鋼材料具有良好的強度、勁度與延展性特色，故鋼構架為近幾十年 來 最 常 見 之 高 樓 建 築 系 統 。 常 見 的 鋼 骨 耐 震 構 架 有 特 殊 彎 矩 構 架 (Special Moment Frames, SMFs) 、 特 殊 同 心 斜 撐 構 架 (Special Concentrically Braced Frames, SCBFs) 與偏心斜撐構架 (Eccentrically Braced Frames, EBFs) 。最新之 2005 年 AISC 耐震規範 (AISC 2005b) 則加入了挫屈束制斜撐構架 (Buckling-Restrained Braced Frames, BRBFs) 與特殊鋼板剪力牆 (Special Plate Shear Walls, SPSW) 兩種耐震系統。
同心斜撐構架主要以斜撐構材抵禦地震力，其非彈性側向反應仰賴 著斜撐構材、接合與構架桿件，而構架側位移除可有效被控制外，亦比 抗彎構架系統小，此為其主要優點；並且梁與柱構件的尺寸將可減小，
亦有經濟上的優點。AISC 對同心斜撐構架的分類區分為二種，為特殊 同心斜撐構架 (SCBF) 與普通同心斜撐構架 (Ordinary Concentrically Braced Frame, OCBF)。兩者的區別在於特殊同心斜撐構架於抵禦地震力 時，期望能有可觀的非彈性變形能力。因而SCBF 之斜撐構材受壓挫屈 後則有比OCBF 較少的強度衰減與較好的韌性行為。圖 1.1 所示為一般 常見的同心斜撐構架型式。
美國同心斜撐構架的設計與國內不盡相同，尤其佔多數的為中低層 建築物。此類同心斜撐構架之斜撐構材大多採用較輕型的構件，如圓型 鋼管、矩(方)型鋼管、角鋼或槽型鋼，如 圖 1.2 所示，故以往斜撐之試 驗亦大多著重於上述輕型構件。AISC 規範亦依據此類之試驗結果而訂 定。1994 年美國加州北嶺地震後發現有同心斜撐之斜撐構材挫屈與斷
哥地震亦皆有同心斜撐構架遭地震破壞的例子 (Khatib et al. 1988)。因而 北嶺地震後除了對特殊彎矩構架進行大規模的研究外，同時亦積極檢討 與發展各類耐震構架，對於同心斜撐構架的研究亦積極進行中。
特殊同心斜撐構架依國內建築物耐震設計規範 (2005) 結構系統之 分類為構架系統，此構架系統具承受垂直載重完整之立體構架，並以斜 撐構架抵禦地震力。地震時，當斜撐構架進入非彈性變形或破壞，垂直 載重可由承受垂直載重完整立體構架承擔，以避免構架的倒塌。國內同 心斜撐構架的設計主要為與抗彎矩構架合為一的二元結構系統。二元結 構系統的特性在於以斜撐構架及抗彎矩構架抵禦地震力。抗彎矩構架與 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，其中抗彎矩 構架應設計能單獨抵禦25%以上的設計地震力。
結構系統韌性容量R 值將決定設計地震力的大小，韌性容量 R 值 則依據結構系統進入非彈性後消散能量的能力，因此符合韌性設計的特 殊抗彎矩構架 (Special Moment-resisting Frame, SMRF) 與特殊同心斜 撐構架 R 值各為 4.8 與 3.6，然而二元結構系統的鋼造特殊同心斜撐構 架具抗彎矩構架 SMRF 的 R 值則為 4.8。二元同心斜撐構架的設計理念 為當 SCBF 達極限強度時，SMRF 還維持在彈性；亦即當 SCBF 斜撐 構材因挫屈開始失去勁度時，SMRF 還可提供相當程度的勁度，提高二 元系統的消能能力與耐震性能。總言之，在主要側力抵禦系統SCBF 受 損後，SMRF 可提供第二道的防線。
國內目前二元同心斜撐構架斜撐構材的設計則大多為較重型的H 型鋼、H 型鋼加側板或箱型斷面，如 圖 1.3 所示。而此類斜撐斷面之試 驗資料則較為少見，且研究報告顯示，H 型鋼之斜撐構材在細長比超過 80 時挫屈後強度衰減甚為嚴重 (Lee and Bruneau 2005)；因此本研究將 針對常用於國內的斜撐構材與接合進行系統的研究其耐震行為。
Single Diagonal Inverted V- Bracing V- Bracing X- Bracing Two Story X- Bracing
圖1.1 一般常見的同心斜撐構架型式
圖1.2 圓型鋼管、矩(方)型鋼管、角鋼或槽型鋼斜撐構材斷面
H-型鋼
側板
圖1.3 H 型鋼、H 型鋼加側板與箱型斜撐構材斷面