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6.1 結論

(1)在本文研究中,針對建築物易損性曲線的不同求取方法,綜合 整理研究其架構與流程,以作為後續研究之基礎。

(2)本文以 HAZUS97 等值靜力分析之方法,以台北市鋼構造建築物 中之韌性抗彎矩構架與偏心斜撐構架為例,求取其建築物能耐 曲線,並利用規範中之結構反應譜,求取台北盆地耐震需求頻 譜與建立易損性曲線。

(3)本文所分析之結果,乃基於下列之假設:等值靜力分析所採用 之規範為民國八十六年七月之耐震規範;建築物能耐曲線之不 確定性以 HAZUS97 建議之值決定;耐震需求頻譜是以規範之結 構反應譜為基礎,推求所得,其不確定性亦依照 HAZUS97 所建 議之值決定;位移比中值採用 HAZUS97 中,中耐震水準各種損 害狀態之位移比中值,其不確定性依照 HAZUS97 之建議決定。

未來如有更進一步之調查或分析資料來修正分析過程假設 之不確定性,亦可依循此架構與流程,求取建築物易損性曲線。

(4)經過本文之分析,發現 HAZUS97 求取易損性曲線之過程中,假

P X

(

> Sd d s, Sd

)

可以對數常態之累積機率分佈函數來模擬並

不完全合理。對於不合乎假設之情況,可以式(5.29)之積分 式來求取易損性曲線。

(5)未來求取易損性曲線時,可利用本文 5.2 節與 5.3 節所提出之 方法來建立建築物能耐曲線與耐震需求頻譜之函數式。

6.2 建議

(1)建築物能耐曲線可由非線性動力分析方式來求取。尤其當建築 物高度超過 50 公尺或為不規則建築物或受風力控制之建築 物,不適用於等值靜力分析方法來建立建築物能耐曲線。針對 此類情況,可以非線性動力分析軟體來分析建築物,建立出中 值建築物能耐曲線並評估其相對應之不確定性。

(2)HAZUS97 中,損害狀態以位移比來描述,位移比是由一些地震 後所收集之調查資料,整理出來之結果。由於台灣地區嚴重之 地震並不多,因此,可以利用動力分析方法,分析依照規範設 計之一系列建築物,定義出損害狀態,並求出相對應之本土性 位移比。

(3)本文之研究,並未針對不同年代規範作探討,由第三章可知某 一類建築物之建築物能耐曲線,隨著不同年代規範設計,有不 同之建築物能耐曲線。未來之研究,可針對不同年代規範之影 響作一探討。

一些年代久遠之建築物可能其耐震能力,會隨著屋齡之增 加,其耐震能力產生退化,由 HAZUS97 之分析中,並未考量此 效應對建築物耐震能力之影響。未來後續研究,亦可針對此現

象作一探討。

建築物能耐曲線以規範之等值靜力分析方法求取,所使用 之韌性容量由規範決定,若關於建築物韌性之研究或地震災害 調查結果,反應出建築物之韌性容量不足,則應以此資料,修 正建築物能耐曲線,以符合結構現況。

(4)目前國家地震中心 HAZ-Taiwan 部分研究群,正依照 HAZUS97 耐 震需求頻譜之求取方式,著手本土性耐震需求頻譜之研究。建 議未來以等值靜力分析方法來求取易損性曲線時,分析所使用 之耐震需求頻譜,可引用國家地震中心之研究成果。

(5)以非線性動力分析方法求取易損性曲線之過程中,最耗時之步 驟為實驗資料之收集與整理;而建立建築物簡化模式甚為複雜

【29,53】,此兩個步驟將影響關係到研究之時程。

(6)對於非線性動力分析方法所使用之構件損害指標,應依照可能 之構件之破壞行為來選取。以鋼構件為例,可能之破壞型式可 參考文獻【4,6】,作為選取構件損害指標之參考。

表 3 . 1 耐 震 設 計 水 準 之 分 級 【 5 7 】 耐 震 設 計 水 準 S E I S M I C Z O N E

( 1 9 9 4 U N I F O R M B U I L D I N G C O D E )

M A P A R E A ( 1 9 9 4 N E H R P P R O V I S I O N S )

