第二章 研修重點
2.5 對應不同性能目標,建立工址可建性、概念設計基本要求
2.5.2 概念設計
2.5.2.3 本研究建議
88 年版與 94 年版規範均對規則與不規則(含平面與立面不規則性)結 構加以定義。針對結構材料與系統之選擇,88 年版與 94 年版規範均考量 採用:(一)承重牆系統、(二)構架系統、(三)抗彎矩構架系統與(四)二元系 統等作為建築結構系統,均對所選用之結構系統(包括材料)之高度加以限 制。由於規範並未根據結構物之重要性與危害性等分別明確地建立所謂基 本安全目標或加強目標,不如 IBC2000 與 SEAOC[1999]針對各高低不同之 目標對所選用之結構系統與材料加以限制,而是針對個別結構系統可能之 降伏機制加以限制。例如:88 年版規範特別針對弱層、極限層剪力強度低 於上層之 65%之建築物,限制其高度不超過兩層或 10 公尺(弱層強度足以 抵抗 ZIWC 除外);94 年版規範特別針對高度超過 75m 之鋼骨斜撐構架及 鋼筋混凝土剪力牆要求:斜撐構架或剪力牆於任一立面中,其抵禦之不含 扭矩效應之地震力不得超過總橫力之 50%,由斜撐構架及剪力牆抵禦之地 震力中,由扭矩效應造成之地震力不得超過 20%。針對外型與荷載傳遞連
採用極軟層之立面不規則結構;88 年版與 94 年版規範針對其他不規則結 構,以準確之結構模擬、選用相對較準確(通常較為複雜)之分析方法以及 規範提供之詳細設計要求來確保設計結果滿足預定之設計目標。
根據 94 年版規範之設計反應譜,台灣 475 年回歸期以上耐震設計相當 於 IBC2000 耐震設計 D 類[蕭江碧等 2004],參考表 2-34、表 2-38相關內容,
本研究中,欲針對不同耐震設計性能目標(BSO、EO1、EO2)建議結構系統 高度限制,但因全台基本屬於強震區,基本類似 IBC 之耐震設計 D 類,故 BSO、EO1、EO2 仍統一訂定如表 2-41所示,但若通過適當分析證明結構 行為可以接受者不受此限。另外,對具鋼造斜撐構架及鋼筋混凝土剪力牆 之二元系統,94 年版規範規定其高度限制為 75m,滿足下列 2 項規定者,
於第 1.8 節允許建築物高度超過 75m:1.斜撐構架或剪力牆於任一立面中,
其抵禦之不含扭矩效應之地震力不得超過總橫力之 50%(FEMA450 改為 60%);2. 由斜撐構架及剪力牆抵禦之地震力中,由扭矩效應造成之地震力 不得超過 20%。若與 IBC(表 2-41)一致,應修改為:高度限制為 50m,滿 足上述 2 條件時,其高度限制可調高為 75m。
除了參考國外規範,本研究建議之結構系統與高度限制也考慮與國內 構材設計規範之一致性作調整。例如:新建建築物結構系統不再採用鋼筋 混凝土造部分韌性抗彎矩構架,磚石造也僅限於加強磚造,加強磚造、木 造、SRC 構造之限制與國內構材設計規範一致。也提供部分國內尚無構材 設計規範之結構系統之韌性容量與高度限制,例如:鋼造韌性桁架、挫屈 束制支撐構架(BRB),若主管機關允許採用其他可信理論進行構材設計 時,可採用本規範。另外,耐震性能設計規範提供工程師發揮的空間,特 殊建築物採用規範未定義結構系統時,應依可信理論自行初步設計後,檢 核耐震性能目標與標準滿足要求即可。
