消能補強 一、一般原則

消能補強為進行地震輸入能量之分配，以消釋地震輸入結構物能量的方式，避 免結構構材受損。透過適當的構材配置，使地震能量獲得合理的分配，以避免結構 主體受損，是此結構耐震補強的目標。消能補強設計時應先確認以下之設計規劃原 則:

(1) 確認既有上部結構與基礎於耐震性能點下之性能水準(損壞狀態)，並確保所選之 性能水準可合乎要求。

第四章 結構系統補強

(2) 耐震性能水準之驗證應根據消能補強元件之合理數值模型，採用非線性動力分 析來確認其補強效果。

(3) 傳遞消能元件作用力之構材與接頭需保持在線彈性範圍，且既有結構之耐震性 能水準需維持在所設定之範圍內。

(4) 施工之可行性確認，及對周遭環境影響之評估。

(5) 訂定建築物補強後其消能元件之檢查與維護管理計畫。設計時須考慮消能元件 可進行定期檢查及必要之置換等維護工作。

(6) 若消能補強建築採用位移型消能元件，須在規範所規定之中小度地震作用下，

主結構體及消能元件皆不得產生降伏。

(7) 消能補強建築須按其消能元件之有效阻尼比，計算出規範之中小度地震之設計 地震力，並檢核其在中小度地震作用下，各樓層層間相對側向位移角不得超過 0.005，計算位移時應計及平移與扭轉位移。

(8) 消能元件及其附件須經可信之研究並證實於使用年限內不得有疲勞損壞，元件 若會因低週數疲勞而產生破壞，則其於設計風力下元件必須保持在彈性範圍之內。

(9) 消能系統須具有適當之防火保護，使其防火時效與建築物之柱、梁、牆、樓版 或其它構材之防火時效一致。

消能補強元件之配置應滿足以下之規定:

(1) 補強建築物之某一樓層若提供超過 4 組以上之消能元件於其主軸方向，且至少 有 2 組配置在樓層剛心之兩側時，則所有消能元件須能承受耐震評估性能點下所對 應之力的 1.3 倍。

(2) 在建築物之某一樓層之主軸方向若只提供少於 4 組之消能元件或在樓層剛心之 兩側配置少於 2 組時，則所有消能元件須能承受耐震評估性能點下所對應之力的 1.5 倍。

(3) 在上述(1)與(2)點之力量下，位於消能元件間傳遞作用力之構材與接頭須適當設 計使其保持在彈性範圍內。

對依照線性靜力與非線性靜力分析規定設計之消能元件補強結構，可選擇以非 線性動力分析進行檢核其耐震性能。消能補強設計之非線性動力分析規定建議如下:

鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬

(1) 補強建築物之動力分析若以非線性歷時分析法進行時，非線性歷時分析時須以 消能元件之遲滯模式為之。所輸入之地震記錄，至少取三個與設計反應譜相符之水 平地震記錄，其應能確切反映工址設計地震(或最大考量地震)之地震規模、斷層距 離與震源效應。針對任一個水平地震紀錄，其5%阻尼反應譜於0.2TeD(TeM)至 1.5TeD(TeM)週期範圍內任一點之譜加速度值不得低於設計(最大考量)譜加速度值之 90%及於此週期範圍內之平均值不得低於設計(最大考量)譜加速度值之平均值，其 中TeD (TeM)為消能建物於設計地震(最大考量地震)下之有效振動週期。

(2) 若使用七組、或更多組的地震加速度歷時，所得反應的平均值可作為設計之用。

(3) 若消能元件之性質相依於運作頻率、操作溫度(含因運作所造成之溫度上升)、變 形(或應變)、速度、支承載重及雙向載重等因素，則於非線性動力歷時分析時須計 及此些因素之影響。由於影響因素眾多，所以須進行多次不同之分析以確定消能元 件之可能反應值，建築物及消能元件須以多次不同分析之最大反應來加以設計。

(4) 構架本身若有產生阻尼力，分析及設計構架時須包含此一阻尼力；桿件之作用 力歷時須以桿端位移及速度來推估。

(5) 含消能元件之建築物之許可反應，消能元件之穩定反應具有關鍵性，因此，消 能元件用於設計地震及最大考量地震分析時，其力及位移性質須經由實體試驗資料 來決定。

(6) 輸入之地震紀錄，以工址附近之紀錄為佳。地震紀錄在長周期（T_eD）範圍之反 應譜，應考量土壤之長周期反應特性。

二、液態黏性阻尼器之消能補強

液態黏性阻尼器的週期反應與運動速度相關；也可能與運動的頻率與振幅相 關；通常與運轉溫度(包括受激引致之溫度上升)有關。液態黏性阻尼器可能在高頻 反覆載重時呈現些許勁度。當線性液態黏性阻尼器在 0.5f1至 2.0f1的頻率範圍內呈 現勁度時(f1為補強結構之主要頻率)，則必須模擬為液態黏彈性元件。

當液態黏滯元件在 0.5f1至 2.0f1的頻率範圍內呈現無勁度時，其受力可表示為：

 

D C

F  ₀  sgn^  (4-13) 其中，C0為該元件之阻尼係數， 為該元件的速度指數，D^ 為該元件兩端點的相對

第四章 結構系統補強

鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬

第四章 結構系統補強

鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬

尼器組數、裝設位置、設計溫度與剪力應變。

步驟(2): 進行 Pushover analysis

步驟(3): 假設在最大需求地震作用下，等效黏滯阻尼比之值 步驟(4): 以容量震譜法求得性能點

步驟(5): 將性能點對應之各層層間變位求出，及計算有效阻尼比 步驟(6): 檢核阻尼器最大變形須小於容許變形規格

步驟(7): 檢核黏彈性阻尼器之最大軸力

步驟(8) 檢討各阻尼器於考量地震下之容量及檢討消能元件間傳遞作用力之構材與 接頭在線彈性範圍之內

四、其他遲滯消能系統

所有其他消能元件，應當利用公認的力學原理或直觀現象模型加以模擬與分析 設計。此模型必須能夠充分地描述該元件在所有的作用源(如重力、地震力、熱源 等)作用下的受力、速度及位移反應。

第五節 其他補強技術