補強策略

詳細補強方法可由下述方法為之，以提供適當的耐震能力達到設 定的耐震需求目標。

接頭修改(4.3.1 節)

移除或減少既有的不規則性與不連續性(4.3.2 節) 整體結構物加勁(4.3.3 節)

整體結構物強度提升(4.3.4 節) 減少質量(4.3.5 節)

隔震(4.3.6 節) 消能元件(4.3.7 節)

若根據第三章的方法評估，將發現結構物耐震能力不足時，可以 採補強方式提升該能力，補強必須增加結構容量及抵抗外力與變形桿 件之容量，或減少結構受力與變形需求，而藉由充分掌握結構物施工 細節並進行結構物對地表震動反應之分析，提升耐震能力，下節提供 一些資訊來修改結構物以增加結構物容量或降低需求。

4.3.1 接頭修改

接頭修改的目的在使接頭具有足夠能力承受預期的轉角變形，而 此轉角是由發生機會不大的非預期破壞產生，附錄A 提供一系列可 性接頭補強方式及其設計方法、參數限制以及接頭補強後的變形容 量，附錄A 同時也對尚未列入可行接頭的補強方式規定一些認可的 方式。

強方法基本上無法降低結構物在地震力作用下產生的需求，因此當結 構物因勁度、強度等不規則導致的額外需求並無法僅由接頭補強來有 效降低需求，對許多結構物而言，同時降低地震力造成的需求與增加 抵抗地震力的容量可能是必須的，因此接頭補強常需配合其他補強策 略。

雖然接頭補強策略是直接針對結構物最脆弱的地方補強，亦即有 發生過早脆性破壞的接頭，但這樣的補強方式可能花費甚鉅，尤其在 具有很多接頭的大型結構中，有些情況下可能降低需求比增加接頭容 量來得經濟。有些接頭補強細節可能會對構架的非彈性行為造成影 響，例如有些接頭補強方式可能將塑鉸區由梁柱接頭移至梁、柱或交 會區，這樣的接頭修改將造成接頭與整體構架需求的改變，須適當加 以考慮。

4.3.2 不規則性的減少與移除

許多現存之鋼構抗彎構架具有結構不規則性，有些不規則性會造 成結構行為不佳，如軟層、弱層、扭轉不規則及結構系統不連續等，

一般而言，這些不良的結構行為起因於力量與非彈性變形需求集中於 不規則處，而在不規則處結構元件往往無法承受局部的需求增加，可 消除或減少不規則性的結構補強，具有減少需求集中的效果，而使得 結構物的變形需求與能量消散更為均勻。

本報告第三章規定結構性能評估方法，除非評估指出不規則處的 結構需求（如層間變形角、柱軸力等）超過該結構可接受的範圍，否 則不能將結構不規則視為嚴重問題，在不規則處，通常可藉由採用新 的結構桿件、補強或加勁既有桿件來達到消除或減低不規則性，但需 對整體結構進行重新評估以確保結構物具有適當的耐震能力，且不會 有新的不規則性或易損壞的部位發生。

4.3.3 整體結構加勁

結構與非結構桿件的破壞與建築物對地表震動反應所產生的變 形有密切關係，整體結構加勁，旨在採用加勁桿件直接減少側向變形

量，雖然補強接頭亦常會使結構物勁度增加，但一般而言效果有限，

且僅以接頭補強並無法有效減少結構側向變形，為達到顯著效果，在 一些情況下，藉由將原先並非抗彎接合的接頭轉為抗彎接合，但須注 意梁、柱具適當強度得以應付變化後的外力，對鋼構抗彎構架最有效 的加勁方式便是在其地震力抵抗系統中加入斜撐或剪力牆。

雖然整體結構加勁可有效降低結構物對地震反應的變形量，但一 般而言亦會對結構物及其非結構元件的外力造成提升現象，在對補強 結構物進行評估時，須對所有桿件評估，因為在補強前由評估指出適 當的桿件，可能因外力的提升而變得不恰當。

4.3.4 整體結構強度提升

一般而言，鋼構抗彎構架不會因抵抗側向力的強度不足而有不良 的表現，而較有可能是因為勁度不足、具有過多的不規則性或接頭過 於脆弱，然而，若評估出結構因抵抗側向載重之能力不足而具有不良 之性能表現，則 4.3.3 節的結構加勁方式亦可達到增加強度的作用，

