替代結構 DBD 法與強度法比較

因 M 對強度與勁度需求影響較小，本節以 M=1 為主探討。事實上，

因 M 不 同 所 引 致 計 算 結 果 差 異 較 大 之 情 形 (Case211111 、 3111XX 、 3113XX、3132XX、3133XX、3212XX)，不論 M 取何值，強度或勁度需 求與強度法或最佳設計依據之誤差均較大。以下比較以強度法設計結果 T=0.985(s)、V=0.17W 為準。

0 100 200 300 400 500 600

-0.1 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

頂層側位移(m) 基底剪力 (tonf)

MODE1側推(0.167W) 質量正比側推(0.167W) MODE1側推(0.17W) 質量正比側推(0.17W) MODE1側推(0.1107W) 質量正比側推(0.1107W)

比較強度、勁度需求與控制子目標

與強度設計法類似，均由 475 年地震對應子目標控制設計。

約 80%情形下勁度需求超過強度設計法。N=1 時，90%情形對應之強 度需求均大於或約等於強度法設計地震力。M 取值對強度與勁度影響很 小。

Case111111 與 Case211111 之強度需求比規範草案高，誤差分別為 174%與 17%，勁度需求也比規範草案高，週期誤差分別為 35%與 12%。

性能標準可以滿足，但不經濟，需要迭代修改，設計效率差。

I=3 者，J=1 時，僅 3J21XX 與 3J11XX 之勁度需求較強度法高，週期

<1 秒，而所有情形強度需求均接近或超過強度法。J=2 時，勁度與強度需 求較強度法高出較多，可能因為變形經驗公式取自 RC 結構，較不適合本 範例之鋼結構；J=3 或 4 時，勁度與強度需求接近或超過強度法，勁度以 3J111X 誤差最大，3J211X 次之，強度以 3J3XXX 與 3J2111 誤差較大。

Case31K21X 與 Case31K31X 無論 K 取何值，勁度需求均比強度法低；

Case33K2XX、33K3XX、34K2XX、34K3XX 除了 K 值不影響勁度需求以 外，還與強度法勁度需求接近，K=2 或 K=3 相對於 K=1 對勁度評估較接 近強度法。除了 31K111、32K111、33K111 與 34K111 情形下，不同 K 值 對應之強度需求相等且均超過強度法以外，K=3 對強度需求高估較多。所 以，以規範草案目標韌性比 K=2 對強度與勁度需求之評估較接近強度法。

Case333XXX 與 Case343XXX 情形下，L 取值對勁度與強度需求影響 很小。若不考慮 Case32XXX 高估勁度與強度需求，除了 Case313LXX 低 估勁度需求以外，平均以 L=1 對勁度評估較保守、L=2 與 L=3 對勁度評估 最接近，以 L=2 之勁度需求最接近強度法，多數情形下，L=2(規範草案有 效阻尼比)對強度需求評估最接近強度法。

其他細則如下：

Case31XX1X 勁度需求平均值較強度設計法小、平均週期誤差為 7.6%，K=1、2、3 時，平均週期誤差分別為 1%、5.7%、16%，以 K=1 時 平均週期 0.995s，最接近強度設計法。其中，僅 Case31111X 與 Case31211X 比強度法勁度需求高，以 Case31211X 之勁度需求與強度法較接近，其他 情 形 週 期 均 超 過 1 秒，勁度需求比強度法低。Case31XX1X 中，以 Case311311、Case312112、Case313112 與強度法之強度與勁度需求接近。

Case312112(規範草案性能目標、SEAOC1999 附錄 I 之 B 篇以k1與k₂計算

等效單自由度系統之目標位移、規範草案目標韌性與位移、SEAOC1999 附錄 I 之 B 篇建議之有效阻尼比、基於振態計算之有效質量)初步設計結 果：475 年地震對應子目標控制設計，T₀ =0.944(s)、V_d /W =0.176，屋頂 降伏位移約 10.24(cm)與強度設計法最為接近且保守。

Case32XX1X 勁度需求均高出規範草案強度設計法，平均週期誤差為 31.7%，以 Case32111X 誤差最大。除了 Case32122 之強度需求低於強度設 計法以外，其他均比規範草案強度設計法高，平均誤差為 82%，可能因為 變形經驗公式為 RC 結構用，較不適合本範例之鋼結構。

Case33XX1X 勁度需求均高出規範草案強度設計法，平均週期誤差為 6.08%，K=1、2、3 時，平均週期誤差分別為 10.5%、6.5%、1.2%。以 K=3 時不論採用何種 L、N，勁度需求均最接近強度設計法，平均週期 0.973s，

