵蓋之隔震系 統，其所使用之分析原理與試驗得經特殊 結構審查通過後使用。

9.1.3 基本設計 要求 (解說)

本章所指之隔震系統，至少須具備下 列基本要件：

（1）在垂直方向上具有足夠的剛性及承載 容量來承受上部結構的重量。

隔震系統在垂直方向應具足夠剛 性以承受上部結構重量為必備的先決 條件，一個結構如不能安穩的承受本 身的載重，則更不可能承受地震力之 破壞。

（2）在強震作用下，水平方向具有足夠的 柔性以延長結構週期，隔離地震震波 進入建築物，降低水平地震力。

變更至9.1.1 適用範圍解說

本章所指之隔震系統，為一種或多種

隔震元件及（或）阻尼元件所組成，在地 震作用下，使結構週期延長，隔震元件及

（或）阻尼元件消散大部分地震能量之系 統。其至少須具備下列基本要件：

（1）在垂直方向上具有足夠的剛性及承載 容量來承受上部結構的重量。

隔震系統在垂直方向應具足夠剛

性以承受上部結構重量為必備的先決

條件，一個結構如不能安穩的承受本

較大的柔性代表結構具有較長的

去功能而造成結構物的毀損傾倒，故一隔

B

隔震系統上方之結構

若能證明非結構構材能承受較大層間

應譜

極限層剪

9.5.1

下，進行循環試驗，每個循環之位移依序

(本文)

驗中的有效勁度與阻尼值提出明確之合格 標準，而此標準值之訂定除應考慮材料性 質之變異性外，此材料變異性導致之結果 應於設計階段中充分考慮。除非工程合約 另有規定，性能保證試驗之結果可作為產 品合格標準之基礎。

供應商於三年內已有原設計相似型式 與尺寸之隔震消能元件試驗結果，其結果 並經專業技師核可者，得不須進行實體試 驗，但仍應依規範規定進行性能保證試驗。

其他本節未明定之相關事項應遵循第 10.7 節為之。

第二節 含被動消能系統建築物之設計

壹、建議研修內容說明

(1) 10.1.1－通則

本章規範及解說中若有未詳盡之處，請參考 FEMA 273、274 與 FEMA 356、357。

由於本章相關分析方法仍在發展研究中，故建議暫不實施，僅供業界參考使用。

(2) 10.1.2－被動消能設計基本原則

建築物之某一樓層於其主軸方向若提供 4 組以上之消能元件，且在樓層剛心之 兩側配置 2 組以上時，則消能元件之出力容量須能滿足最大考量地震計算出之最大 總位移或速度。建築物之某一樓層於其主軸方向若提供少於 4 組之消能元件，或在 樓層剛心之兩側配置少於 2 組時，則消能元件之出力容量須能滿足最大考量地震計 算出之最大總位移或速度的 1.5 倍。

(3) 10.1.3－消能建築物設計考慮…10.1.3.1－最小設計水平總橫力

消能建築物在任一樓層沿主軸方向且剛心兩側共配置 2 組以上之速度型消能元 件，得按其速度型消能元件提供之額外阻尼比，加上構架系統之固有阻尼比，藉由 阻尼修正因子折減，計算第二章定義之最小設計水平總橫力。惟折減後之設計總橫 力，以不低於第二章僅考慮固有阻尼比計算之最小設計總橫力 75%為限。

最小設計總橫力之計算係以利用韌性容量將彈性反應譜轉換為非線性韌性反

應譜，因此在位移型消能元件所增加之等效遲滯阻尼效應已隱含於韌性容量之折減

中，故此一折減地震力的有效阻尼比不應包括位移型遲滯能所提供的阻尼。

(4) 10.2－消能元件之模擬

於本節中定義位移型消能元件之等效阻尼比 β

_D

與速度型消能元件之等效阻尼 比 β

_V

。

(5) 10.3－線性分析

在所考慮的地震需求水準下，除消能元件外，所有構架系統須維持在線彈性階 段，且當考量消能元件增加之阻尼效應後，結構於各主軸方向之顯著振態的有效阻 尼比低於 35%時，才能使用線性分析。可參考 FEMA 273、274 與 FEMA 356、357 中 線 性 靜 力 分 析 法(Linear Static Procedure) 與線性動力分析法(Linear Dynamic Procedure)。

