府交通部/加州公路巡警局車管中心(Caltrans/ CHP Traffic Management Center)【3】、 加州大學洛杉磯分校柯克赫夫廳(UCLA Kerckhoff Hall)與洛城郡緊急災難運作中 心(Los Angeles County Emergency Operations Center)的建造【4】、以及各國採用隔 震技術進行結構設計之諸多實務案例【5-8】,皆驗證了全球隔震技術蓬勃發展的趨
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十一層地下四層之陶珠隱園,隔震系統位於地下四層下方,設置有48 個摩擦單 擺隔震支承。該結構設計利用調整曲面半徑之方式,控制隔震週期,並且以表面 摩擦來消散地震能量,以有效降低隔震位移,如圖5 所示。
圖1-2 台北市地震二區住宅大樓
圖1-3 國內最高的隔震建築大樓
圖1-4 臺北表演藝術中心
圖1-5 位於台北市信義區之陶朱隱園
除基礎隔震建築物外,中間層隔震建築物之實務案例亦與日俱增,其目的在
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於滿足建築上的特殊考量與功能需求,且在都會區之施工較為便捷。目前國內最 常見之中間層隔震層設計是將隔震層設置在一樓頂部,如台北公館捷運大樓(圖 6)與國立台灣大學土木系研究大樓(圖 7)。位於台北市之社區住宅大樓,為地上 二十三層地下四層之中間層隔震建築,如圖8 所示;隔震系統位於二樓上方,一 至二樓為群樓,三至二十三樓為兩棟隔震上部結構,採用30 組平面尺寸為 1.4 m 之鉛心橡膠支承墊與8 組液態黏性阻尼器。現今國內具有最高隔震層之中間層隔 震建築,為位於台北市中山區地上十六層地下六層之大樓(圖 9),隔震系統位於 四樓下方。相較於基礎隔震建築物之設計與興建,中間層隔震建築物雖可提高施 工效率以及更有效地使用現有建築用地,然而因上部結構與下部結構之特性均會 影響隔震之效益,而使得設計更為複雜;其中非預期之高模態耦合效應,更會造 成中間層隔震建築物無法發揮預期之隔震效果【12-14】。
圖1-6 公館聯合開發大樓 圖1-7 台大土木系研究大樓
圖1-8 台北市中間層隔震建築 圖1-9 台北市中山區中間層隔震建築 由圖 10 中可知,國內除了重要民生設施如醫院、學校以及防救災單位等重 要建築,因必須在地震中及震後發揮功能,而採用隔震設計,以保護結構本身及 其內部重要或貴重之非結構設備;一般住宅大樓亦開始大量應用隔震設計,以保 障生命安全並且提升使用者之舒適性。
另外,現今國內的新建建築結構逐漸走向超高層規劃設計【15,16】,諸多建築案 例動輒超過三十層樓高,此時結構設計除需考慮地震力外,風力亦為重要設計考
量【16,17】;原因為由於建築高度過高、基本振動週期較長,使得風力載重往往會控
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制結構設計之結果,在上述建築中,工程師多會考慮採用減震技術與產品,以同 時提昇耐震能力並增進居住舒適性。921 地震之後,國內已有許多新建的建築物 採用減震設計,以及許多既有的建築物採用阻尼器補強。根據初步調查結果,於 2013 年國內已有超過 300 個建築案例採用速度型消能元件之減震設計,包括一 般住宅大樓、公共建設與重要結構等,此外,在近十年內亦開始應用於國內橋梁 新建與補強工程【18,19】,包括採用黏性與黏彈性阻尼器設計之公共建設、高科技廠 房與重要結構等,如圖11 為捷運車站採用黏彈性阻尼器設計、圖 12 為醫院採用 黏彈性阻尼器設計、圖13 為學校教學大樓採用黏彈性阻尼器補強、圖 14 為博物 館採用液態黏性阻尼器補強,及圖15 為高科技廠房採用液態黏性阻尼器補強;
而國外則有美國、日本、中國、墨西哥、義大利等地區多有採用。
圖1-10 捷運站黏彈性阻尼器 圖1-11 嘉義長庚醫院黏彈性阻尼器
圖1-12 台北科技大學紡織館黏彈性阻尼器
圖1-13 故宮博物院液態黏性阻尼 圖1-14 高科技廠房液態黏性阻尼
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要提出國內下一世代隔減震建築設計規範修訂方向與草案。再者,對於隔減震元 件的測試要求,包括試驗規定與檢核標準,有鑒於隔減震元件在過去數十年的多 元性與不斷創新、近年國內實驗設施容量大幅提升、長延時與近斷層地表運動之 合理測試程序、近期日本阻尼器之品管不週事件,實有必要進行更為嚴謹的探討,
並提出更為適切且合理的之測試要求,以俾利國內隔減震建築設計規範更臻完整,
並使國內隔減震技術之應用與發展更趨健全,避免此一優良耐震技術再次遭到誤 用或社會大眾的誤解。
因此,本研究的主要目的為,因應國際規範修訂、國內近斷層地震效應,提 出國內隔減震建築設計規範之修正對策,以達到與全球並駕齊驅之目標,並同時 兼顧本土特性與有效解決品管不良問題。其中透過國內外重要文獻之蒐集與彙整,
並且進一步整理國外相關規範之演進,可以了解其規範修訂之精神與概念,藉此 經驗可以釐清我國規範現況之優勢與修訂之策略;再者,藉由研究我國近斷層地 震之特性,以及歷年來近斷層地震對於建築所造成的影響,可以進一步完善現行 規範中,對於近斷層地震應對策略所不足之處。本研究所提出之規範修正草案,
包含相關分析設計與測試要求,可供國內相關工程師、產品供應商、以及公務部 門使用,同時有效且正確地推廣隔減震技術,使國內隔減震技術發展更為成熟。
7 設計準則,其中ASCE7: Minimum Design Loads and Associated Criteria for Building and Other Structure,為建築相關結構以及其附屬非結構構材,提供了最小設計載 重、危害等級、以及性能目標等相關設計準則。本章分別針對ASCE7-16 中第十 七章隔震結構耐震設計要求(Seismic Design Requirements for Seismically Isolated Structure),以及第十八章結構安裝阻尼系統之耐震設計要求(Seismic Design Requirements for Structures with Damping System),兩個章節中之條文與解說進行 說明,並且補充相關概念及理論之探討。 Association of California)之州立地震委員會(State Seismic Committee),所發行的