4.1 模型基本架構
4.1.1 模型參數設定
在 SAP2000 軟體中所建立之束型框筒結構模型其各項參數、其結構桿件配置及樓 層平面配置方式如下：
(1) 模型高度為 1200 公尺高之方形束型框筒，結構樓層高度為 5 公尺(240 層樓)。
(2) 框筒結構底部面積選定以 240 × 240 (公尺2) 。 (3) 柱間距為 5 公尺(單邊 49 根柱)。
(4) 鋼材選用楊氏模數 E=2.04 × 107(Tonf/m2)、包松比(Poisson’s Ratio) 0.3。
(5) 柱斷面為箱型柱。斷面大小分為 1 × 1(公尺2)、1.5 × 1.5(公尺2)與 2 × 2(公尺2) ， 厚度為 10 公分之鋼板。
(6) 梁斷面則則分為以下幾種:
○1 工字梁，斷面大小：翼板(flange)寬 1 公尺，腹板(web)高 1.5 公尺，翼板、腹板 厚度 10 公分
○2 箱型梁，斷面分為 1.5 × 1(公尺2)、2 × 1(公尺2)與 2 × 1.5(公尺2)，鋼板厚度 10 公分。
(7) 假設為鋼性樓板，在 SAP2000 軟體中，設定節點束制，水平位移量為一致。
(8) 僅考量風力作用下結構的應力分部與位移情形，結構自重部份不加入考量。
(9) 樓層平面以美國芝加哥的希爾斯大樓(Sears Tower)的樓層平面配置作為範本並稍 做修改，將本次分析之模型分為三段:
○1 0~400 公尺 樓層平面以三乘三之九宮格框筒
○2 400~800 公尺 樓層平面縮減為十字型
○3 800~1200 公尺 中央單一框筒
(10) 外力施加為風力載重，風力載重的形式與大小根據規範計算方式獲得。計算時將
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受風面面積以高度方向 20 公尺為一區間分割，將每一區間所受風力，利用等效力 轉換，轉為等效節點力作用於矩形四角。風速部份，隨著高度上升，風速增加，
但 500 公尺以上風速成一定值，但隨高度增加，樓層配置改變，受風面積減少後，
風力隨高度減少。
4.1.2 施加風力之參數設定
根據建築物耐風設計規範與解說，為了選定一有效的設計風壓做為模擬結構受風 力荷載之情形，需要對設計風壓訂定各種假設條件情形，以期望得到與現時實際現況 相符之風力作用結果。根據建築物耐風設計規範與解說所規定，整體框筒結構為封閉 式建築物，其變動參數的使用設定如下
(1) 根據不同的地況情形依建築物所在位置及地表特性其耐風設計規範將之分為地況 A、地況 B、地況 C 三類，又不同的地況查表會得到不同的風壓使用參數值，所 以需要對建築結構所使用的地況做選擇，在此使用地況 A 其類型表示為在大城市 的市中心區域。參數特性為梯度高度 (gradient height)Zg為 500 公尺，表達意義為 風速在超過此高度後保持均勻分佈不再增加，其高度得到之風速稱為梯度風速 (gradient velocity)。
(2) 不同地點的基本設計風速V10
C 為中括號內字母表示其地況種類，一般地況假設 為 C 類型，代表意義為距離地表 10 公尺高度，且相對於 50 年回歸期之 10 分鐘的 平均風速，在此選用為台灣本島地區最大之 47.5 公尺風速區，單位為 m/s。(3) 用途係數 I 為因為不同的建築物在使用上的考量不同，為提高特定建築物受風速 之回歸期為 100 年大於基本設計風速對應之回歸期 50 年，訂定用途係數 I，在此 使用I 1.1。
(4) 風速壓q z
利用第三章 3.2 節之公式(3.2)求得，其中注意由於假設之地形無高低17
起伏變化，因此地形係數Kzt假設為 1。
(5) 陣風反應因子Gf 也根據第三章 3.2 節之公式(3.5)求得。
(6) 封閉式建築物抵抗風力系統所使用之設計風力其風壓係數為Cp，根據表格在此所 使用之Cp大小為 0.8。
4.2 水平側移比較
4.2.1 工字梁
圖 4-1 為 SAP2000 軟體中其束型框筒結構模型選用工字梁與箱型柱 1 × 1(公尺2)，
對結構梁的勁度作變動之側位移比較圖，在梁的勁度變化下，側位移的變化。在本次 分析中，梁 I 值變化選定為 10、30 及 50 倍。圖中 400 公尺與 800 公尺位置，在該高 度因為樓層平面配置改變，由於梁與柱的配置減少，0-400 公尺、400-800 公尺與 800 公尺以上這三個區間的結構勁度不同，位移曲線在這三段的斜率也相應改變。當 I 值 不放大的情況下，結構物的最大位移有 3.33 公尺，I 值放大 10 倍的情況下為 2.49 公 尺，放大 30 倍側位移為 2.40 公尺，而放大 50 倍時則為 2.37 公尺。