此外，整體結構強化，亦可將側力抵抗系統的桿件披覆鋼板以提供額 外的強度，當整體強化時，結構與非結構元件可能需承受較大的力 量，因此當評估補強結構時，需考慮所有桿件，包含未補強前可能適 用的桿件。

對於斜撐與剪力牆等增加鋼構抗彎構架勁度與強度之元件，

FEMA-273 提供數值模擬的指導方針及準則，使用這種方式補強須根 據適當的準則或規範設計補強之元件，而鋼構特殊抗彎構架桿件之耐 震評估，包括接頭、柱與柱續接等則須根據第三章之方法。

既然鋼構特殊抗彎構架在非彈性範圍內本就預期產生巨大反 應，因此很難斷定是否因為強度不足而導致結構能力不足，一般而 言，在正常使用狀態之性能目標下，整體結構強度與結構抵抗外力的 能力有密切關係，而在避免崩塌之耐震目標下，整體強度則與整體勁 度較相關，一個表現不佳的結構物要具有適當的耐震能力以達到避免 崩塌狀態之目標，透過增加勁度比增加強度更有效率，同理，一個表 現不佳的結構物要具有適當的耐震能力以達到一般使用狀態之性能

目標，透過增加強度通常會比較有效率。

4.3.5 減少質量

在結構中減少質量可在若干方面改善其性能表現，其中之一便是 減少結構物振動週期，因為降低週期之結構物一般比長週期結構具有 較小的變形反應，所以可減少變形及損壞。結構物所承受的地震力與 地震力引致的加速度及結構質量成正比，藉由降低結構物質量，或許 可直接降低結構物之地震力，亦減少了可能發生之破壞。

減少鋼構抗彎構架質量的方法包含：將外部較重的外牆系統換成 較輕的形式，移除未使用之設備及儲存物之載重，水泥隔間牆換成較 輕的形式，移除若干樓層等。若以其他補強方法，則需重新評估補強 後之結構行為表現。

以減低質量作為補強策略最大的好處是降低了結構的週期，並降 低了結構在反應譜上之變形需求，然而週期與質量是平方的關係，因 此需減少很多得質量才會對側向位移需求產生足夠的影響。

4.3.6 隔震

隔震是改善既有結構物耐震行為較新的方法，藉由兩項基本因素 改善結構物耐震行為，一為延長結構物的週期，及明顯的阻尼作用，

兩者合併的效果可大大降低建築物之慣性力，隔震系統常被設計為具 有較大之柔度，因此地震力引致之變形與能量消散便在隔震系統發 生，而不會傳遞至結構物，其結果便是隔震系統需承受很大的變形與 消能需求，但其上的主結構則承受較低的側向力與變形需求，及較低 的破壞程度。

當上部結構重量大勁度高時隔震效果越有效，一般隔震結構的週 期（包含隔震系統），大約在 2 至 3 秒，當未包含隔震系統之結構物 週期在1 秒或以下時，隔震效果最顯著，而大部分的鋼構抗彎構架之 週期皆大於1 秒，因此隔震在補強鋼構抗彎構架時可能不是有效的方 式，除非配合結構整體勁度補強。

4.3.7 消能元件

消能元件其目的在減少結構物對地表震動的位移反應，因此與結 構加勁十分類似，但此補強方式著重在消能而非加勁，以一些消能裝 置作為補強的工具，可增加結構的阻尼並減少其側向位移反應。有許 多型式的消能裝置可在市面上購得，包括液體黏性阻尼（fluid-viscous dampers）、黏彈性阻尼（visco-elastic dampers）、摩擦式阻尼（friction dampers）及遲滯性阻泥（hysteretic dampers）等，由於各種不同的消 能裝置有不同的力量、位移、速度關係，因此對結構物反應的影響也 會不同。

消散的能量是力量與位移的積分值，此力量是消能裝置作用在結 構上的值（或結構作用在消能裝置上的值），而此位移則是該力量作 用所產生的移動，鋼構抗彎構架常常是消能元件補強的理想對象，因 為其柔度較高，在較小的力量時阻尼裝置便已可消散大量的能量，此 點十分重要，因為阻尼力太大可能造成結構中集中力量太大。

消能裝置通常以斜撐構架的形式設置在結構中，這樣的消能裝置 可能是斜撐本身，或包含在斜撐中，採用此種方式補強須根據相關規 範的原則來設計補強元件，並根據第三章的方法來評估結構桿件的耐 震性能。