第五章 我國與日本現行隔制震相關技術規範之探討
5.2 日本制震相關技術介紹
5.2.2 日本制震結構設計及結構分析
1. 前言
日本列島天災發生比例奇高，光是發生於日本島內之地震能量即占地球整體 10%。另外，颱風上陸機會亦為全世界 10%。
此亦為日本耐震設計基準之外力設計較世界各國嚴格之原因。即便如此，日 本因為這方面之相關研究尚不足百年,故其經驗稍嫌欠缺。是以，因應現在之法 規不僅無法防範未然，事實上現行對策皆是隨著災害發生而修訂。
值得一提的是，日本為預測地震之發生，十多年來投入大量心血與金錢實施 國家計劃，卻無顯著成果，近來則又著手推行建築物防震結構安全計劃以因應無 法預測之地震。
基於上述經緯，制震結構被視為防震對策方法之一，該方法藉由歷時分析製 作動力設計。然而，該設計路徑難度較高且須經過外審核准。
以下茲以實例介紹日本制震結構設計之流程。
震災與法規之變遷
濃尾地震 1891,10 M8.0
（明治24） 1944,12 M7.9
（昭和19）
南海地震 1946,12 M8.0
（昭和21） 1993,1 M7.8
（平成5）
北海道東近海地 震1994,10 M8.1
（平成6）
三陸遙近海地震 1994,12 M7.5
（平成6）
茲將日本之制震結構設計流程圖（範例）說明如下。
3. 結構性能評價所需資料（範例）
茲以範例說明申請部長核准外審所需資料。
此外，範例之高層建築物如下所示。
•（暫名）熱海 J 計劃 21
發包商：前川建築事務 設計時間：2002 主要用途：集合住宅 建築物高度：40 層樓、
162.157m 總樓板面積；39,379.1m2
制震裝置；
HMD+Super ODB
圖3.6.3 油壓阻尼器設置圖
附記ERI-評價第 7 號格式 附件（超高層建築物之結構方法）
建築物及結構概要
評 價 編 號 評價年月
日 平成 年 月 日 件 名 （暫名）熱海J 計劃 21 新建工程
申 請 者 日本JAMBOO 股份有限公司 董事 高橋 弘 一 般 股份有限公司 前川建築設計事務所
結 構 股份有限公司 橫山建築結構設計事務所 股份有限公司 結構計劃研究所
設計者
監 督 股份有限公司 前川建築設計事務所 施 工 者 未定
施 工 地 點 靜岡縣熱海市東海岸町68-2 外 用 途 集合住宅・商店・停車場
基地面積 5,123.33 ㎡ 建築面積 2,824.48 ㎡
總地板面積 39,379.10 ㎡ （高層樓部分 29,284.63）
面
積
標準層面積 703.65 ㎡ 地 上 40 層 地 下 4 層 樓
數
屋 突 1 層
檐口高度 161.307 m （平均 GL=-32.077 起）
建築物高度 162.857 m （平均 GL=-32.077 起）
最高處 162.157 m （平均 GL=-32.077 起）
標準層層高 3.800 m 1 層 層 高 3.800 m 地上層層高 6.000 m
高
度
基礎底深 G.L－7.343 m （平均 GL=-32.077 起）
設計用G.L TP+46.72= GL±0 設計用地下
水位 -
設計G.L－m 地 基 N 值 0.00 ∼ 8.70 盛 土 15 ∼ 50 以上
建
築
物
概
要
地
盤 土質與N 值
8.70 ∼ 10.7 混有沙礫之黏
質土 38 ∼ 50 以上
10.7 ∼ 26.0 安山岩 50 以上 26.0 ∼ 安山岩質凝灰
岩 50 以上
∼ ∼
類 別 直接基礎（筏式基礎）
基礎底部深度 G.L－5.343 m（平均 GL 起）
基
礎
結
構
長期地耐力 980ｋN/m2 （平均接觸面壓：439．1kN/m2） 地上樓
層
結構類別：鋼結構（柱：CFT 結構、樑：鋼結構）
骨架類型：鋼性框架 骨架類
別 地上樓 層
結構類別：鋼骨鋼筋混凝土（部分鋼筋混凝土）
骨架類型：附加耐震牆之鋼性框架 耐 力 牆
其 他 工地打造之鋼筋混凝土 結
構
概
要
主
體
結
構
柱•樑 （700×400、700×350、650×350、650×300）
小樑：圓筒型H型斷面、焊接組裝H型斷面
（flange）ｔ≧45建築構造用TMCP鋼材
（B類,F=325Ｎ/mm２）
接合部位 柱•樑
柱 焊接組裝箱型斷面 工地焊接 鋼管斷面 工地焊接
大樑（Ｓ造一般部位） flange 工地焊接
web 高強度螺栓摩擦接 合
大樑（Ｓ造軸承架部位）flange 工地焊接
web 高強度螺栓摩擦接 合
大樑（ＳＲＣ） flange 工地焊接
web 高強度螺栓摩擦接 合
小樑 web 高強度螺栓摩擦接合
・柱・樑 接合部位
箱型斷面部分貫穿柱構材（內隔板方式）
鋼管斷面部分（超厚外隔板方式、
部分為中空隔板方式）
樓板方式
・１樓板以上 住宅部分：中空板
(半PC版+工地打造混凝土) 其他部分：去除平板外框之鋼筋混凝土板
