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採用鋼耐震間柱之建築結構系統近幾年來於國內已被廣泛應用於高層建築 物結構中,具有相當程度之普及性。其主要原因包括:(1)於建築方面,對建築物 內部空間利用之衝擊性小,可充分配合建築空間之需求彈性安排配置之位置;(2) 於結構方面,可有效率提升結構之總體勁度與強度,有效改善抗彎矩構架系統中 常有的結構勁度不足問題;(3)透過耐震間柱桿件本身之韌性遲滯行為,增加建築 結構之額外結構阻尼以提升建築結構之整體耐震性能。然而,目前國內工程業界 尚無針對此鋼耐震間柱結構系統之明確設計準則與方法,結構專業技師常擾於設 計上無標準可循,在設計參數之決定與接頭細部設計上常出現許多模糊地帶,增 加結構安全之不確定性。目前國內仍需一套針對採用鋼耐震間柱之結構系統的設 計方法與準則,用以有效檢視與確保含鋼耐震間柱之結構系統的建築結構安全。

本研究旨在研擬適用於臺灣本土之含鋼耐震間柱之結構系統的設計方法與 準則,以確保國內含鋼耐震間柱之結構系統中,鋼耐震間柱得以穩定發揮其預期 之耐震性能與韌性。並以採用鋼耐震間柱桿件之鋼構造或鋼骨鋼筋混凝土構造建 築結構為對象,訂定鋼耐震間柱桿件、周圍邊界構架梁與柱桿件及前述兩者間接 頭之設計檢核方法與流程。依據上述之研究目的,本研究執行之內容包括:國內 外相關文獻及設計法規之蒐集與彙整、研擬採用鋼耐震間柱之建築結構系統的設 計準則、採非線性靜態與動態分析方法進行含鋼耐震間柱之結構系統的性能評估 等三大項。相關之研究成果條列如下:

1. 彙整國內外有關含鋼耐震間柱建築結構系統之法規內容及國內專家與學者 之意見,歸納出具完整面向且符合國內工程環境與施工習慣之設計方法。

2. 建立含鋼耐震間柱建築結構系統(SMF-SC)之完整設計流程,並完成擬定含 鋼耐震間柱建築結構系統的各項設計與檢核準則。

3. 透過一系列大尺度構架結構之非線性動態分析,證實於韌性抗彎矩構架中 增設鋼耐震間柱,除可有效提升整體結構強度與勁度,亦能,於各種等級地 震下降低結構於地震下之受震反應,提升建築結構之耐震性能。此外,分析 亦證實依據本研究所研擬之設計準則設計之建築結構,皆能良好發揮其應 有之功效,提升構架結構整體耐震性能。

4. 於本研究之耐震間柱軸力累積與釋放效應之研究中,證實耐震間柱中軸力 之來源,除垂直載重外亦包括橫向地震力。透過一系列參數研究分析,建立 構架中耐震間柱軸力大小之簡易且具準確性之評估方法。

5. 透過多元構架結構之非線性動態分析結果,提出用以訂定含鋼耐震間柱建 築結構系統R 值之分析方法。並提出適用於含鋼耐震間柱建築結構系統,

構架中各樓層之變形需求簡易評估方法。

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第二節 建 議

壹、 建議一 (一)短期建議:

依據本報告所擬有關含鋼耐震間柱結構系統之設計準則,已針對國內現行 相關法規提出相關之修訂建議。建議將此修訂建議提交內政部營建署審議。

(二)主辦機關:內政部營建署 (三)協辦機關:內政部建築研究所

依據本報告所擬定之含鋼耐震間柱結構系統之設計準則,已針對國內現行 相關法規,包括「鋼結構極限設計法規範及解說」中第13.4.1、13.6.1 至 13.6.6 節等,及「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說」中第9.7.1 節,提出相關之修 訂建議。建議將此修訂建議提交內政部營建署審議,以健全國內現行相關法規 之內容。

貳、 建議二

(一)短期建議:

延續本報告之耐震性能評估分析,並考量更多元之建築物種類與規模,用 以研擬針對鋼耐震間柱消能桿件之試驗程序與合格標準。

(二)主辦機關:中華民國結構工程技師公會全國聯合會、台灣省結構工程技師 公會

(三)協辦機關:內政部建築研究所

國內產業界中目前可見之鋼耐震間柱設計與種類繁多,不同廠商之耐震間 柱設計皆具有不同的構造細節及降伏消能機制,各類型之耐震間柱設計實應以 統一且有效之試驗標準予以測試驗證。故建議可延續本報告中所研擬之設計準

則,可另案進一步發展與制定相關之試驗程序與合格標準。

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參考書目

1. ASCE 7-16 (2016), “Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures”, American Society of Civil Engineers (ASCE).

2. AISC 360-16 (2016), “Specification for Structural Steel Buildings”, American Institute of Steel Construction.

3. AISC 341-16 (2016), “Search Results Seismic Provisions for Structural Steel Buildings”, American Institute of Steel Construction.

4. AWS D1.8 (2016), “Structural welding code – seismic supplement”, American welding socirty (AWS), 3rd Edition.

5. FEMA P695. Quantification of building seismic performance factors FEMA P695 ATC-63 project report. Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C., 2008.

6. Mazzoni, S., McKenna, F., Scott, M.H. and Fenves, G. (2006), “OpenSees command language manual”, Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) Center, 264.

7. 鋼構造建築物鋼結構設計技術規範 (2010), “鋼結構極限設計法規範及解說”, 中華民國內政部營建署。

8. 建築物耐震設計規範及解說 (2011), 中華民國內政部營建署。

9. 鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說 (2010), “鋼骨鋼筋混凝土構造設計規 範與解說”, 中華民國內政部營建署。