第三章 案例結構之設計與分析
3.4 結構設計
3.4.1 模型建置
(1)使用軟體
本 案 例 結 構 設 計 的 部 分 所 使 用 的 是 由 美 國 CSI 公 司 出 版 的 ETABS 軟體。
(2)活載重
設計活載是依據建築技術規則之規定，地下 3 樓至地下 1 樓用
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途為停車場，故設計活載為 0.5 tf/m2，地上 1 樓至地上 40 樓用途為 商場及辦公室，故設計活載為 0.3 tf/m2。
(3) 剛域
ETABS 程式允許在柱節點設剛域以模擬梁柱接頭行為。ETABS 指令 Rigid Zone Factor 在輸入指令時只需鍵入考量之百分比，ETABS 程式會自動考量梁身與柱寬換算出對應之剛域長度。本研究在鋼結構 的部分採用 50%，即梁之剛域考慮 50%柱構件寬度，柱之剛域取 50%
梁構件深度。而在鋼筋混凝土結構所採用的是 100%，即梁之剛域考 慮 100%柱構件寬度，柱之剛域取 100%梁構件深度。
3.4.2 板厚選擇
鋼板厚度以國內中鋼公司可以生產之尺寸為主。設計時以 3 個樓 層更換一次斷面尺寸為原則，此考量是因為鋼材在運輸時的貨車長度 大約等與三個樓層高。柱為箱型柱，所以尺寸上只需決定柱寬與板厚 且在更換新斷面時以只更動柱寬或板厚其中之一為原則。梁採 H 組 合斷面，更換新斷面時以只更動梁深、梁寬、腹板厚或翼板厚四者之 一為原則。如此可避免斷面突然變化太大所造成之結構問題。
設計所挑選之斷面皆符合鋼構造建築物鋼結構設計技術規範(鋼 結構極限設計法規範及解說)之寬厚比限制。在計算寬厚比時，鋼材 SN490B 所使用之降伏強度為 3.3tf/m2而鋼材 SM490 所使用之降伏 強度為 3.2tf/m2。鋼材 SM570 所使用之降伏強度為 4.3tf/m2。
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3.4.3 設計控制
(1)應力比
本案例之結構設計的最大桿件應力比為以不超過 0.9 為原則。桿 件應力比之計算方法為所考量之載種組合所造成的最大彎矩或是最 大軸力除上構件標稱彎矩或是標稱軸力。ETABS 軟體可以協助使用 者計算桿件應力比，ETABS 軟體所考量之桿件應力比為將軸力比與 兩向的彎矩應力比三者相加，本研究將整體構件應力比皆以不超過 0.9 為原則進行設計。圖 3.4.3.1 與圖 3.4.3.2 為建築物 40F-SN490B 各 樓層梁與柱構件之最大應力比。圖 3.4.3.3 與圖 3.4.3.4 為建築物 40F-SM570 各樓層梁與柱構件之最大應力比。圖中 X 軸為應力比值，Y 軸為樓層。如圖所示，可以看出不論在建築物 40F-SN490B 或建築物 40F-SM570 的梁和柱之應力比值皆小於 0.9。
(2)層間位移角
根據規範規定建築物必須檢核層間相對側向位移，層間相對側向 位移為在地震力V = 𝐼𝐼𝐹𝐹4.2𝑢𝑢�𝑆𝑆𝐹𝐹𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑢𝑢�
𝑚𝑚𝑤𝑤作用下，每一樓層與其上、下鄰層之 相對側向位移除以層高，即所謂層間相對側向位移角應有所限制，其 值不得超過 0.005。圖 3.4.3.5 至圖 3.4.3.8 為建築物 40F-SN490B 與建 築物 40F-SM570 層間位移角檢核結果。由圖中可以看出兩棟建築物 之層間相對側向位移皆小於 0.005。
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