4.2.2 箱型梁(BOX)
圖 4-2 為 SAP2000 軟體中其束型框筒結構模型選用箱型梁與箱型柱 1 × 1(公尺2)，
對結構梁的勁度作變動之側位移比較圖，在梁的勁度變化下，側位移的變化。在 1.5 × 1 的梁斷面下，側位移為 3.05 公尺，2 × 1 的梁斷面下側位移為 2.60 公尺，而 2 × 1.5 的斷面下則為 2.54 公尺。
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4.2.3 帶狀桁架加勁 (Belt Truss)
圖 4-3 為利用選用斷面 1.5 × 1 之箱型梁，並且增加使用帶狀桁架加勁的方式，以 每 200 公尺做一次加勁，在 200 公尺(40F)、400 公尺(80F)、600 公尺(120F)、800 公尺 (160F)、1000 公尺(200F)與 1200 公尺(240)這些樓層位置，以該樓層與其相鄰之上下一 層樓，即 195 公尺、200 公尺與 205 公尺之位置以桁架方式加勁，往上之樓層同理。
在 SAP2000 中則將這些高度位置的梁，以勁度放大的方式作為替代。
圖 4-3 為 1.5 × 1 之箱型梁與勁度提升 50、100 及 150 倍的帶狀桁架加勁做為比較。
在不加勁的情況下側位移為 3.04 公尺，50 倍加勁時側位移為 2.93 公尺，100 倍加勁時 側位移為 2.91 公尺，而 150 倍為 2.90 公尺。
4.3 軸應力比較
4.3.1 梁勁度改變比較
在模型建立時，以希爾斯大樓為範本，因此在 0~400 公尺與 400~800 公尺的樓層平面中，
翼板端與腹板端皆分為內翼(腹)板(X=40 or Y=40)與外翼(腹)板(X=120 or Y=120)的情況。圖 4-4.至 4-13.為工字梁斷面，勁度變動下的翼板柱軸應力分佈比較圖，圖 4-14 至 4-22 為腹板柱 之柱軸力分部圖。
在 I=1 的圖形應力分佈曲線中，高度為 0m、400m 與 800m 的位置，在外翼板(X=120m) 的位置，都有正剪力延遲的現象發生，特別以高度 0m 處的位置，剪力延遲的現象較為明顯。
而在高度為 200m、600m 與 1000m 的位置，則出現負剪力延遲的現象。內翼板的部份也與外 翼板雷同。腹板的部份，600m 與 1000m 處的負剪力延遲現象較為明顯，相較於翼板部份則 是較不明顯。
隨著 I 值的提升，在剪力延遲較明顯的位置(如外翼板 0m 與 200m 位置)，剪力延遲的現 象有明顯的減少。
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圖 4-23 至 4-42 為梁斷面改使用箱型梁並變更斷面大小作柱軸應力比較。以箱型 梁斷面 1.5 × 1 (公尺2)為基礎，改變箱型梁斷面大小，其為工字梁 I 值變化的簡易 替代方案。因此在箱型梁的柱軸應力曲線上與工字梁的柱軸應力曲線並沒有太大的差 異。
4.3.2 柱斷面
圖 4-43 至 4-56 為改變高度 0 至 400 公尺外翼(腹)板，X 與 Y 方向 120、40、-40 與-120 公尺處位置的柱，即 0 至 400 公尺每個樓層中外圍柱 12 個特定位置；高度 400 至 800 公尺改變外翼(腹)板 2 端點柱，即 400 至 800 公尺每個樓層中改變 8 特定位置 的柱。800 至 1200 公尺部份則不做變更。
從圖形的比較，在軸應力的變化上，斷面加大後，應力都會下降，尤其以翼板端 的應力分部圖最為明顯。但是在圖形曲線上，三種柱斷面變更並沒有能夠對剪力延遲 效應有明顯的幫助。
腹板端的部份，在 Z=0m 的位置，我們可以看出來當特定位置的柱斷面積放大之 後，相鄰的柱軸應力都有加大的情形。圖 4-60、4-61 為將改變特定柱斷面模型下，將 1F 的聯接梁剪力繪出之圖形；由於每支梁桿件之剪力皆為一常數，因此取桿件中點之 剪力大小與所對應位置繪製。圖 4-60 與 4-61 中，在 40 公尺位置處可看到，在42.5 與37.5 的位置梁剪力會有大幅度的上升，主要因為40 公尺位置的柱在其對應的垂 直軸方向有聯接梁連接，因此40 公尺處的柱整體勁度會大於其兩側柱的勁度，也造 成此處剪力延遲現象更為明顯。
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