(6) 10.3.1－等值線性靜力分析…10.3.1.2－速度型元件

考量消能元件提供的額外阻尼效應，由第二章計算所得之擬靜力可以阻尼修正 因子予以折減。

(7) 10.3.2－線性動力分析

當結構於各主軸方向之顯著振態的有效阻尼比低於 35%時，可採用線性動力分 析的振態反應譜疊加法。

(8) 10.4－非線性分析方法…10.4.1－非線性靜力分析方法

可利用容量震譜法進行非線性靜力分析。

(9) 10.4－非線性分析方法…10.4.2－非線性動力分析方法

若使用七組、或更多組的地震加速度歷時，所得反應的平均值可作為設計之 用。輸入之地震紀錄，以工址附近之紀錄為佳，若以地震紀錄之反應譜在長周期範 圍，應考量土壤之長周期反應特性。

(10) 10.7－被動消能元件之實體試驗與性能保證試驗…10.7.1 通則

若計算最小設計總橫力不考慮速度型消能元件所提供之額外阻尼比時，則僅需 進行性能保證試驗。

(11) 10.7.2－實體試驗…10.7.2.2－位移型元件

1. 每一元件均應循環加載驗證其設計地震需求之反應，其次數不得少於 5 次完全 反覆之載重循環週數，試驗之振幅應為設計地震需求之消能元件設計總位移。

2. 每一元件均應進行位移漸增之反覆疲勞試驗，最大試驗位移應為 10.1.2 節中有

關最大考量地震作用下，依消能系統之組數，訂定消能元件需求容量。試驗位

移依序為消能元件最大試驗位移的 0.25、 0.50、 0.75 及 1.0 倍。前三項位移各

進行四個循環試驗，最終項位移的循環試驗反覆施做至試體破壞。

(12) 10.7.2－實體試驗…10.7.2.3－速度型元件

若計算最小設計總橫力不考慮速度型消能元件所提供之額外阻尼比時，則僅需 進行性能保證試驗。

1. 阻尼器性質之試驗結果應就不同速度及出力情形繪成速度-出力曲線。

2. 每一元件均應加載 5 次完全反覆循環，其試驗速度應依 10.1.2 節之規定。

(13) 10.7.2－實體試驗…10.7.2.4－試驗類似之元件

若消能元件為(1)相似之尺寸和相同之材料及內部構造，(2)相同之內部構造組裝 過程及製造品質控制程序，且已為實驗室試驗通過者，並且能提供下列資料，則可 不需經過實體試驗，但仍應進行性能保證試驗：

1. 所有相關試驗數據及合格證明。

2. 製造者提供的試驗元件之相似性資料，且能獲得專業技師證實。

(14) 10.7.4－試驗結果檢核…10.7.4.1－位移型元件

1. 在 10.7.2.2 節第一項試驗中，消能元件之試驗結果須滿足下列所有情況 (1)任一循環中之有效勁度(k

eff

)，其差異不超過平均有效勁度之±15%。

(2)任一循環中於零位移所對應之最大力、最小力與所有循環之最大力、最小力 平均值之差異皆不超過 15%。

(3)任一循環中之遲滯圈面積(W

D

)，其差異不超過平均遲滯曲線面積之±15%。

(4)受力與位移曲線不得有負值之增額承載容量。

若分析顯示，更大差異值對消能建築物反應並無有害的影響，則經專業技 師同意後 15%之限制可酌於提高。

2. 在 10.7.2.2 節第二項試驗中，在最大試驗位移未達到前，消能元件不得發生斷裂 現象。

試驗之第一循環可能由於控制或油壓因素造成試驗數據呈現不穩定，若有必 要，建議可考慮不採用第一循環之試驗數據，但循環次數仍須滿足 10.7.2 節之規定。

(15) 10.7.4－試驗結果檢核…10.7.4.2－速度型元件

1. 在 10.7.2.3 節第一項試驗中，消能元件的速度-出力曲線中，在各種不同速度情況 下，出力之試驗值與設計理論值之差異不得超過理論值之±15%。

2. 在 10.7.2.3 節第二項試驗中，若消能元件之試驗結果行為符合下列所有要求，則

試驗結果可視為合格：

(1)任一循環中，消能元件之有效勁度(k

eff

)其差異不超過平均有效勁度之±15%。

惟流體粘滯消能元件及其它不具有效勁度之消能元件，不需依從本規定。

(2)任一循環中，於零位移所對應之最大力、最小力與所有循環之最大力、最小 力平均值之差異皆不超過 15%。

(3)任一循環中，消能元件實體試體之遲滯圈面積(W

D

)不低於平均遲滯曲線面積 之 85%。

試驗之第一循環可能由於控制或油壓因素造成試驗數據呈現不穩定，若有必 要，建議可考慮不採用第一循環之試驗數據，但循環次數仍須滿足 10.7.2 節之規定。

貳、建議研修內容與原規範內容比較 相關比較可參考表 4.9 更為清楚。

表

4.9 第十章建議研修內容與原規範內容比較

第十章原規範條文解說 （95.1.1） 第十章規範條文解說研修 （95.12.29）

10.1.1 通則 (本文)

