4.3 空構架案例分析
4.3.3 構架動力分析與檢核
以 ETABS 建立其結構模型，其中結構內牆與外牆皆以均佈靜載重方式作用 於性質為 Membrane 之樓版上；而活載重亦以均佈活載重方式作用在樓版上，考 慮剛域性質，不考慮 P-δ 效應。結構動力分析包含反應譜分析與歷時分析，首先 需依我國建築物耐震設計規範[3]建立其設計反應譜，反應譜分析結果依規範規 定：規則性建築物須將基底總剪力調整至靜力分析所得設計基底總剪力之 90%；
歷時分析所使用歷時曲線依 3.6 節原理，製作與設計反應譜相符之地震歷時曲 線，並依規範規定：至少採三組與 5%阻尼之設計反應譜相似之水平地震紀錄，
因此採用台灣 921 地震歷時資料，分別為 TCU015（茄苳國小）、TCU095（峨
意外扭矩 意外扭矩 意外扭矩 意外扭矩
為計算質量不確定性，應將地震力加在計算所得質心位置向左及向右偏移與 地震力垂直方向尺度百分之五的位置進行結構分析與設計，求得各樓層之意外扭 矩放大係數 Ax，其計算結果如表 4-6 所示，X 向與 Y 向之 Ax 與 Ay皆不需放大，
故 Ax=Ay=1.0。
表 4-6 意外扭矩放大係數
樓層
地震力 最大 最小 平均
Ax
作用方向 位移 位移 位移
(cm) (cm) (cm) Ay
P2F X 8.207 7.927 8.067 0.719
Y 8.039 7.326 7.683 0.760
P1F X 7.966 7.694 7.830 0.719
Y 7.697 7.016 7.356 0.760
RF X 8.068 7.106 7.587 0.785
Y 7.604 6.454 7.029 0.813
14F X 7.739 6.807 7.273 0.786
Y 7.271 6.158 6.715 0.814
13F X 7.293 6.408 6.850 0.787
Y 6.837 5.781 6.309 0.816
12F X 6.760 5.933 6.346 0.788
Y 6.328 5.342 5.835 0.817
11F X 6.151 5.393 5.772 0.789
Y 5.748 4.846 5.297 0.818
10F X 5.526 4.841 5.184 0.789
Y 5.157 4.342 4.749 0.819
9F X 4.922 4.308 4.615 0.790
Y 4.588 3.858 4.223 0.820
8F X 4.284 3.746 4.015 0.791
Y 3.988 3.349 3.669 0.820
7F X 3.611 3.155 3.383 0.791
Y 3.359 2.817 3.088 0.822
6F X 2.928 2.556 2.742 0.792 Y 2.724 2.282 2.503 0.822
5F X 2.237 1.950 2.093 0.793
Y 2.082 1.742 1.912 0.823
4F X 1.581 1.377 1.479 0.794
Y 1.475 1.233 1.354 0.824
3F X 1.005 0.873 0.939 0.795
Y 0.943 0.787 0.865 0.825
2F X 0.470 0.407 0.439 0.796
Y 0.447 0.372 0.410 0.825
振態與週期 振態與週期 振態與週期 振態與週期
經過模態分析後，由表 4-7 可得結構物 X 向、Y 向與 RZ 向三方向振態及其 振動週期，第一振態為 X 向，第二振態為 Y 向，第三振態為扭轉 RZ 向。
表 4-7 有效質量百分比
模態 振動週期 有效質量百分比
X 向 Y 向 RZ 向
1 1.553525 76.0034 0 0
2 1.49028 0 75.7331 0.0022
3 1.207098 0 0.0022 77.0977
層間相對位移檢核 層間相對位移檢核 層間相對位移檢核 層間相對位移檢核
依我國築物耐震設計規範【3】規定：在地震力 W
F S V IF
u m aD
u
= 2 .
4 作用下，
各樓層層間相對位移角不得超過 0.005。因此，在設計地震力作用下，其層間相 對位移角限制值應做適當修正，而本文設計地震力為避免中小度地震降伏控制，
層間相對位移角限制值修正為 0.005 /αy，其中 αy為起始降伏地震力放大倍數，
如表 4-8 所示，各樓層層間相對位移角皆小於 0.33%。
表 4-8 層間相對位移角
樓層 地震力 Drift
X(%)
Drift Y(%) 作用方向
P2F X 0.080 0.003
Y 0.002 0.114
P1F X 0.083 0.004
Y 0.003 0.119
RF X 0.100 0.005
Y 0.005 0.101
14F X 0.135 0.008
Y 0.008 0.131
13F X 0.162 0.010
Y 0.010 0.154
12F X 0.185 0.012
Y 0.012 0.176
11F X 0.192 0.012
Y 0.012 0.182
10F X 0.186 0.012
Y 0.012 0.175
9F X 0.196 0.013
Y 0.013 0.184
8F X 0.207 0.014
Y 0.014 0.194
7F X 0.210 0.014
Y 0.014 0.195
6F X 0.213 0.014
Y 0.014 0.198
5F X 0.202 0.014
Y 0.014 0.187
4F X 0.177 0.012
Y 0.012 0.164
3F X 0.165 0.012
Y 0.012 0.153
2F X 0.112 0.008
Y 0.008 0.106
4.3.4 結構配筋設計 結構配筋設計 結構配筋設計 結構配筋設計
本文所採用結構配筋設計程式為 DRAWRC，可利用 ETABS 程式分析與設 計後，所產生的後處理檔案進行配筋工作，其中鋼筋混凝土設計規範採用 ACI 318-99。為避免柱在地震時產生降伏，因此設計時以強度設計法來進行設計，其 梁柱接頭剪應力比（Joint Shear Stress Ratio）則需限制其值小於 1，其梁柱配筋 結果與檢核均符合上述規定。詳細梁柱配筋結果於附錄 C。並使用 ESTRC 接續 估算程式，求得其鋼筋量如下表 4-9 所示：
表 4-9 各樓層鋼筋估算結果
樓層 #4 鋼筋重 #8 鋼筋重 空構架鋼筋量
(tonf) (tonf) (tonf)
P1F 1.491 3.524 5.014
RF 1.845 3.904 5.749
14F 9.832 23.846 33.678
13F 9.788 24.085 33.873
12F 11.296 26.180 37.475
11F 12.149 28.034 40.183
10F 12.149 29.663 41.811
9F 12.387 33.137 45.525
8F 12.666 33.887 46.553
7F 12.859 35.755 48.613
6F 13.716 37.336 51.051
5F 13.716 37.950 51.666
4F 13.716 37.765 51.481
3F 16.004 39.037 55.041
2F 15.696 37.974 53.670
1F 14.146 34.171 48.317
淨重 183.454 466.249 649.703
耗損 5.504 27.975 33.479