・B1 樓板以下 上述以外、傳統工法之 鋼筋混凝土板 外牆 ＧＲＣ、惟幕玻璃牆(B1 樓層以上)
鋼筋混凝土牆（B2 樓層以下）
非耐力 牆
內牆 ＡＬＣ版、輕型木板鋼結構(B1 樓層以上) 鋼筋混凝土牆（B2 樓層以下）
因本建築之地上樓高40 層、因此柱內構材採用混凝 土鋼管柱（ＣＦＴ）、大樑則為鋼結構。此外、本建
斷面圖
都市計劃道路預定線 道路中心線
道路分界 住戶停車場
（12 台）
住戶停車場
（13 台）
用地分界線 用地分界線
正北
建築物 對象
非評價 對象
道路分界後退線
道路 分界線
道路中心線
人行道
一樓平面圖
日本ERJ（股
道路中心線 道路 縣道熱海停車線
後退距離
道路分界線
人行道 都市計劃道路預定
鄰地斜線 後退距離
用地分界線
正北
道路分界線
人行道 道路分界後退線
道路分界線
標準樓層平面圖
日本ERJ（股）
YJ6 貫穿結構圖 YJ9 貫穿結構圖
6-17 樓層平面圖 1/200
21-22 樓層平面圖 1/200
標準樓層平面圖
日本ERJ（股）
附記ERI－評價第 8 號格式 附件（超高層建築物之結構方法）
評 價 項 目 檢 討 結 果 1995 NS、HACHINOHE 1968 NS 等。）、及依 Vmax=50cm/s 計算 之以往觀測波
ELCENTRO1940NS、TAFT
1952EW、HACHINOHE 1968NS 以 設定之。 觀測波EL CENTRO1940NS、
TAFT1952EW、HACHINOHE 1968NS。
依動力分析結果，本建築物為因應
第5 號 於計算第 2 號至第 4 號規定之結 構時，須適當地考慮第1 號規定 之荷載及外力說明。
就第1 號之荷載及外力規定，本建 築物已適當地考慮到。
第6 號 確認建築物主要部分之結構耐力 不因第1 號規定之發生狀況致使 荷載及外力影響其構材變形或振 動致使建築物無法使用。
已確認建築物不因發生於１．項規 定之實際狀況致使其荷載及外力 影響構材變形或振動影響而無法 使用。
第7 號 確認屋頂面材、外裝材料及向外 之惟幕牆，其抗風抗振之結構耐 力無安全之虞。
已確認即發生率極微之地震動 發生時、最大樓層側變形角將為 1/158 以下（公告地震波（神戶）），
外裝材料等不因此掉落，同時結構 耐力安全。
第8 號 關於法律第 8 條第 1 項，為促進 土砂災害警界區域等之土砂災害 防治對策所定之土砂災害特別警 界區域內之居住建築物，除出法 令第80 條之 3 但書所定情形外，
須依照土砂災害發生之自然現象 分別確認平成13 年國土交通省公 告第383 號第 2 第 2 號，第 3 第 2 號或第4 第 2 號所規定之外力將 不破壞外牆。此時，須適當地考 慮第1 號規定之荷載及外力。
該用地不為土砂災害特別警戒指 定區域。
結 構 檢 討 概 要 表 格
ELCENTRO 1940 NS 25.0 255.0 50.0 510.7
TAFT 1952 EW 25.0 248.5 50.0 496.7
HACHINOHE 1968 NS 25.0 165.1 50.0 330.1
恢 復 力 特 性 概 要 表 格
I：振動型模式一覽
發生率低微之地震波分析 發生率極微之地震波分析
█上下部結構
•等效彎矩剪力模型
等效彎矩剪力棒 彎矩：彈性 剪力：彈塑性
振動分析用 模型 荷載加力分析用
3次元立體模型 模式化
剪力變形（δ s）
彎矩變形（δ m）
各樓層質量
各樓層之彎矩剪力棒係依架構之荷載加力分析結果，及以下方法計算出彎矩剛性E1，及剪 力剛性GA。
█恢復力特性
• 依照立體荷載加力分析，將 S 造樓層設定為標準型三線型模式，SRC 造樓層則修正武田模 式以設定之。
Ⅱ：基本振動系模式
IV：恢復力特性之檢討
油阻尼器之恢復力特性係依測試結果設定之。
關於上部結構之立體增量分析，其歷時與振動分析大致相同，故可判定所設定 之恢復力特性無誤。
----荷載加力分析結果 ----使嗽恢復力特性 面積（A）：面積（B）
----荷載加力分析結果 ----使用恢復力特性
面積（A）=面積（B）+面積（C）
K1：初期剛性 K3：δ 3 點接線剛性 Q1：彈性限耐力
（意指該樓層之任依構材最早屈服 時之樓層剪力）
Q3：樓層側變形角達到 1/75 時之樓層剪 力
δ2：設定樓層位移為上圖面積 A 等於面 積B。
δ3：樓層側變形角達到 1/75 時之樓層位 移。
S 造樓層
K1：初期剛性 K3：δ 3 點接線剛性
Q1：具通過原點 K180%之割線剛性之 直線與原來曲線之交點之樓層剪 力。
Q3：樓層側變形角達到 1/75 時之樓層 剪力。
δ2：設定樓層位移為上圖 B、C 之和等 於面積A。
δ3：樓層側變形角達到 1/75 時之樓層 位移。
SRC 造樓層