本 章 以 下 各 節 提 供 安 裝 消 能 元 件 之 設 計 指 南 。 其 中 包 括 分 析 程 序 與 元 件 試 驗 標 準 ， 除 本 章 之 規 定 外 ， 所 有 含 消 能 系 統 之 建 築 物 須 符 合 本 規 範 其 它 章 節 之 相 關 規 定 ， 除 非 各 小 節 另 有 修 正 。

消 能 元 件 之 設 計 應 考 慮 其 環 境 因 素 ， 包 括 風 力 、 老 化 、 潛 變 、 疲 勞 、 環 境 溫 度 、 運 轉 溫 度 以 及 曝 露 於 濕 氣 或 有 害 物 質 中 。

加裝消能元件之建築物，其樓高不得 超過本身結構系統之限制高度。

一棟含消能元件之消能建築物的數 學模型應包括消能元件之平面與豎向配 置，且其數學模型之分析應考慮激振頻 率、環境與運轉溫度、承載及雙向載重等 因素對元件之影響。此外，為了獲取消能 元件因力學特性改變對分析結果之影 響，必要時須進行多重分析。

本 章

以 下 各 節

提 供 安 裝 消 能 元 件 之

設 計 指 南 。 其 中 包 括分

析 程 序 與 元 件 試 驗 標 準 ，

除 本 章 之 規 定 外 ，所 有

含 消 能 系 統 之 建 築 物

， 除 須 符 合 以 下 各 小 節 另 有 修 正 規 定 者 外 ， 亦

須 符 合 本 規 範 其 它 章 節 之 相 關 規 定

， 除 非 各 小 節 另 有 修 正

。

消 能 元 件 之 設 計 應 考 慮 其 環 境 因 素 ， 包 括 風 力 、 老 化 、 潛 變 、 疲 勞 、 環 境 溫 度 、 運 轉 溫 度 以 及 曝 露 於 濕 氣 或 有 害 物 質 中 。

加裝消能元件之建築物，其樓高不得 超過本身結構系統之限制高度。

一棟含消能元件之消能建築物的數

學模型應包括消能元件之平面與豎向配

置，且其數學模型之分析應考慮激振頻

率、環境與運轉溫度、承載及雙向載重等

因素對元件之影響。此外，為了獲取消能

元件因力學特性改變對分析結果之影 響，必要時須進行多重分析。

10.1.1 273、274 與 FEMA 356、357。

本 章 相 關 分 析 方 法 仍 在 發 展 研 究

供少於4組之消能元件，或在樓層剛心

10.1.3

件

數與阻尼係數之選取則應充分掌握該元

4

是，黏彈性聚合物之參數與頻率及溫度的

須考慮多組可能的彈簧常數與阻尼係數

為彈簧的相對位移，Dc 為阻尼的相對位 移，

D 為阻尼所承受的相對速度，cexp

_c 為阻尼指數項，常見之

cexp 在

0.1 到 2.0 之間，D 為該元件兩端點的相對位移。

若液態黏彈性消能元件之週期反應 無法藉由單一彈簧常數與阻尼係數之估 算充分掌握時，消能建築物的反應則必須 考慮多組可能的彈簧常數與阻尼係數進 行分析。

藉由剪切黏彈液體發揮功效之液態 黏彈性消能元件，除了在靜力作用時之有 效勁度為零外，其行為與圖C10-3所示之 固態黏彈性元件行為極為相似。固態與液 態黏彈性元件可利用負載頻率趨近於零 時之損失勁度與有效勁度的比值加以區 別，比值逼近無限大者為液態黏彈性消能 元件，而比值為零者則為固態黏彈性消能 元件。

C10.2.2.3 液態黏滯消能元件

液態黏滯消能元件的週期反應與運 動速度相關，也可能與運動的頻率與振幅 相關，通常與運轉溫度(包括受激引致之溫 度上升)有關。液態黏滯消能元件可能在高 頻反覆載重時呈現些許勁度，當線性液態 黏滯消能元件在 0.5f1至 2.0f1的頻率範圍 內呈現勁度時，則必須將其模擬為液態黏 彈性元件。其中，f1為消能建築之基頻。

當液態黏滯消能元件在 0.5f1至 2.0f1

的頻率範圍內呈現無勁度時，其受力可表 示為：

( )

