耐震設計必須同時考慮勁度、強度與韌性以滿足不同回歸期地震發 生時對於使用性、安全性與經濟性的要求。SCBF 依據耐震規範設計之 目的在於藉由斜撐挫屈與拉力降伏提供足夠之非線性變形時，應考慮之 項目分述如下:
彈性分析與設計與檢核
彈性分析的目的在使結構體具有基本的強度與勁度，特殊同心構架 之設計，首先必須進行静載重、活載重、風力與地震力等設計載重之彈
性分析，變位檢核與載重組合的強度檢核，其中基本設計風力一般使用 50 年回歸期風速對應之等值静力作為容許應力設計之基準，耐震規範設 計之基本原則，係使建築物結構體在中小度地震時保持在彈性限度內；
設計地震時容許產生塑性變形，但韌性需求不得超過容許韌性容量。最 大可能地震時韌性未用完而結構不倒塌，法規地震力則分別依據回歸期 約 30 年、475 年、2500 年等三階段設計地震發生時，結構維持彈性，
發揮部份韌性與發揮最大韌性容量時之非彈性反應譜加速度值之大值 計算等值基底剪力與豎向分配。
其中彈性變位的檢核主要是避免非結構牆過早損壞而影響使用性 一般均以層間位移角不大於 5/1000 作為限制標準，而層間位移角計算的 概念源於剪力屋架的變形控制概念，針對斜撐構架系統而言，有一部分 側向變形來自柱軸力變形造成之整體撓曲變形 其中部分撓屈變形又屬 不會對牆造成影響的剛體旋轉 故以層間位移角進行斜撐構架勁度檢核 的方式，相對於 SMRF 而言較為保守，故高層建築有時可以使用有效層 間位移角的概念予以檢核。
雖然 SCBF 是以較小的地震力進行彈性分析為主，但其變形能力必 須以最大考量地震下之位移反應作為設計考量，早期規範的邏輯是希望 藉由限制整體挫屈以尋求可靠的行為，目前規範綜合相關的反復試驗與 分析研究結果 認為只要 SCBF 能避免發生因局部挫屈，失穩與接合斷
裂造成的脆性破壞則發生斜撐整體挫屈與拉力降伏的模式可以提供 SCBF 足夠的韌性，因此符合此彈性分析階段之構件尺寸係僅滿足基本 強度與勁度需求 須再經後續之耐震韌性設計檢核後才能確認構架尺寸 符合特殊同心斜撐構架之需求，同時細部設計應符合相關規定才能確保 構件與接合之變形能力與韌性。
耐震韌性設計
結構於大地震發生時允許構件進入非線性但系統必須仍然穩定，由 於目前的設計實務仍以彈性分析為主，規範也提供等值彈性設計載重以 彈性分析使用，在不進行非線性分析的前提下，耐震規範要求採用韌性 設計或檢核的方式以期結構具有對應的韌性容量。首先依據構件受力特 性與系統穩定需求；選定非彈性階段產生塑性的構件、進行韌性設計使 其具有最低極限強度等級並確認其消能變形能力符合地震變位之需 要。因此前述彈性分析設計的結果必須通過構件間極限強度的比較或依 據消能構件達到極限強度的條件修正相鄰構件的設計，才能確保所選定 的消能構件為具有較低極限強度的弱桿件，當進入非線性時周邊構件仍 具足夠強度與勁度以維持狀態的穩定而不致破壞，而提供系統所需耐震 韌性的弱桿件，其消能能力則與其進入非線性後的強度、變形能力及消 能體積相關，鋼結構降伏後因具強度穩定持續一定變形不破壞與形成較 大塑性區域的特性而屬於最佳的消能機制。以梁柱構架系統為例，非線
性變形與消能韌性即設定由梁端產生塑鉸所提供，因此構架基本彈性分 析設計後，另需進行”強柱弱梁”的檢核與必要修正，以確認大地震時塑 鉸形成於強度相對較弱的梁端。針對 SCBF 而言，規範設定斜撐為系統 中作為耐震消能的弱桿件，耐震設計除應考慮斜撐構件達到最大設計強 度時的構架強度 也須考慮承壓斜撐挫屈與受拉力斜撐降伏時之系統平 衡與穩定需求，相關檢核項目如下:
1. 特殊同心構架系統應具承受垂直載重完整立體構架，以斜撐 構架抵禦地震力。如與特殊抗彎矩構架（SMRF）合為二元 系統時應具特性為(1) 具完整立體構架以受垂直載重。(2) 以 斜撐構架及特殊抗彎矩構架（SMRF）抵禦地震力，其中抗 彎矩構架應設計能單獨抵禦25%以上的設計地震力。(3) 抗彎 矩構架與剪力牆或斜撐構架應設計使其能抵禦依相對勁度所 分配到的地震力。(建築物耐震設計規範及解說. 2011)
2. 斜撐斷面寬厚比應符合耐震要求以避免塑鉸形成時局部挫屈 引致裂縫延伸，並應防止淨斷面積斷裂。
3. 計算不大於1/10面寬範圍內所有斜撐承受水平力之總和，其 中受拉斜撐所承受的水平力佔該範圍所傳遞的水平力至少應 達30%但不大於70% (AISC,2010) ，此規定之目的為壓力挫 屈為最早發生的極限狀態 而由於斜撐彈性挫屈後之強度與 勁度大幅折減，為了減緩個別構架受到斜撐構件挫屈的影 響，斜撐除了滿足基本彈性分析所需的強度外，斜撐配置時 必須考慮側向力作用下分別承受拉力與壓力的斜撐比例不致
