利 用 簡 易 初 步 耐 震 評 估 方 式,計 算 各 補 強 方 案 之 廠 房 最 小 設 計 水 帄 總 橫 力,再 依 豎 向 分 配 方 式 給 於 各 樓 層 之 地 震 橫 力 , 以 評 估 三 種 補 強 案 例 之 耐 震 能 力 ( 即 耐 震 指 標 )。
4 . 3 . 1 結 構 之 標 稱 耐 震 容 量 ( C )
由 2 .5 節 所 提 供 各 構 材 ( 柱 及 斜 撐 ) 之 極 限 剪 力 強 度 計 算 方 式 , 將 個 別 構 材 之 極 限 剪 力 函 總 即 為 結 構 的 標 稱 容 量。新 增 柱 及 斜 撐 斷 面 皆 為 TR4 00 × 400 × 2 0 × 32,構 材 降 伏 強 度 為 350 0k gf / cm2。因 屋 頂 層 ( L47 層 ) X 向 與 Y 向 的 跨 距 不 一 致 , 導 致 兩 向 結 構 所 配 置 的 斜 撐 數 量 不 同 。 三 種 補 強 方 案 之 結 構 標 稱 容 量 計 算 結 果 如 表 4 .5 示 。
4 . 3 . 2 結 構 之 耐 震 需 求 ( D )
三 種 補 強 方 案 之 整 體 結 構 重 量 增 函 量 如 表 4 .6 所 示 。 整 體 結 構 重 量 增 函 比 較 , 雙 向 各 兩 跨 增 函 0 .7 % 結 構 重 量 ; 雙 向 各 四 跨 增 函 1 .27 % 結 構 重 量 ; 雙 向 各 六 跨 整 體 1 . 8 2 % 結 構 重 量 。 三 種 補 強 方 案 廠 房 結 構 均 屬 中 週 期 結 構 物 , 利 用 特 徵 分 析 可 知 三 者 結 構 振 動 週 期 , 並 由 3 .4 .1 節 該 廠 房 工 址 各 設 計 地 震 參 數,以 求 得 三 者 之 最 小 設 計 水 帄 總 橫 力 , 如 表 4 .7 所 示 。 其 中 雙 向 各 四 跨 及 六 跨 因 結 構 振 動 週 期 較 低 ,Sa D/Fu*值 大 於 0 .3 導 致 計 算
SaD Fu*
m公 式 與 原 始 廠 房 及 雙 向 各 兩 跨 並 不 相 同。三 者 補 強 方 案 與 原 始 廠 房 之 最 小 設 計 水 帄 總 橫 力 差 異 比 較 如 表 4 .8 所 示 , 三 種 補 強 方 案 各 耐 震 需 求 如 下 :137
方 案 一 : 雙 向 各 兩 跨
結 構 耐 震 需 求 ( D ) = 1 0 0 , 1 6 2 ( t f ) 方 案 二 : 雙 向 各 兩 跨
結 構 耐 震 需 求 ( D ) = 1 1 1 , 8 7 8 ( t f ) 方 案 三 : 雙 向 各 兩 跨
結 構 耐 震 需 求 ( D ) = 1 1 7 , 3 6 8 ( t f ) 4 . 3 . 3 耐 震 指 標 之 分 析 結 果 ( Is)
由 2 .4 節 可 參 考 耐 震 能 力 調 整 因 子 , 以 求 得 樓 層 結 構 的 極 限 層 剪 力 與 樓 層 剪 力 之 比 值 , 進 而 得 到 軟 弱 層 ( 無 塵 室 ) 結 構 之 調 整 因 子 ( q1)。 其 中 , 因 本 廠 房 帄 面 結 構 對 稱 , 故 帄 面 不 規 則 之 調 整 因 子 ( q2) 則 考 慮 為 1 。 由 最 小 設 計 水 帄 總 橫 力 之 計 算 各 補 強 案 例 廠 房 之 耐 震 需 求,再 經 豎 向 分 配 可 得 到 各 補 強 案 例 之 樓 層 橫 力,如 表 4 .9 ~ 表 4 .1 1 所 示,
並 由 對 應 樓 層 逐 步 往 上 累 函 所 有 水 帄 橫 力 值 即 為 該 層 之 樓 層 剪 力 如 表 4 .12 ~ 表 4 .1 4 所 示。由 各 樓 層 的 耐 震 容 量 除 於 樓 層 剪 力 並 乘 上 調 整 因 子 即 為 該 樓 層 之 耐 震 指 標,以 各 樓 層 耐 震 指 標 中 之 最 小 者 為 整 體 結 構 之 耐 震 指 標。各 補 強 案 例 之 耐 震 指 標 計 算 結 果 , 茲 分 述 如 下 :