0 sgn

F C D= ^α D (C10-5) 其中，

C

0為該元件之阻尼係數，α 為 該元件的速度指數，D 為該元件兩端點的 相對速度， sgn 為符號函數，在此用以定 義相對速度的正負號。

最簡單的液態黏滯消能元件為線性 液態消能元件，阻尼之速度指數α = 1。常 見的速度指數值介於0.1 至 2.0 之間。

10.3

須證實在所考慮的地震需求水準

須 證 實

在 所 考 慮 的 地 震 需 求 水 準

線性分析 之要求，可參考FEMA 273、274與FEMA 356、357。

3-1 定義的阻尼修正因子予以折減。有效

震力豎向分配公式(2.12 節)計算該消能

ui

，依規範條文之(10-85)與(10-96)式估

算有效阻尼比 β 。

_eff

2

位。在數學模型中，必須於該元件之銜

而 β

_eff

則由(10-10)、(10-12)或(10-13)

式計算。

而

β

_eff 則由(10-10)、(10-12)或(10-13) 式計算。

(10-13)式估算有效阻尼比 β 。

eff

修 正 以 考 慮 由 位 移 型 消 能 元 件 提 供 的

1

循 環 所 做 的 功 。

W 為構架在第 m 個

_mk

採用線性或非線性液態黏滯元件，第

j 個

速度型消能元件以該振態之樓層位移為 基準完成一個完整循環所做的功

W

^mk之計 算，以及建築物內構材設計力之計算，可 參考FEMA 273、274 與 FEMA 356、357。

考慮消能元件提供的阻尼比，可利用 (10-168))式至(10-189)式計算模態振態之

有效阻尼比，並利用此修正之阻尼比估算

譜需求。

因消能建築的位移由基本振動模 態支配，因此適宜的考量策略為修正基本 模態的阻尼比以反映消能元件的消能能 力，並忽略能量消散對高模態反應的阻降 效益。

10.4 非線性分 析方法 10.4.1 非線性靜 力分析方 法 (本文)

新增本文。 10.4.1 非線性靜力分析方法

以非線性靜力分析推估消能建築物 的非線性行為之理論基礎，現今尚未完全 發展成熟，本節之內容旨在提供進行分析 之參考。

10.4 非線性分 析方法 10.4.1 非線性靜 力分析方 法 (解說)

新增解說。 利用容量震譜法(Capacity Spectrum Method)進行非線性靜力分析。容量震譜 法為非線性靜力分析的一種方法，利用側 推分析(Pushover Analysis)直到建築物達 到 破 壞 機 制 為 止 ， 並 將 分 析 結 果 繪 於

ADRS (Acceleration-Displacement Response Spectra)之格式。其中，容量譜

(Capacity Spectrum)為建築物本身的抗震 能力；需求譜(Demand Spectrum)則為建築 物於地表運動期間的需求，利用工址地層 資料、土壤特性及震區等因素，並考量結 構進入非線性後非彈性變形產生之能量 消散折減而得之反應譜。當結構物進入非 線性範圍時，結構物因構件降伏導致強度 及勁度衰減，而使得整體結構物的週期拉 長，非彈性變形形成之等效阻尼消散部分 地震能量，進而折減需求譜。最後，非彈 性需求譜及容量譜所產生之交點稱為功 能績效點(Performance Point)，即代表該建 築物所能承受的最大位移及地震強度。

容量震譜法可考慮結構物於地震過

(本文)

行，品管計畫需包含製造流程之描述、檢

下各別元件之精確特性。但這些測試不應

實體試驗

D.速度相關或激振頻率相關之元件

1. 檢附所有相關測試數據及合格證明。

2. 製造者能向專業技師證實已測試元件 之相似性。

規範已認可之測試數據。

下列資料則可不需經過實體試驗：

3. 檢附所有相關測試數據及合格證明。

4. 製造者能向專業技師證實已測試元件 之相似性。

規範已認可之測試數據。

消能元件不應做為承重系統之一部 分，亦即消能元件之消能行為不得導致承 重系統產生不穩定，但得承受一些重力。

下列最基本之試驗順序，每一消能元件試 體均應加載以模擬其在建築上之重力及 其安裝時環境溫度的影響。

10.7.2.2 位移型消能元件

1. 每一元件均應循環加載驗證其設計地 震需求之反應，其次數不得少於5 次完 全反覆之載重循環週數，試驗之振幅應 為設計地震需求之消能元件設計總位 移。

2. 每一元件均應進行位移漸增之反覆疲 勞試驗，最大試驗位移應為10.1.2 節中 有關最大考量地震作用下，依消能系統 之組數，訂定消能元件需求容量。試驗 位移依序為消能元件最大試驗位移的 0.25、 0.50、 0.75 及 1.0 倍。前三項位 移各進行四個循環試驗，最終項位移的 循環試驗反覆施做至試體破壞。

