第三章 現行法規檢討
第二節 混合式構造之設計
基於使用上的需求，建築構造在某些狀況下必須使用到兩種(或兩種以上)的 結構系統。例如建築物上、下部分分別做為居住及停車用途時，上部結構可為木 構造，下部結構則可使用 RC 或鋼結構以提供足夠的承載力(見圖 3.1)；在若干地 震或風力載重較大的地區，業主亦常以 RC、鋼結構、或加強混凝土空心磚構造 作為建築物(整體或局部)之側向力抵抗系統(見圖 3.2)。由於國內現行法規對於混 合式結構之設計缺乏明確的規範，導致設計者無所適從。其中影響較大的項目除 了前述的建築物高度限制之外，亦包括結構分析使所使用之「載重組合」與「結 構系統韌性容量」(R 值)計算，因此以下即針對現行法規中有關後二者之規定進 行檢討。
圖 3.1 建築物上層為木構造、下層為鋼筋混凝土結構
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圖 3.2 建築物內部結構(承重牆及樓板)為木構造、外牆為磚構造
3.2.1 混合式構造之載重組合
有鑒於建築物設計載重之不確定性與結構型式 (木結構、鋼結構、RC 構造 等) 並無直接的關聯性，先進國家目前在建築法規上 (例如 IBC) 對於不同型態 結構物在設計載重 (包括荷重係數及載重組合) 上多半採用相同的規定(見表 3.3 及 3.4)，並據以制定對應之構材容許應力，因此在混合式構造中各部分之結構分 析可採用相同之載重組合。然而國內現行木構造規範中所規定之載重組合與其它 規範 (例如 RC 及鋼結構) 明顯不同(見表 3.3 及 3.4)，除可能出現設計載重組合 (現行木構造設計規範中所規定之設計載重組合源自日本法規)與構材容許應力 制定時所假設之載重條件不符合之情形外(現行木構造設計規範中所提供之木質 橫隔板與剪力牆容許應力係參考美國法規)，對於混合式構造 (建築物中部分採 用木結構、部分採用 RC 或鋼結構) 之設計(例如連結木構與混凝土構造之螺栓應 力計算)亦造成極大困擾。由於目前國內結構設計法規(例如 RC 及鋼結構)主要參 考美國規範，因此本研究建議在混合式構造中，若上部之木結構採用「框組式工 法」設計，在設計時應採用 IBC/ASCE 7 規定之載重組合(見表 3.3 及 3.4)。
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3.2.2 混合式構造之結構系統韌性容量
現行建築物耐震設計規範第 2.9 節中規定，若同一棟建築物具有不同結構系 統時:
任一樓層設計所用之R值(見表3.5)不得大於該方向其上樓層所用之R值(若該 層以上靜載重少於建築物全部靜載重百分之十者不在此限)(見圖3.3)
結構物之設計以下列兩種方法擇一使用：
1. 整個建築物以最小的R值設計(見圖3.4)
2. 符合2.1節所定義剛性建築物上具柔性建築物者，可依下列所述設計之：
(1) 視剛性建築物上之柔性建築物為獨立之建築物，採用適當之R值
(2) 下面剛性建築物視為獨立之建築物，採用適當之R值。柔性建築物傳入之地 震力，須將其總橫力以柔性建築之R值除以剛性建築物之R值的比例放大之 (3) 單方向有承重牆之建築物，另一方向採用之R值不得大於有牆方向之R值。
以上規定均源自 IBC (2018 UBC 中已刪除最後一項「單方向有承重牆之 建築物，另一方向採用之 R 值不得大於有牆方向之 R 值」之規定)，惟 IBC 中對 於結構系統設計地震力之計算係將彈性地震力直接除以 R 值，而現行規範則是 將彈性地震力除以「結構系統地震力折減係數」(Fu)後再視情況進行調整，因此 後者中之設計地震力與 R 值並無明確的比例關係。由於現行規範對於混合式構 造之 R 值與設計地震力之計算方式在學理上不盡完備，加上近年來 IBC 對於結 構系統之 R 值定義及數值進行了相當幅度的更新，建議主管機關可對建築物耐 震設計規範之相關規定進行修正。