耐震性能設計架構與流程

結構物的耐震性能，是指其在各級地震作用下所產生的狀態，以 及這些狀態所造成的影響或後果，包括安全性、服務性、修復性等。

耐震性能設計法即是以控制結構耐震性能為標的，以符合相關安全 性、服務性與修復性等需求之耐震設計方法。該方法之基本理念主要 包括：結構物於不同等級地震危害下之耐震設計要求直觀透明；設計 由目標導向出發；強調結構物在強大地震作用下之非線性變形行為；

注重結構物整體系統、結構構材和非結構構材以及附屬設備在整個生 命週期各階段之耐震性能；確保結構物滿足設計要求具有滿意的可靠 度或可接受震害之風險。本研究之耐震性能設計法的設計流程內容如 圖 2.1 所示。上述整體耐震性能設計流程之內容詳細說明如下。

依業主對構造物的建造目的選擇性能要求

2.2.1 第一階段設計 1. 選擇性能要求

概念設計階段首先要建立性能要求及性能規定，性能要求是以

「定性」的描述方式訂立結構物設計目標，而性能規定是將結構物 之性能要求轉化成「定量」的方式來表示。上述之性能要求與規定 之內容則包括地震等級之定性劃分與地震力定量表達方式，以及所 對應性能等級之定性劃分與定量表達。

本研究第一期計畫已針對碼頭之耐震設計性能要求作探討，研 究日本港灣設施技術上基準同解說^[24]與國際航海協會港灣構造物設 計規範^[11]之性能要求的訂立方式及理念，並與國內「港灣構造物設 計基準」之耐震設計要求作差異性討論，以提出適合國內設計實務 的耐震性能設計要求，如表 2-1；工程師可依據環境條件與業主對功 能之要求來選擇合適的碼頭等級，再依據該等級碼頭所對應之性能 要求進行設計、分析、檢核。

表 2-1 本研究建議之各等級碼頭所對應的耐震性能要求

性能等級

地震等級 第Ⅰ級 第Ⅱ級 第Ⅲ級 第Ⅳ級

等級 I (50 回歸期地震)

A 級

B 級 C 級 － －

等級 II

(475 年回歸期地震) 特定級 A 級 B 級 C 級 等級 III

(2500 年回歸期地震) － 特定級 A 級 B 級

本研究所提之碼頭耐震性能要求中，地震等級之建議更以港灣 技術研究中心過去對各港區的地震危害度曲線分析結果進行研究，

並參考國外規範訂定之地震等級，提出適合國內碼頭設計的地震等 級修正建議；另外，亦針對國內「公共工程性能設計準則」^[28]三等 級設計地震力的要求，探討在不同性能要求下各地震等級所應對應 的性能等級，以滿足國內工程設計環境。以下將就性能要求中之碼 頭重要度分類、地震力等級、性能等級做進一步說明。

(1)重要度分類：

(3)性能等級：

本研究第一期計畫中依各國性能規範之慣例，從構造物之「使 用性」、「修復性」、「安全性」三方面考量，並參考國內現行

「港灣構造物設計基準」之性能等級定義，建議國內港灣碼頭耐 震性能設計之性能等級。由於國內碼頭結構設計之重要度分類為 4 種(特定、A 級、B 級、C 級)，此與國際規範相同；再者，「公共 工程性能設計準則」中亦說明，耐震性能設計的基本概念主要是 採用構造物的非線性行為分析進行設計，故應將「用途係數」轉 換於耐震性能等級的要求上面，而非用於設計地震力的放大；因 此欲區分 4 種不同重要度構造物之性能等級，即須具有 4 等級性 能等級之制定，如表 2-4。

表 2-4 耐震性能等級定性規定之建議

性能等級 使用性 修復性 安全性

第Ⅰ等級 功能正常 不需修復 結構保持彈性

第Ⅱ等級 短期功能喪失 可快速修復 損壞輕微

第Ⅲ等級 長期功能喪失 修復非常困難 結構不倒以維持生命安全 (未超過韌性容量)

第Ⅳ等級 無法恢復營運 須拆除重建 結構崩塌

(超過韌性容量)