減震消能結構設計原則上需要查核的基本資料與耐震設計相同,例 如:建築物概要、結構系統概要、設計依據、荷重計算、耐震結構構材 的模擬、結構平立面圖、設計範例、水浮力檢討等皆與耐震設計相同,
另外,對於接合設計、非線性分析等各方面的查核則可以參考第二章,
本章節僅針對減震消能元件以及結構分析時應用上常見的錯誤查核項 目說明。
第一節 設計依據
1.設計規範之使用是否合適
說明:目前國內有關含被動消能元件的設計尚未有正式的規範,因此,
結構設計者之減震消能設計往往是依據研究文獻、FEMA273 及 274、
我國含被動消能系統建築物設計規範草案、日本實務界設計方法、日本 免震構造協会「制振構造設計∙施工」等,不同的設 計者會採用不同的設計規範或文獻作減震消能結構設計。問題是文獻或 規範的設計需求,對於減震消能結構設計方法及要求不同,更何況減震 消能結構設計目前於我國實務界結構設計者並非屬熟悉的設計方法,故 現階段採用類似結構外審的方法審查減震消能建物是有必要的。此外,
即使我國已有含被動消能系統建物規範草案,然其原理及應用目前尚非 普遍,姑且不論靜力分析、反應譜分析等方法設計者是否真得瞭解及應 用是否正確,像是規範中提及消能元件設計考慮因素,例如:消能元件 温度、疲勞、裝置誤差、耐久性、多重分析等因素與定義,如何反應於 減震消能結構分析之中,我國目前實務界大部分設計者可能都不是很清 楚,換言之,即使採用的設計規範合宜,但設計者是否真得正確應用,
尚必須依靠具有專業實務設計經驗者或審查單位進一步查核。
第二節 被動消能元件
1.油壓消能元件查核
說明:消能元件一般查核項目如下:
(1)構造形式:斜撐型、柱型、剪力型、間柱型、壁式等。
(2)概要說明、構造及特點。
(3)減衰材料:石油系作動油之比重、引燃點、黏度、使用温度範圍等。
(4)安裝方法:鉸接合、球面軸承等。
(5)標準防鏽材料及方法。
(6)基本力學特性:阻尼力與速度關係圖、等值勁度、等值阻尼、最大阻 尼力等。
(7)遲滯迴圏特性:理論與實驗遲滯迴圏特性。
(8)消能元件內部勁度。
(9)各種相依性:振動頻率、温度相依性等。
(10)耐久性:耐久前的阻尼系數、耐久後之阻尼系數、變化率、連續返 覆振動、熱效應、經年劣化、耐熱耐寒等。
(11)極限狀態力學特性:變位極限、速度極限等。
(12)製品誤差:最大阻尼抵抗力、等值阻尼系數、剛性、極限變形等誤 差。
(13)消能元件模擬的方法:Maxwell 模型、純阻尼抵抗力特性等。
2.黏性消能元件查核
說明:消能元件一般查核項目如下:
(1)構造形式:斜撐型、柱型、剪力型、壁式等。
(2)概要、構造及特點。
(3)減衰材料:高分子材料之比重、引燃點、黏度、使用温度範圍等。
(4)安裝方法:高拉力螺栓、摩擦接合等。
(5)標準防鏽材料及方法。
(6)基本力學特性:阻尼力與速度關係圖、等值勁度、等值阻尼、最大阻 尼力等。
(7)遲滯迴圏特性:理論與實驗遲滯迴圏特性。
(8)消能元件內部勁度。
(9)各種相依性:振動頻率、速度振幅、連續返覆振動、温度等相依性。
(10)耐久性:耐熱、耐寒、耐候、耐水、經年變化等。
(11)極限狀態力學特性:變位極限、速度極限、最大阻尼力、疲勞極限 等。
(12)製品誤差:最大阻尼抵抗力、剛性、極限變形、尺寸等誤差。
(13)消能元件模擬的方法:Maxwell 模型、
F
=CV
α等。3.黏彈性消能元件查核
說明:消能元件一般查核項目如下:
(1)構造形式:斜撐型、壁式、間柱、剪力型等。
(2)概要、構造及特點。
(3)減衰材料:橡膠黏彈性體、軟化點。
(4)安裝方法:高拉力螺栓、摩擦接合等。
(5)標準防鏽材料及方法。
(6)基本力學特性:等值勁度、損失系數、等值阻尼定數、儲藏勁度、儲 藏彈性率、損失彈性率等。
(7)遲滯迴圏特性:理論與實驗遲滯迴圏特性。
(8)各種相依性:振動頻率、變位振幅、温度等相依性。
(9)耐久性:耐紫外線、耐水、耐藥品性、耐火、經年變化等。
(10)極限狀態力學特性:最大變位振幅、疲勞極限等。
(11)製品誤差:儲藏彈性率、損失係數等。
(12)消能元件模擬的方法:Kelvin 模型、儲藏彈性率及損失係數為振動 頻率、温度的函數。
4.位移型消能元件查核
說明:消能元件一般查核項目如下:
(1)構造形式:斜撐型、間柱、壁式、剪力型等。
(2)概要、構造及特點。
(3)減衰材料:低降伏鋼材 LYP100、LYP160、LYP225、使用温度等。
(4)安裝方法:高拉力螺栓、摩擦接合等。
(5)標準防鏽材料及方法。
(6)基本力學特性:初期勁度、降伏力、二次勁度、最大降伏力等。
(7)遲滯迴圏特性:理論與實驗遲滯迴圏特性。
(8)各種相依性:應變速度、温度、連續返覆振動等相依性。
(9)耐久性:防鏽對策。
(10)極限狀態力學特性:最大變位、疲勞極限等。
(11)製品誤差:降伏力、勁度、尺寸誤差等。
(12)消能元件模擬的方法:力與變形之關係曲線為雙線性或三線性模擬 等。
第三節 設計性能目標
1.設計性能目標是否至少符合規範規定
說明:我國規範有關消能建築設計基本原則,對所有消能建築,要求在
中小地震下須完全保持彈性,且非結構元件無明顯損壞,其意謂中小地
的方法。若採用減震消能結構設計時,則地表加速度係數Zd
⎟⎟ ⎠
⎜⎜ ⎞
⎝
= ⎛
uM uD
d
F
ZI F
ZI Z ZI
4 . , 1 4 . , 1 5 . max 3
Zd 乘上相諧合後之地震波,而後地震波再由基面輸入,可以求得構材 內力,當要做結構設計時,再將各構材內力除以αy則可以得到桿件設計 內力,最後再以載重組合做結構設計。