高 耐 震 設 計 4 7

中 耐 震 設 計 2 B 5

低 耐 震 設 計 1 3

未 經 耐 震 設 計 0 1

表 3.2 不 同 年 代 的 UBC 規 範 所 對 應 之 耐 震 設 計 水 準 【 57】

耐 震 設 計 水 準

“ S P E C I A L ” B U I L D I N G

D A M A G E F U N C T I O N S

“ C O D E ” B U I L D I N G

D A M A G E F U N C T I O N S

“ P R E - C O D E ” B U I L D I N G

D A M A G E F U N C T I O N S

高 耐 震 設 計 U B C

Z o n e 4 ( P o s t -1 9 7 3 )

中 耐 震 設 計 U B C

Z o n e 4 ( 1 9 4 0 -1 9 7 3 )

U B C Z o n e 3 ( P o s t

-1 9 4 0 ) U B C

Z o n e 2 B ( P o s t

S1L

表 5 . 1 H A Z - T a i w a n 鋼 構 造 模 型 建 築 物 【 1 6 】

表 5.2 韌 性 抗 彎 構 架 與 偏 心 斜 撐 構 架 設 計 強 度 係 數 Cs 建 築 物 型 式 根 據 最 小 設 計

總 橫 力 所 得 之 Cs

根 據 避 免 中 度 地 震 降 伏 之 設 計 地 震 力 所 得

之 Cs

採 用 之 Cs

韌性抗彎矩構架 L 0 . 1 2 4 5 8 0 . 1 0 9 5 0 . 1 2 4 5 8 韌性抗彎矩構架 M 0 . 1 2 4 5 8 0 . 1 0 9 5 0 . 1 2 4 5 8 韌性抗彎矩構架 H 0 . 0 9 4 3 0 . 1 0 9 5 0 . 1 0 9 5 偏心斜撐構架 L 0 . 1 3 6 9 0 . 1 0 9 5 0 . 1 3 6 9 偏心斜撐構架 M 0 . 1 3 6 9 0 . 1 0 9 5 0 . 1 3 6 9 偏心斜撐構架 H 0 . 1 1 5 0 . 1 0 9 5 0 . 1 1 5

表 5.3 台 北 市 鋼 構 造 建 築 物 能 耐 曲 線 之 降 伏 與 極 限 控 制 點

降 伏 控 制 點 極 限 控 制 點 極 限 位 移

降 伏 位 移 建 築 物 型 式

英 吋 公 分

降 伏 強

度 ( g) 英 吋 公 分

極 限 強 度 ( g) 韌性抗彎矩構架 L 0 . 2 5 6 0 . 6 4 9 0 . 1 8 7 1 . 7 2 4 . 3 6 9 0 . 2 6 1 6 韌性抗彎矩構架 M 1 . 0 1 2 . 5 6 7 0 . 1 8 7 6 . 7 8 7 1 7 . 2 3 9 0 . 2 6 1 6 韌性抗彎矩構架 H 3 . 9 7 1 0 . 0 9 0 . 1 7 5 2 6 . 6 7 6 7 . 7 6 0 . 2 4 5 2 偏心斜撐構架 L 0 . 2 0 3 0 . 5 1 5 0 . 2 1 9 1 . 1 3 6 2 . 8 8 0 . 3 0 6 6 偏心斜撐構架 M 0 . 8 0 3 2 . 0 3 0 . 2 1 9 4 . 4 9 7 1 1 . 4 2 0 . 3 0 6 6 偏心斜撐構架 H 3 . 2 6 8 . 2 9 0 . 2 1 2 1 8 . 2 5 6 4 6 . 3 7 0 . 2 9 7 2

表 5 . 4 建 築 物 能 耐 曲 線 函 數 之 係 數 表 示 式

表 5.5 台北盆地耐震需求頻譜控制點座標

表 5.6 台北盆地耐震需求頻譜函數之係數

表 5.7 耐震需求頻譜之調整倍率

表 5.8 中值建築物能耐曲線與中值耐震需求頻譜交點之可能情況

表 5.9 建築物能耐曲線與耐震需求頻譜交點情況及分佈特性

表 5.10 本文分析採用之各種損害狀態位移中值 頻譜位移(in)

