緣起與目的

自 1989 年 Loma Prieta 地震後，特別自 1992 年起，美國由聯邦危機災 害管理局(FEMA)贊助，經由如應用技術委員會(ATC)或各大學地震工程研 究中心等其他機構執行，針對既有建築物之防災、新建建築物之耐震設 計，引進耐震性能設計理念。1995 年 Vision 2000 [OES 1995]性能設計初步 架構提出之後，1995~2000 年間，相關性能設計理念之架構、設計方法、

評 估 方 式 等 研 究 報 告 [OES 1995 、 ATC-40 1996 、 FEMA-273 1997、

FEMA-356 2000、FEMA-350 2000、FEMA-368 2000、FEMA-450 2003 等]

紛紛出爐，甚至在新頒布之設計規範與設計指針中也引進部分理念 [SEAOC 1999、IBC-2000 2000、IBC-2003 2003]。為完善與落實耐震性能 設計法於工程實務中，相關研究仍在持續進行[ATC-58 2003、13WCEE 2004、FEMA440 2004]。除了美國以外，其他國家(包括日本、中國大陸、

台灣、紐西蘭、澳洲、西班牙、加拿大等)也積極跟進，並在其最近頒布或 即將頒布之耐震設計規範中也引進耐震性能設計之部分理念。

因應技術發展及國際化之需求，特別在 1999 年集集大地震後，台灣也 著手推動建築物、橋梁以及港灣結構物等耐震性能設計法之研究，並期望 在擬修訂建築物及橋梁耐震規範中引進性能設計法之理念。擬修訂建築物 耐震設計規範[內政部營建署建築研究所編輯委員會 2005]，重點在於特別 針對強地動特性、微震區之劃分、近斷層特性以及地盤特性等加以考量，

同時考量 PGA 與反應譜之衰減律，將既有規範中之 ZC 值合併成為SaD來 計算最小設計水平總橫力；也對結構系統特別是其不規則性加以定義，以 便區別所採用分析方法之複雜度，除了對構造物部分有具體要求以外，也 對非構造物部分、工程品管、隔減震系統等方面進行探討；該規範同時考 量三個不同等級之地震，並以最大設計基底剪力需求作為控制設計地震力 進行設計，該規範仍然強調強度，如同現行規範，僅對中小地震下之結構 變位加以限制以控制中小地震下之非結構構材之破壞。鑒於目前國內已有

循，工程師們要進行耐震性能設計受到很大挑戰。為了推動耐震性能設計 法落實於國內建築物耐震設計，內政部建築研究所於九十三年度贊助財團 法人中興工程顧問社執行「耐震性能設計規範架構之研究」，對耐震性能 設計法之基本理念以及國內、外主要研究報告、設計規範、設計指南等參 考文獻進行探討與綜理(包括 SEAOC 1999 附錄 G (Vision 2000)與附錄 I 之 A與 B 篇、FEMA356、ATC-40、FEMA350、FEMA368(IBC2003)、IBC2000、

日本 2000 設計基準、加拿大 NBCC、紐澳 AS/NZS1170)，研擬國內耐震 設計規範分階段引進性能設計法之步驟，提出現階段耐震設計規範引進性 能設計法之可行方式與架構，並建議為完善性能設計規範，相關研究同步 持續進行。同年度，國家地震工程研究中心之報告[鄧崇任等 2004]採用 SEAOC 1999-附錄 I-B 以及 FEMA356 架構與數據，參考 FEMA450 [2003]，

結合本土地震反應譜，整理成國內耐震性能設計指針草案，其目的在於釐 清需要繼續研究與實驗之課題或項目，並希望陸續於未來五年逐步完成研 究內容，為建立與完善本土耐震性能設計規範努力。

事實上，現行設計規範也隱含有部分耐震性能設計之理念，例如：要 求 475 年回歸期地震下非彈性位移發生極限值之一半、中小地震下為控制 非結構牆之破壞而限制最大層間變位比，擬修訂規範也考慮多等級地震危 害下之耐震設計目標。2004年『第十三屆世界地震工程會議』有關「建築 物未來規範」之研討結果，認為：耐震性能設計法為未來建築物規範必須 遵循之方向，而位移是表達建築物耐震性能的重要指標之一。亦即：耐震 性能設計法同時兼顧結構之損壞程度與建築物之機能，除了考慮結構之強 度與韌性以外，強調結構之非線性變形行為，藉由增加對結構變形限制來 保護建築物之機能。既有研究顯示最大層間變位角與建築物之使用機能、

非結構構件損壞程度、甚至結構破壞程度、P-Delta 效應等相關。所以，性 能設計法有必要增加最大層間變位角之規定。根據九十三年度「耐震性能 設計規範架構之研究」，美國 IBC2000、日本 2000 年版設計基準、紐澳 2004 年即將頒布之耐震設計標準 AS/NZS1170 與加拿大 2005 年擬頒布之 NBCC均考量大地震下建築物之最大層間變位角控制作為設計目標之一，