相差太大，以確保整體斜撐構架系統反復載重作用下的各方 向強度與韌性的均衡性。
4. V型斜撐與倒V型斜撐相交的梁在柱與柱之間必須連續並滿 足無支撐長度之規定，並至少於兩斜撐相交位置的梁翼提供 一組側向支撐或使梁具有足夠的側向勁度與強度以滿足斜撐 端點面外側撐之需求。 (AISC,2010)
5. 特殊同心構架中之梁柱與接合的強度應同時考慮圖2.1拉壓 斜撐達到設計預期強度與受壓斜撐發生挫屈之兩種極限狀態 (1)拉壓斜撐同時達到預期的最大強度。(2)受拉斜撐達到最大 強度等級而受壓斜撐承受挫屈後殘餘壓力強度或保守不計強 度(AISC,2010)。此規定之考量為彈性階段時， SCBF承受側 力作用時，斜撐構架的部分像桁架傳力系統，地震引致的最 大載重發生於拉壓斜撐同時達到最大強度，而梁主要承受軸 力，一旦地震較大而壓力強度因斜撐挫屈而下降時，斜撐及 其接合必須提供所需非線性變形而不致斷裂，相接之梁與接 合板則必須承受斜撐拉壓載重不平衡所產生的剪力與對應彎 矩，以確保斜撐挫屈後相鄰構架之穩定需求。
A. 接合細部要求
雖然鋼結構的材料具有韌性，但是局部挫屈瑕疵或幾何不連續都會 形成應力集中的現象，局部受拉應力而韌性不足時就會發生裂縫延伸的 情形，過去幾次大地震後的破壞研究顯示，鋼結構的非線性變形能力也 有限度，而與材料受力特性、設計邏輯與施工相關，相關規範條文並據
以修訂。藉由韌性設計可以確保消能構件具有最低的強度等級與要斜撐 挫屈前後的強度力平衡需求，但仍需確認消能構件與接合具有足夠的變 形能力以符合大地震下的位移需求，由於目前規範中SCBF採用弱斜撐-強接合板的設計方式，強度階級最低的是斜撐的整體挫屈強度，並確保 斜撐提供大地震下構架側向位移所對應的軸向變形能力，相關的文獻已 就斜撐構件強度與變形關係及局部挫屈、斷裂起始等極限狀態進行研 究，規範條文並已就相關建議檢討修正，其中斜撐拉力降伏可以提供足 夠的側向位移所對應的軸向變形，而斜撐挫屈也可以有條件提供側向變 形之所需，當斜撐面外挫屈時，斜撐兩端有轉動之趨勢，兩端點並依其 束制特性形成對應彎矩，當斜撐中央與斜撐兩端(接合板)達到撓曲塑鉸 而不斷裂則形成破壞機構，因此受壓斜撐所提供的韌性主要來自塑性鉸 形成過程的能量消散，而所提供的非線性變形則由挫屈面外變形所造成 的軸向縮短量，為使端點可以形成塑鉸，AISC之耐震設計規範要求接合 板除應依據斜撐的最大拉壓強度設計外，斜撐端部的接合尚需在斜撐挫 屈時具相應變形而不斷裂的能力，並提出下列兩種方式供選擇:
1.斜撐接頭依據斜撐的預期彎矩強度設計，端部束制後接頭的轉角 需求可以由斜撐構件本身提供。
2.斜撐接頭依據斜撐挫屈時之轉動需求設計，接合端點提供類似塑 性鉸的變形機制。規範採用Astaneh教授之建議，如圖1.4所示；斜撐端
點產生塑性鉸時，會在垂直於斜撐軸線的方向產生直線的彎折線，此一 彎折線會通過接合板與梁或柱相接的束制點，斜撐接合末端必須遠離此 一彎折線2t的間距，實務之建議則為2t+1〞此一細部在於確保彎曲降伏 線可以平行於斜撐末端形成並具有足夠的塑性轉動能力而不致撕裂。圖 2.2則為符合此ㄧ細部要求的斜撐強度變形曲線分析例(ANSYS)。
惟Astaneh教授試驗所用的接合板係單側與梁翼相接的型式(如圖 1.3)， Cheng and Hu (1987) [16] ，針對兩側與梁柱翼板或加勁板相接之 接合板進行試驗，發現當斜撐端部符合Astaneh教授之建議時 斜撐端點 可以提供面外轉動而不致撕裂的變形能力 但當斜撐端部延伸至直線彎 折線以內的接合板時，斜撐挫屈所引致的端點轉動雖未造成直線的彎折 模態，但其變形能力仍佳而接合板之外端並未發現撕裂的情形，且接合 板的壓力強度同時提高，又基於試驗結果顯示接合板頂端側向位移受到
惟Astaneh教授試驗所用的接合板係單側與梁翼相接的型式(如圖 1.3)， Cheng and Hu (1987) [16] ，針對兩側與梁柱翼板或加勁板相接之 接合板進行試驗，發現當斜撐端部符合Astaneh教授之建議時 斜撐端點 可以提供面外轉動而不致撕裂的變形能力 但當斜撐端部延伸至直線彎 折線以內的接合板時，斜撐挫屈所引致的端點轉動雖未造成直線的彎折 模態，但其變形能力仍佳而接合板之外端並未發現撕裂的情形，且接合 板的壓力強度同時提高，又基於試驗結果顯示接合板頂端側向位移受到