建築物型式

輕微損害 中度損害 嚴重損害 完全損害

韌性抗彎矩構架 L 0.256 0.744 1.232 1.72

韌性抗彎矩構架 M 1.01 2.936 4.86 6.787

韌性抗彎矩構架 H 3.97 11.54 19.1 26.67

偏心斜撐構架 L 0.203 0.514 0.825 1.136

偏心斜撐構架 M 0.803 2.03 3.266 4.497

偏心斜撐構架 H 3.26 8.26 13.26 18.256

表 5.11 以對數常態之累積機率分佈函數回歸本文韌 性 抗 彎 構 架 與 偏 心 斜 撐 構 架 建築物P X

(

>Sd d s, Sd

)

之結果

CONV

(

β βc, d

)

建築物型式

輕微損害 中度損害 嚴重損害 完全損害

韌性抗彎矩構架 L 1.74 1.79 1.74 1.81

韌性抗彎矩構架 M 1.47 1.41 1.27 1.21

韌性抗彎矩構架 H 0.74 0.52 0.45 0.4

偏心斜撐構架 L 1.91 1.93 1.96 1.96

偏心斜撐構架 M 1.64 1.65 1.59 1.5

偏心斜撐構架 H 0.91 0.69 0.61 0.56

表 5.12 本文韌 性 抗 彎 構 架 與 偏 心 斜 撐 構 架 建築物之易損性曲 線參數

βd s 建築物型式

輕微損害 中度損害 嚴重損害 完全損害

韌性抗彎矩構架 L 1.78 1.83 1.78 1.85

韌性抗彎矩構架 M 1.52 1.46 1.33 1.27

韌性抗彎矩構架 H 0.84 0.65 0.6 0.56

偏心斜撐構架 L 1.95 1.97 2.00 2.00

偏心斜撐構架 M 1.68 1.69 1.63 1.55

偏心斜撐構架 H 0.99 0.79 0.72 0.68

表 5.13 HAZUS97 中高耐震 S1M 與中耐震 S2H 之能耐曲線控制點 建 築 物 型 式 降伏強度

( )

g 降伏位移

( )

in 極限強度

( )

g 極限位移

( )

in

高 耐 震 S 1 M 0.156 1.78 0.468 28.40

中 耐 震 S 2 H 0.127 3.87 0.254 23.24

表 5.14 HAZUS97 中高耐震 S1M 與中耐震 S2H 之損害狀態位移中值 建 築 物 型 式 輕微損害

( )

in 中度損害

( )

in 嚴重損害

( )

in 完全損害

( )

in

高 耐 震 S 1 M 2.16 4.32 10.80 28.80

中 耐 震 S 2 H 2.81 4.87 13.10 33.70

某一損害狀態之 機率分佈

等值靜力分析 方法所求出之 建築物能耐曲

線中值

某一地表振動下 建築物超過某一 損害狀態之機率

某一地表振動 下之耐震需求

頻譜中值

交點位置之聯 合機率密度函

建築物易損性曲 線

圖3.1 (HAZUS97)等值靜力分析方法求取易損性曲線流程圖 考慮不同程度之

地表振動

假設不確定性

圖 3.6 考慮不確定性之耐震需求頻譜示意圖

圖 3.7 建築物能耐曲線與耐震需求頻譜交點之聯合機率面示意圖

Sd Sa

+β MID -β

圖 4.1 以非線性動力分析求取易損性曲線流程圖

決定損害指標函數

Park and Ang指標

McCabe-Hall 指標

塑性疲乏 指標

低迴圈數 疲乏指標

單調與反 覆載重實

塑性疲乏實 驗

單調與疲 乏實驗

等振幅反 覆載重實

決定損害指標參數

圖4.2 校正A流程圖

多棟已調查之目標結構物或試驗資料 選擇非線性動力分析方法

各建築物整體損害指標

相應目標建築物 之損害調查結果 相應目標結構物

之地震歷時

損害狀態與整體 損害指標之關係 結構元件損害指標

修正總損害指 標之求取過程

圖4.3 校正B流程圖

反覆載重次數

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