10.7.2.3 速度型消能元件

1.阻尼器性質之試驗結果應就不同速度及 出力情形繪成速度-出力曲線。

2.每一元件均應加載 5 次完全反覆循環，

其試驗速度應依10.1.2 節之規定。

10.7.2.4 試驗類似之消能元件

若消能元件為(1)相似之尺寸和相同 之材料及內部構造，(2)相同之內部構造組 裝過程及製造品質控制程序，且已為實驗 室試驗通過者，並且能提供下列資料，則 可不需經過實體試驗，但仍應進行性能保 證試驗：

1.所有相關試驗數據及合格證明。

2.製造者提供的試驗元件之相似性資料，

且能獲得專業技師證實。

f

1

、1.0f

1

及2.0 f

1

之頻率下再進行測試，以

−

為則不須依從此規定。

2. 在 10.7.2C 節之試驗中，一實體消能元 件在任一循環中之有效勁度(k

eff

)其差 異不超過平均有效勁度之±15%內。

例外：(1)若分析顯示更大差異值對消 能 建 築 反 應 並 無 有 害 的 影 響，則 15%之限制可以提高。

(2)流體粘滯消能元件及其它不 具有效勁度之元件則不需依 從本規定。

3. 在 10.7.2C 節之每一試驗中，一實體消 能元件試體在任一循環中於零位移所 對應之最大、最小力與所有循環之最 大、最小力平均值之差異皆不超過 15%

內。

例外：若分析顯示更大的差異值對消 能建築反應並無有害的影響，

則 15%之限制可以提高。

4. 在 10.7.2C 節之每一試驗中，一實體消 能元件試體在任一循環中之遲滯圈面 積 (W

D

) 不 超 過 平 均 遲 滯 曲 線 面 積 之

±15%內。

例外：若分析顯示更大的差異值對消 能建築反應並無有害的影響，

則 15%之限制可以提高。

5. 對於位移相關型元件在 10.7.2C 節之每 一試驗所得之平均有效勁度，在零位移 之平均最大、最小力及遲滯迴圈之平均 面積(W

D

)均應落在設計值之內，其差異 不超過 5 個循環面積之±15%內。

6. 對於速度相關型元件在 10.7.2C 節所述 步驟下之每一試驗計算所得之在零位 移之平均最大、最小力，有效勁度（只 對粘彈性元件）及遲滯迴圈之平均面積 (W

D

)均應落在設計值之內。

液態黏滯元件之力與速度性質的變 化量不應超過其設計理論值之±15%。

10.7.4 試驗結果 檢核

新增本文。 10.7.4.1 位移型消能元件

1.在 10.7.2.2 節第一項試驗中，消能元件

(本文) 之試驗結果須滿足下列所有情況：

(1)任一循環中之有效勁度(keff)，其差異 不超過平均有效勁度之±15%。

(2)任一循環中於零位移所對應之最大 力、最小力與所有循環之最大力、最 小力平均值之差異皆不超過15%。

(3)任一循環中之遲滯圈面積(WD)，其差 異不超過平均遲滯曲線面積之

±15%。

(4)受力與位移曲線不得有負值之增額 承載容量。

若分析顯示，更大差異值對消能建 築物反應並無有害的影響，則經專業技 師同意後15%之限制可酌於提高。

2.在 10.7.2.2 節第二項試驗中，在最大試 驗位移未達到前，消能元件不得發生斷 裂現象。

10.7.4 試驗結果 檢核 (解說)

若 有 使 用 到 多 重 之 功 能 性 水 準 則 應 擴 大 實 體 試 驗 之 規 範 要 求 至 與 原 來 所 述 不 同 之 位 移 水 準 下 進 行 測 試 。 這 些 額 外 之 測 試 應 能 驗 證 在 考 慮 建 物 反 應 不 同 之 水 準 下 分 析 消 能 元 件 反 應 中 所 作 之 假 設 。

若 有 使 用 到 多 重 之 功 能 性 水 準 則 應 擴 大 實 體 試 驗 之 規 範 要 求 至 與 原 來 所 述 不 同 之 位 移 水 準 下 進 行 測 試 。 這 些 額 外 之 測 試 應 能 驗 證 在 考 慮 建 物 反 應 不 同 之 水 準 下 分 析 消 能 元 件 反 應 中 所 作 之 假 設 。

若 使 用 多 重 功 能 性 之 消 能 元 件 ，

若 使 用 多 重 功 能 性 之 消 能 元 件 ，

在文檔中 建築物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 (頁 29-0)