並針對不同用途之建築物，明確規定在各個等級之相同地震危害下之不同 層間變位比，或在不同等級地震危害下保持相同層間變位比作為設計標

準，再經由適宜之分析方法檢核初步設計完成後該目標是否滿足。國內新 修訂規範雖然考慮三個等級地震危害下結構之強度與韌性，但是，除了中 小地震下確保建築物使用機能而限制建築物層間變位角，其他等級地震下 未對結構變形加以限制。對於不同用途建築物在相同等級地震危害下之不 同耐震要求，僅以重要度係數來調整，即便是考慮 2500 年回歸期之所謂 最大考量地震也不例外，設計目標不夠透明。設計完畢之結構是否滿足目 標也沒要求檢核，所有者、使用者甚至設計者無法了解結構在不同強度地 震下之真實耐震性能。雖然，相關韌性之規定在某種程度上可以告訴設計 者：結構之韌性能耐是否被用光，但韌性並不如變位能直接反應建築物之 使用機能或非結構構件之破壞狀態以及 P-Delta 效應，所以，有必要控制 大地震下建築物之層間變位，並採用適宜的方法對設計結果之真實行為進 行檢核。九十三年度之研究雖然提出現行規範有研修之必要，並建議目前 可行之規範架構，但並未特別探討需要研修之具體內容、如何研修、規範 草案與解說、具體設計流程與步驟，也缺少範例加以驗證。鑒於國外已特 別針對提高耐震設計性能目標之透明度、限制建築物最大層間變位角以及 強調結構之非線性行為等，逐步將有關耐震性能設計之理念儘量納入規 範，台灣有待奮起直追，在國內之建築物耐震設計規範中，具體引進相關 耐震性能設計之可行內容，與國際工程技術接軌，提昇國內工程技術水 準，讓設計者、所有者、甚至使用者均能了解所居住之建築物的耐震性能。

耐震性能設計法有別於現行設計法主要在於：1)考慮多等級地震危 害，耐震設計目標直觀透明，設計由目標導向；2)採用能準確反應結構行 為之分析方法；3)兼顧結構與非結構破壞及建築物之機能；4)設計結果滿 足預定設計目標具有滿意的可靠度；5)設計結果可以滿足建築物生命週期 之成本最低。由於其內容很廣泛，要將該理念完全落實於耐震設計規範需 要長期持續的努力，本研究主要根據目前之技術，針對前 3 項之引進進行 重點探討，期望經由前 3 項之研修，可以提高結構滿足預定耐震設計目標 之透明度與可靠度。所以，本研究將根據耐震性能設計法之理念，探討建 築物耐震設計規範需要研修之重點內容，建議研修方式，提出現階段國內 引進耐震性能設計理念之建築物設計規範草案之條例、解說與參考資料。

考」，簡述相關做法之原理與參考資料，或放於附錄。本研究提出現階段 引進耐震性能設計部分理念之規範雛型，作為分階段落實耐震性能設計之 第一步，期待產觀學研界能陸續提出改進修訂之道，一齊為規範之催生而 努力。

1.2 研究方法及進行步驟

本研究主要根據九十三年度「耐震性能設計規範架構之研究」所提出 之規範架構，以耐震性能設計理念對現行與擬修訂規範需要研修與補充之 具體內容進行探討，詳細說明研修之原因、依據與建議研修之內容，提出 引進耐震性能設計理念之耐震設計規範草案具體條例、解說與參考，作為 近期具體落實耐震性能設計理念之第一步。

耐震性能設計法被公認為未來耐震設計需要遵循之方向，目前雖有一 些初步成果，但因其內容相當廣泛，要將所有內容完整地落實於規範中需 要投入大量的人力、物力與財力，也需要長時間持續地努力。根據九十三 年度「耐震性能設計規範架構之研究」，於國內建築物耐震設計規範中引 進耐震性能設計理念需要分階段、分步驟進行，而目前僅能依據較可行的 方式，係以耐震性能設計之精神對設計規範部分內容進行研修。

由於設計流程中會因考慮施工簡便性以及尺寸之標準化而使得所設計 結構之韌性發揮不均勻，導致設計結果真實行為與設計時所考慮之設計模 型可能會有差異，因此，耐震性能檢核顯得很重要。因為有耐震性能檢核，

只要檢核之性能目標與標準能滿足要求，則初步設計採用何種方法(強度設 計法、位移設計法)均可接受，惟需考慮設計效率。雖然，近年來國內、外 相關直接位移設計法之研究也相當多，也具有初步成效，但許多方法有適 用範圍或應用限制，尚未達確實通用之程度。然而，因直接位移設計法以 位移為目標導向設計，各國均認定：訂定相關建築物機能之位移標準很不 容易，較難有共識，所以，目前較保守之做法是採用檢核的方式。例如 SEAOC[1999]附錄 G、附錄 I 之 A 篇(檢核用)與 B 篇(初步設計用)均有提出 建議值，但也有差異，如要以之為標準對各種結構系統進行目標導向設 計，要求該標準有較高之可靠度或信耐度，否則依該法初步設計之結果仍 不能保證設計結果達到性能設計目標，無法顯現該設計法之優勢。日本

2000年設計基準以及港灣構造物耐震性能設計[INA 2001]也均建議現階段

2000年設計基準以及港灣構造物耐震性能設計[INA 2001]也均建議現階段