第四章 案例分析
第四節 案例三
一、案例基本資料
案例三主要用途為辦公室，結構系統於 X 方向及 Y 方向皆為抗彎構架系統。
建築物總樓層數為 14 層，及屋突層；2F 至 5F 層高度分別為 6.95m、6.45m、5.4m、
4.95m，6F~14F 及屋突層皆為 4.5m，建築物平面圖與立面圖如圖 4. 25 與圖 4.26 所示，梁柱尺寸如表 4.23 案例三結構尺寸表 (單位：mm)所示。
表 4.21 案例三結構基本資料表
結構基本資料概述 地上 14 層，總樓地板面積 24449.88m2
構造種類 鋼構造
平面配置 不規則形
X 向尺度 60.6m
Y 向尺度 33.1m
韌性容量 R=4.8
週期經驗公式 T=0.07hn0.75
使用用途 辦公室，用途係數 I = 1.25
地質概述 臺北一區
建築物高度
PF：5m 6F~RF：4.5m
2F~5F： 6.95m、6.45m、5.4m、4.95m
樓層面積 PF：399.84 m2 2F~RF：1717.86 m2
【資料來源：本研究製作】
88
H 600x300x13x24、H580x300x12x17 H580x300x12x17、H 600x200x10x15 H 600x200x10x15、H690x300x13x20 H700x300x13x24、H790x300x14x22 H800x300x14x26、H810x300x16x30 H900x300x16x28、H 910x300x18x34 H 918x303x19x37、H 500x220x13x15 14F、RF 柱尺寸 □ 500x500x19、H490x300x11x18
11F~13F 柱尺寸 □ 600x600x22
8F~10F 柱尺寸 □ 700x700x25、□600x600x22 5F~7F 柱尺寸 □ 750x750x32、□600x600x25
3F、4F 柱尺寸
□ 750x750x40、□600x600x32
、□750x750x50
1F、2F 柱尺寸
□ 750x750x50、□600x600x36
、□750x800x50
【資料來源：本研究製作】
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圖 4. 25 案例三平面圖
【資料來源：本研究製作】
圖 4.26 案例三立面圖
【資料來源：本研究製作】
69564554049510@450500
90
二、耐震能力詳細評估
1.結構分析模型建立茲根據之基本結構資料，建立之 3D 模型如圖 4. 27 所示。其中，本分析案 例不考慮結構與土壤互制作用，並假設梁柱接點為完全剛性接合，樓板則使用結 構分析軟體內建版殼元素模擬。
圖 4. 27 案例三 3D 模型圖
【資料來源：本研究製作】
2.計算地震最小設計總橫力
結構物沿東西向受地震之最小設計水平總橫力V，避免韌性較佳之建築物在 地震不大時即產生降伏之設計地震力V*，避免建築物在最大考量地震下崩塌之設 計地震力VM，三者計算如(4. 1)~式(4. 3)計算。
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表 4.25 案例三最小設計水平地震總橫力與地震力豎向分配
用途係數 I 1.25
地盤種類 臺北一區
工址短週期設計水平譜加速度係數SDS 0.6 工址短週期最大考量水平譜加速度係數SMS 0.8
起始降伏地震力放大倍數αy 1.2
結構系統韌性容量 R 3.2
容許韌性容量Ra 2.1
結構基本振動週期 T 2.139 sec
結構系統韌性容量Fu 2.1
建築物總重量 W 18448.68 tf
最小設計水平總橫力Vd 3754.62 tf 避免中小度地震降伏之設計地震力V* 3153.88 tf 最大考量地震下之設計地震力VM 3285.29 tf 最小設計水平地震總橫力 V 3754.62 tf
【資料來源：本研究製作】
計算過程如表 4. 25 所示，求得之最小設計地震總橫力為 3754.62tf。因本案 例結構週期 T 大於 0.7 秒，因此頂層外加集中橫力F 可由式(4. 4)計得為 439.25 tf。t 地震力豎向分配公式如式(4. 5)所示，由此式即可求得各樓層須施加之地震力如 表 4. 26 所示。
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表 4.26 案例三地震力豎向分配表
樓層 高度(m) 重量(tf) 地震力(tf) RF 4.5 1505.52 481.23
14F 4.5 1233.39 368.44
13F 4.5 1236.42 343.48
12F 4.5 1236.42 317.61
11F 4.5 1254.72 296.06
10F 4.5 1259.67 270.87
9F 4.5 1260.4 244.66
8F 4.5 1288.09 223.08
7F 4.5 1290.11 196.44
6F 4.5 1290.53 169.51