本研究中,平面與立面不規則性之定義仍採用 94 年版規範定義(基本 與 88 年版規範一致),該定義也與 IBC2000 相符(表 2-39、表 2-40),但平 面不規則性補充如表 2-39之極度扭轉不規則性,不同目標對應不規則性之 限制要求建議如表 2-42與表 2-43所示。另外,預期各結構系統發生類似表 2-37之降伏機制但對不是處予以修正,耐震性能檢核時需針對此部分進行 檢核。
表2-41 建議之結構系統高度限制
高度限制(m) 結構系統 側向力抵抗系統之描述
BSO 1.具剪力嵌板之輕構架牆
(1)三樓以下三夾版嵌版牆 (2)其他輕構架嵌板牆
[可如 FEMA450 將(1)與(2)合併]
20 20
2.剪力牆
(1)鋼筋混凝土造 (2)磚石造Æ加強磚造
50 註 1 3.僅具受拉斜撐之輕鋼構架承重牆 20 一、承重牆系
統
4.斜撐承受垂直載重之斜撐構架 (1) 鋼造
(2) 木造
50 註 1 1. 鋼造偏心斜撐構架
增加-挫屈束制支撐構架
50 (註 2.) (50) 2. 具剪力嵌版之輕構架牆
(1)具有木造或鋼造剪力嵌版之輕構架 牆(IBC)
(2)其他
[可如 FEMA450 (1)與(2)合併]
20 20
3.剪力牆 (1) 鋼造
(2) 鋼筋混凝土造 (3) 磚石造Æ加強磚造
50
50 (註 2.) 50
4.特殊同心斜撐構架(SCBF 含鋼造與 合成構造)
50
5.合成構造具偏心斜撐構架 50 二、構架系統
(此部分重新 編排-參見規 範表 3-1)
6.合成構造具特殊同心斜撐構架 50
1.韌性抗彎矩構架(SMRF) (1)鋼造
(2)鋼筋混凝土造 (3)合成構造 (4)具非結構牆
不限 不限 不限 不限 2.部分韌性抗彎矩構架(IMRF)
(1)鋼造
(2)鋼筋混凝土造(建議刪除)
20
NR(與 SEAOC99 與 IBC 相符,國內新 版 RC 構材設計規 範不允許採用) 三、抗彎矩構
架系統
3. 鋼造韌性桁架 50 1.剪力牆
(1)鋼筋混凝土造,具 SMRF
(2)鋼筋混凝土造,具非結構牆 SMRF (3)鋼造,具 SMRF
(4)鋼造,具非結構牆 SMRF
(5)磚石造Æ加強磚造,但具 SMRF
不限 不限 不限 不限 50 四、二元系統
2.斜撐系統
(1)鋼造偏心斜撐,具 SMRF (2)鋼造同心斜撐,具 SMRF
(3)鋼造偏心斜撐,具非結構牆 SMRF (4)鋼造同心斜撐,具非結構牆 SMRF 增加-挫屈束制支撐構架(比照鋼造偏 心斜撐)
不限 不限 不限 不限 不限
註:參見規範草案表 3-1
表2-42 建議對平面不規則性之限制
性能目標 不規則性
BSO EO1 EO2 1. 扭轉不規則性
無建議 無建議 無建議
(1) 1a-一般 (2) 1b-極度
無建議 無建議 NR
2. 具凹角 無建議 無建議 無建議
3. 橫隔版不連續性 無建議 無建議 NR 4. 面外之錯位性 無建議 無建議 NR 5. 非平行結構系統 無建議 無建議 NR
註:NR=不建議採用
表2-43 建議對立面不規則性之限制
性能目標 不規則性
BSO EO1 EO2 1. 勁度不規則性-
(1)軟層 (2)極軟層
無建議 不容許
無建議 不容許
NR 不容許
2. 質量不規則性 無建議 無建議 NR 3. 立面幾何不規則 無建議 無建議 NR 4. 抵抗側力的豎向構材立面內不連續 無建議 無建議 NR 5. 強度不連續性-弱層 無建議 無建議 NR
註:NR=不建議採用
另外,有關結構系統之消能降伏機制,因相關構材設計規範中已考慮,
故此處不必再另外限制,檢核不期望發生之破壞機制即可。