但基於過強因子=1.68 之強度需求比強度設計法高較多，所以，特別適合 依據勁度需求設計。綜合考慮強度需求與勁度需求，以 Case331211 與 Case332211 與強度法接近。

Case34XX1X 勁度需求均高出規範草案強度設計法，平均週期誤差為 8.48%，K=1、2、3 時，平均週期誤差分別為 12.7%、8.66%、4.1%。綜合 考慮強度需求與勁度需求，以 Case341211 與 Case342211 強度法接近。

Case34XX1X 與 Case33XX1X 之特性類似，但以 J=3 時勁度需求與強度法 更接近。

除了 I=1 與 Case32XX1X、Case331111、Case341111 對勁度需求過高 評估，Case31X21X 與 Case313311 對勁度需求評估微超過強度法1.4T_經驗(平 均相對誤差=0.8%)以外，其餘情形勁度需求均介於T_經驗~1.4T_經驗間。

比較設計效率

以下討論中，以週期 1 秒或 0.167W 之設計地震力為最佳設計依據。

Case111111 與 Case211111 之強度與勁度需求均比上述數值高出較 多，性能標準可以滿足，但不經濟，需要迭代修改。

I=3，J=1 時，僅 Case31111X 與 Case31211X 之勁度需求<1 秒，亦即：

多數情形對應之勁度需求低於最佳設計依據。N=2 時，除了 L=1 以外，強 度需求均低於 0.167W，所以，J=1 時，不建議以規範草案或 Kowalsky 有 效阻尼搭配振態質量。Case312112 初步設計結果：475 年地震對應子目標 控制設計，T =0.944(s)、V /W =0.176，屋頂降伏位移約 10.24(cm)與強度

法最接近，但與最佳設計依據相比，不一定比強度法效率高，因設計者經 驗而異，但對於無經驗者，提供了相當好的初始設計依據。

Case32XX1X 週期均低於 0.82 秒，雖然 Case321212 之強度需求 0.166W 與 0.167W 接近，但所有情形下之勁度需求均被高估。

Case33XX1X 勁度需求均低於 1 秒，Case3311XX 與 Case3321XX 之勁 度需求高估較多，K=3 時勁度需求均可以被準確評估，但 N=1 時強度需求 均被高估。雖然 Case331211 對強度與勁度需求評估最接近最佳設計依據，

但強度稍顯不保守。依據 Case3322X1 之強度勁度需求設計最為簡便，但 強度稍保守，以 Case332221(M=2)較佳。

Case34XX1X 與 Case33XX1X 類似。

必須注意：實際側推分析顯示過強因子比 1.68 高，不同強度設計結果 側推分析所得過強因子也不完全相同，本範例中，側推分析所得過強因子 隨設計地震力降低而增加。例如：以 Case312112 之勁度或設計地震力需求 最接近最佳強度設計依據，但 Case312111 之勁度需求與降伏強度需求最接 近側推分析實際行為。若這些 Case 能夠搭配較高之過強因子來評估其設計 地震力需求，也可搭配傳統構材設計方法進行設計。本範例中，若搭配 N=1，可取Ω=3，若搭配 N=2，可取Ω=2.08。

可以考慮採用 r=0 之理想化彈塑性模型，與 r≠0 比較，其強度需求一 致，但勁度需求稍高。當採用 r=0 之彈塑性模型，依據 Case332221 之強度 與勁度需求設計最為簡便。

為方便工程實務設計，基於本範例，DBD 法不建議採用之情形如下：

z 不建議採用 SEAOC 性能目標，SEAOC 位移法初步設計流程對強度與 勁度需求估計較保守(I=1、2)。

z 不建議採用規範草案性能標準搭配 RC 結構變形經驗公式計算鋼結構 目標位移(I=3 搭配 J=2)。

z 採用規範草案性能標準與 SEAOC 之k₁、k₂係數計算單自由度目標位 移時(I=3、J=1)，僅能搭配 SEAOC 有效阻尼比(L=1)，不建議採用規 範草案或 Kowalsky 有效阻尼(L=2、3)；但考慮 DBD 與容量震譜法差 異性，不建議 I=3 搭配 J=1。

z 採用規範草案性能標準與振態變形(方法三、四)計算單自由度目標位 移時(I=3、J=3 或 4)，不建議以 SEAOC 或規範草案目標韌性(K=1 或 2)搭配 SEAOC 有效阻尼比(L=1)。

z 排除以上情形後，不建議採用 N=2，除非搭配降伏位移經驗公式 (K=3)，但需採用較大之過強因子。

3.4.3 非彈性結構容量震譜法與強度法比較