5F 4.95 1348.87 148.95
4F 5.4 1362.31 119.08
3F 6.45 1428.05 88.97
2F 6.95 1454.22 46.99
【資料來源：本研究製作】
3.靜力分析與構件塑鉸特性分析
取結構物承受靜載重加上二分之一活載重之載重組合為地震時之垂直向受 力條件進行靜力分析，利用結構分析軟體將靜力分析結果以.mdb 檔與.e2k 檔匯 出，取得各構件之斷面特性與軸力，透過 4.2 節塑鉸分析輔助程式即可分析計算 各構件之塑鉸特性。
93
94
圖 4. 29 階段 2 斜撐塑鉸行為
【資料來源：本研究製作】
4.側推分析
非線性靜力分析需定義建物之控制點，於此建議將建物屋頂之質量中心視為 控制點，屋突不應視為屋頂，控制點的位移即用以反應地表震動的影響。非線性 靜力分析地震時之垂直向受力載重為靜載重及 1/2 活載重，樓層側向力如表 4. 26 所示。
4.1. 階段 1 側推分析結果
階段 1 側推分析結果之力對位移關係圖(容量曲線)如圖 4. 30 所示，容量震 譜曲線如圖 4. 31 所示，而建築物極限狀態之塑鉸發展情形則如圖 4. 32 所示。
11θy
14θy
16θy
13θy
−
pn
0 6p. n
1 25p. n
0 2p. cr
−
A B
-B
C
D E
-E -D -C
95
Capacity Curve
0
Capacity Spectrum
96
圖 4. 32 案例三階段 1 (Y=2760cm)極限狀態之塑鉸發展情形
【資料來源：本研究製作】
4.2.階段 2 側推分析結果
階段 2 側推分析結果之力對位移關係圖(容量曲線)如圖 4. 33 所示，容量震 譜曲線如圖 4. 34 所示，而建築物極限狀態之塑鉸發展情形則如圖 4. 35 所示。
圖 4. 33 案例三階段 2 力對位移關係圖
【資料來源：本研究製作】
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
基底剪力(kgf)
位移( cm)
Capacity Curve
97
圖 4. 34 案例三階段 2 譜加速度對譜位移關係圖
【資料來源：本研究製作】
圖 4. 35 案例三階段 2 (Y=2760cm)極限狀態之塑鉸發展情形
【資料來源：本研究製作】
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
0 20 40 60 80 100 120 140
譜加速度(g)
譜位移( cm)
Capacity Spectrum
98
Capacity Curve
0
Capacity Spectrum
99
圖 4. 38 為案例三階段 1 之耐震性能目標檢核圖，由此圖可得之案例三階段 1 的PLA*(達彈性限度)EPA為 0.1446g，PLB*(達容許韌性容量性能狀態)EPA為 0.2113g，PLC*
根據 4.4.3.2 節
(達韌性容量)EPA為 0.2636g。
圖 3. 27(a)，案例三階段 1 各性能狀態之標準如表 4. 27 所示，
Performance Target
100
Capacity Curve
0
Capacity Spectrum
101
圖 4. 41 為案例三階段 2 之耐震性能目標檢核圖，由此圖可得之案例三階段 2 的PLA*(達彈性限度)EPA為 0.1587g，PLB*(達容許韌性容量性能狀態)EPA為 0.3557g，PLC*
根據 4.4.3.2 節
(達韌性容量)EPA為 0.5369g。
圖 3. 27(a)，案例三階段 2 各性能狀態之標準如表 4. 28 所示，
Performance Target
102
三、耐震能力初步評估
案例三根據第一案所研擬之鋼結構耐震能力初步評估方法進行評估。圖 4. 42 為建築物初步評估表，建築物 475 年地震回歸期耐震能力為 0.188 g 未符合耐震 標準IA ；2500 年地震回歸期耐震能力為 0.287g，未符合耐震標準475 IA2500。
圖 4. 42 案例三初步評估表
【資料來源：本研究製作】
四、初步評估與詳細評估結果比較
案例三耐震能力初步評估結果Ac與耐震能力詳細評估結果PLB* 表 4.
29
相比，如
、表 4. 30 所示，兩者耐震能力評估結果相當接近。
103
表 4.29 案例三初評與詳評耐震能力比較 初評耐震能力
Ac
詳評耐震能力 PLB*
耐震標準 A475 階段 1 0.188g 0.2113g 0.24 g 階段 2 0.188g 0.3557g 0.24 g
【資料來源：本研究製作】
表 4.30 案例三初評與詳評耐震能力檢核
初評耐震能力檢核 詳評耐震能力檢核
階段 1 AC1>IA475(NG) PLB*>A475 (NG) 階段 2 AC1>IA475(OK) PLB*>A475 (OK)
【資料來源：本研究製作】
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