規則性與不規則性結構

任一結構可依其配置，區分為下列規則性結構與不規則性結構兩類。

（一）規則性結構

規則性結構在平面與立面上，或抵抗側力的結構系統上，没有不規則性結 構所具有的顯著不連續性。

（二）不規則性結構

(1) 不規則性結構在平面與立面上，或抵抗側力的結構系統上，有顯著的不連 續性。一般之不規則性如表 1.1 與 1.2 所示。

(2) 結構具有表 1.1 所列一種或多種不規則性時，應視為具有立面上不規則性 者。

(3) 結構具有表 1.2 所列一種或多種不規則性時，應視為具有平面上不規則性 者。

(4) 不規則性結構之結構設計與分析必須依據表 1.1 與表 1.2 所列參考章節之 各項規定辦理。

解說：

在許多大地震中發現結構配置不良的不規則性結構，是致使結構發生破壞的 主因。不規則性結構主要是立面、平面不規則或地震力傳遞路徑不規則。

若結構具立面不規則性，其於地震下各層樓之動態反應及引致之樓層側向力 會與由靜力分析所得者有明確之差異，所以結構具立面不規則性須進行動力分析 才能得到正確之反應值，以下說明幾種常見之立面不規則性結構(圖 C1-1)。

抗彎矩構架若其某一樓層之高度較相鄰樓層高出許多，則該層之勁度會因高度之 增加而減小，若結構規劃設計時，無法或不去增強該層勁度到與相鄰之樓層相當 時，則建築物視為立面不規則性結構。若建築物某樓層之重量與樓層勁度比與其 相鄰之樓層有明顯之差異時，則建築物視為立面不規則性結構，此可能發生於某 一樓層具有較大之重量之情形時，如設置游泳池或空中花園等。另一種形式之立 面不規則，為由於建物立面幾何形狀不對稱所造成的，有些建築物可能其立面幾 何形狀對垂直軸是對稱的，但由於其於某些樓層有過大之水平退縮或延展，造成 抗側力之垂直構材於垂直方向具不連續性，此類建築物亦視為立面不規則性結 構。圖 C1-1 中有描述此類建築物是否視為不規則性結構之判定方式。軟弱層不 規則性係指該層之側向勁度明顯低於其上一層者，此軟弱層之存在將使結構物於 地震之作用下，只於此層產生降伏而其他層樓依然保持彈性，此一情形將改變結 構物之振動及變形形狀，並於此軟弱層產生極大之變形，甚至造成結構物不穩定 而倒塌，於 921 集集大地震中，即有許多因軟弱層效應而造成建築物倒塌的案例。

針對平面不規則性而言(圖 C1-2)，一棟建築物或許具有對稱且不含凹角與側 翼之平面幾何形狀，但仍可能因其質量分布或豎向側力抵抗構材之不對稱性，而 被歸類為平面不規則結構。除此之外，即使在靜態質心與剛心重合的情況，建築 物也可能在地震時產生扭轉效應。舉例而言，不對稱的裂縫與降伏均會導致建物 產生扭轉效應。當然，靜態質心與剛心的偏心將更放大此扭轉效應。因此，當靜 態質心與剛心的偏心量超過建築物與地震力垂直方向尺度百分之十者，將視為平 面不規則結構。同時，即使藉由適當配置豎向側力抵抗構材之位置，使滿足上述 剛心偏移量的限制，仍會因其分布之不對稱，而使得扭力非均等地分配於各豎向 側力抵抗構材，引致扭轉不規則性。規則性建築的平面幾何形狀可為方形、矩形 或圓形。一棟方形或矩形的建築物若僅具有輕微的凹角時仍可視為規則性結構，

但若凹角之尺寸過大而呈現十字型外觀時，則必須視為平面不規則結構。因為此 類具凹角建築物的側翼地震反應與完整建物的地震反應大不相同，且會引致更大 的作用力。H 型的建築物雖具有對稱的幾何外觀，但因其側翼反應仍被視為平面 不規則結構。若同一層樓版之勁度不連續，將改變各個豎向構材的側力分布，而 引致扭轉效應，因此歸類為平面不規則結構。同時，側向力之傳遞路徑具不連續 性，如豎向構材之面外錯位，將迫使水平構材難以適切提供抵抗垂直力與側向力 的能力，因而歸屬於平面不規則結構。此外，豎向側力抵抗構材不平行或對稱於

側力抵抗系統之兩正交主軸者，須考慮雙向地震力，亦屬於平面不規則結構。

一般規則性建築物在地震中的彈性反應較易掌握，因此構材進入非彈性的時 機較勻稱，不會集中在局部構材，但不規則性結構的反應則較難了解。本規範點 出幾種重要的不規則性，並給予定量化，且對某些不規則性給予限制標準。此外，

在結構設計與分析上對付此等不規則性之手段，必須依據表 1.1 與表 1.2 所列參 考章節之相關規定辦理。譬如有些不規則性藉動力分析就可反映出來，而像地震 力傳遞不規則處，則須加強鄰近柱梁、斜撐等構材的承載能力。

表 1.1 立面不規則性結構

不規則種類與定義 參考章節

1.勁度不規則性軟層

軟層者係指該層之側向勁度低於其上一層者之 70%其上三層平均 勁度之 80%。

3.1

2.質量不規則性

任一層之質量，若超過其相鄰質量的 150%者，稱此建築物具質量 不規則性。屋頂下一層之質量大於屋頂層質量 150%者，不視為不 規則。

3.1

3.立面幾何不規則性

任一層抵抗側力結構系統之水平尺度若大於其相鄰層者之 130%以 上，視此建築物具立面幾何不規則性，但閣樓面積甚小時，可不必 考慮。

3.1

4.抵抗側力的豎向構材立面內不連續

抵抗側力的豎向構材立面內錯位距離超過構材長度者。

6.2.12 5.強度不連續性弱層

弱層為該層強度低於其上層強度 80%者。樓層強度係指所考慮方向 上所有抵抗地震層剪力構材強度之和。

1.8 2.17

表 1.2 平面不規則性結構

不規則種類與定義 參考章節

1. 扭轉不規則性橫隔版非柔性時需予考慮

在包含意外扭矩的地震力作用下，沿地震力方向最大側邊變位大於 兩側邊平均層變位的 1.2 倍以上時，應視為具扭轉不規則性。

2.14、3.1 3.7、6.1 6.2.9 2. 具凹角性

結構及其側力抵抗系統的平面幾何形狀具有凹角者，超過凹角部份 之結構尺寸大於沿該方向結構總長之 15%以者謂之。

6.2.9

3. 橫隔版不連續性

橫隔版具有急遽不連續性或勁度不連續性，包含切角或開孔，其面 積超過全部面積 50%以上者，或兩層間有效橫隔版勁度之變化超過 50%者。

6.2.9

4. 面外之錯位性

側向力傳遞之路徑具不連續性，如豎向構材有面外錯位者。

6.2.9 6.2.12 5. 非平行結構系統

豎向側力抵抗構材不平行或對稱於側力抵抗系統之兩正交主軸者。

6.1

A

L

A/L>25%

L

A A

A/L>15%

L A/L>10%

A A 幾何形狀不規則

較重質量

質量比不規則

抗彎構架 剪力牆

勁度比不規則

圖 C1-1 建築物立面不規則

A/L>15%

A/L>15%

A/L>15%

L L A

A A

幾何形狀不規則

質心與剛心之偏心 較重 質量

抗側力系統之垂直構材

樓版勁度之不連續 抗側力系統之垂直構材

剛性樓版 柔性樓版

開孔

圖 C1-2 建築物平面不規則