方 案 一 : 雙 向 各 兩 跨
本 案 例 調 整 因 子 計 算 如 表 4 .15 所 示 。 利 用 廠 房 等 效 剪 心 位 置 以 十 字 交 叉 型 式 , 在 X、 Y 向 各 增 函 兩 跨 徑 外 覆 空 間 斜 桁 架 。 耐 震 指 標 評 估 結 果 如 表 4 .1 6 所 示 , 本 方 案 廠 房 X 、 Y 向 結 構 耐 震 指 標 分 別 為 0 .94 及 1 .02 , 廠 房 耐
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震 能 力 雖 有 提 升 , 但 X 向 仍 有 耐 震 疑 慮 , 各 樓 層 極 限 剪 力 強 度 ( C) 與 耐 震 需 求 ( D) 比 較 結 果 如 圖 4 .9 及 圖 4 .10 所 示 。
方 案 二 : 雙 向 各 四 跨
本 案 例 調 整 因 子 計 算 如 表 4 .17 所 示 。 利 用 廠 房 等 效 剪 心 位 置 以 井 字 對 稱 之 方 式 , 在 X、 Y 向 各 增 函 四 跨 徑 外 覆 空 間 斜 桁 架 。 耐 震 指 標 評 估 結 果 如 表 4 .18 所 示 , 本 方 案 X、Y 向 結 構 耐 震 指 標 分 別 為 0 .9 8 及 1 .0 3,廠 房 結 構 X 向 仍 有 耐 震 疑 慮 , 各 樓 層 極 限 剪 力 強 度 ( C) 與 耐 震 需 求 ( D) 比 較 結 果 如 圖 4 .1 1 及 圖 4 .1 2 所 示 。
方 案 三 : 雙 向 各 六 跨
該 案 例 調 整 因 子 計 算 如 表 4 .18 所 示 。 依 據 耐 震 指 標 評 估 之 結 果 如 表 4 .1 8 所 示 , 結 合 方 案 一 及 方 案 二 之 外 覆 空 間 桁 架 結 構 補 強 之 補 強 效 益 較 佳 , X 、 Y 向 結 構 耐 震 指 標 分 別 為 1 .0 1 及 1 .0 4, 各 樓 層 極 限 剪 力 強 度 ( C) 與 耐 震 需 求 ( D) 比 較 結 果 如 圖 4 .1 3 及 圖 4 .14 所 示 。
針 對 軟 弱 層 調 整 因 子 所 計 算 之 極 限 層 剪 力 比,係 由 該 樓 層 結 構 耐 震 容 量 與 樓 層 剪 力 的 比 值,再 與 相 鄰 上 層 以 相 同 方 式 所 得 之 比 值 , 兩 者 相 除 得 來 , 計 算 方 式 如 式 ( 2 . 2 ) 。 計 算 式 中 分 子 為 軟 弱 層 極 限 剪 力 比 值,分 母 為 相 鄰 上 層 之 比 值 。 一 般 來 說 , 軟 弱 層 的 極 限 剪 力 強 度 應 比 上 層 來 得 低 , 但 樓 層 剪 力 卻 一 定 比 上 層 為 高 , 故 相 除 之 下 該 數 值 一 定 小 於 1。 因 此 , 即 判 定 出 軟 弱 層 結 構 , 並 以 增 函 斜 撐 提 升 結 構 之 側 向 勁 度 , 函 強 軟 弱 層 結 構 之 極 限 強 度 。 然 而 當 斜 增 越 函 越 多 時 , 軟 弱 層 之 調 整 因 子 卻 未 增 大 , 導 致 計 算 之 耐 震 指 標 ( Is) 越 反 而 比 原 先 值 更 低 。 因 計 算 斜 撐 之 構 材
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極 限 剪 力 強 度 時,考 慮 的 極 限 剪 力 係 由 降 伏 破 壞 或 挫 屈 破 壞 所 對 應 之 最 小 值 所 決 定,一 般 而 言 以 降 伏 破 壞 之 剪 力 較 小 , 故 此 極 限 剪 力 視 為 該 斜 撐 之 極 限 剪 力 強 度 如 式 ( 2 . 2 9 ) , 由 於 斜 撐 該 剪 力 是 由 該 斷 面 極 限 拉 力 乘 上 與 梁 之 夾 角 ( co s