1 豐山國小是國內首先採用隔震建築的學校

（資料來源：豐山國小陳弘宜老師提供）

第三節 一般耐震、隔震與消能建築的差異

「一般耐震建築」設計的需求，主要考量當遭遇大地震之時，建 築物不應發生崩塌之破壞，但允許柱、梁、牆與斜撐等構件產生損傷，

以吸收過量之地震能量，且無法同時充分地降低建築物之變形量與加 速度；此外，亦許可建築物於震災後不需發揮建築原有的功能。但是，

歷經多次震害教訓後，大家開始瞭解除了要求建築不致崩毀外，對許 多建築物而言，震災後使用功能之充分維持，對於建築物防災需求來 說，亦是非常重要的課題（圖 2-2(a)）。

「隔震建築」為將整個建築物座落於隔震元件上，並利用設置隔 震元件所形成之特殊軟層，將大部分之變形與能量吸收，集中於此隔 震層之中；當地震來臨時，建築物的振動週期，可與地震週期錯開，

防止共振現象發生，以隔絕地面運動對建築物上部的直接作用，並藉 由延長建築物的振動周期，將地震引起地面的急速搖晃，轉變成對建 築物產生緩慢且振幅較大的搖晃，以保護上部結構不受地震力的破 壞。因此，當遭遇大地震時，隔震建築可同時降低變形量與加速度，

使建築物不致崩毀，並且在震災後仍能維持建築物的使用功能（圖 2-2(b)）。

「消能建築」為藉由安裝於建築結構特定部位的消能元件，吸收 傳遞至建築結構之地震能量，以降低地震力對整體建築物的影響，控 制建築物對地震之反應，減少結構構件之損壞。因此，經由適當之設 計，當建築物遭遇大地震時，建築物將不致崩毀，建築物在震災後仍

可維持建築物的使用功能（圖 2-2(c)）。

圖 2-2 一般耐震、隔震與消能建築之圖例

（資料來源：本研究繪製）

第四節 隔震元件的種類

一般而言，隔震元件的種類可分為橡膠式、滑動式與其他型式之 隔震元件。橡膠式隔震元件包括有積層橡膠隔震元件(Laminated Rubber Bearing，RB)、鉛心橡膠隔震元件(Lead-Rubber Bearing，LRB)與高阻 尼橡膠隔震元件(High Damping Rubber Bearing，HDRB)等。在此將針 對目前使用較為普遍，並被公認較為可靠、簡單、發展成熟的三種隔 震元件，即積層橡膠隔震元件、鉛心橡膠隔震元件及摩擦單擺系統 (Friction Pendulum System，FPS），做進一步的介紹：

一、積層橡膠隔震元件：

此種隔震元件，係以一層橡膠一層鋼板膠結組合而成，如圖 2-3所示；橡膠層提供側向韌性，鋼板則可降低橡膠層之膨脹變形，

並提高垂直承載之能力，而不影響水平勁度；外圍再被覆橡膠層，

以保護鋼板及橡膠層，並避免紫外線侵襲及氧化。於積層橡膠隔 震元件上、下端部各有一片厚鋼板，以結合膠隔震元件連接上、

下部結構。

積層橡膠隔震元件的特色如下：(1)材料性質：橡膠為一種高 分子化合物，能承受巨大的變形而不損壞，堅韌而具有吸收振動 能量的能力；(2)產生製造：橡膠與鋼板材料之來源充足，且製造 所需材料不多，由於元件之構造簡單，適合大量加工製造，並容 易於因應不同設計需求而調整尺寸；(3)實務應用：由於隔震元件 的水平勁度低，容易因側向變位太大而造成不穩定，故在應用上 常需另外配置適當之消能元件；(4)維護檢查：由於拆裝容易，且

材料之耐久性行為穩定，隔震元件的力學行為可靠。一般而言，

在正常操作環境之下，幾乎無需進行經常性的維修工作。

圖 2-3 積層橡膠隔震元件的基本構造

（資料來源：本研究繪製）

二、鉛心橡膠隔震元件：

鉛心橡膠隔震元件的構造型態，與積層橡膠隔震元件類似，

不同之處在於中央核心部位，注入高純度的鉛金屬，詳細構造如 圖2-4所示。在垂直方向部分，與積層橡膠隔震元件一樣，由於鋼 板束制了橡膠的橫向伸展，因此可提升隔震元件的垂直勁度，以 穩定支撐上部結構的重量；在水平方向部分，由於具有適當的柔 軟性，可有效延長整體結構系統的週期，再利用鉛心在降伏後具 高阻尼的特性，可提供類似金屬消能元件的功能。鉛為具有極佳 遲滯消能能力及耐久性之材料，並能承受長期的反覆荷重，且取 得容易，價錢便宜。

鉛心橡膠隔震元件除具備積層橡膠隔震元件的優點外，亦具 有以下之特性：(1)隨著隔震元件的變形，鉛心也產生塑性變形，

藉以吸收地震能量，降低建築物在地震中的加速反應，並減少水 平變位；(2)由於鉛心的灌入，提供較大的側向勁度而有類似錨定 的效果，使得此種隔震元件具有優越的抵抗常態載重之能力。

圖 2-4 鉛心橡膠隔震元件的基本構造

（資料來源：本研究繪製）

三、摩擦單擺隔震元件：

摩擦單擺隔震元件為結合滑動與幾何回復力之摩擦隔震系 統，係利用一個關節式之滑動器(slider)，在不鏽鋼之球面內滑動，

滑動器與不銹鋼球面之接觸面，係以低摩擦之複合材料被覆，通 常以被覆鐵弗龍處理，而滑動器另一側為不銹鋼被覆之球面，並 安置於以低摩擦複合材料被覆之凹形球座面之內；此隔震元件允 許上部結構沿球形滑動界面任意方向來回滑動，有如單擺的小角 度擺動，如圖2-5所示。

摩擦單擺隔震元件的特色如下：(1)適用於各類型的結構，垂 直勁度高，承載能力大，且隔震元件淨高需求不大，於設計與安 裝上容易配合，較無穩定性的問題；(2)所有滑動界為低摩擦、低 磨損，且對溫度變化不敏感之材質，因此隔震效果不受溫度影響，

防蝕性與耐久性佳；(3)上部結構的擺動週期，僅與滑動界面的曲 率半徑有關，而與建築物之重量無關，設計容易並可視需要改變 建築物的週期，以達到隔震的目的；(4)可輕易利用隔震元件的尺 寸設計，以控制建築物於強震作用下的最大相對位移；(5)構造簡 單，價格低廉，裝設和維修都很容易；(6)摩擦單擺隔震元件之摩 擦機制，可提供消散地震能量的能力，因此無需再增加額外的消 能元件；(7)當建築物因地震作用沿滑動曲面略為上揚時，部分動 能即轉換成位能，建築物因受重力的作用，可回復至原位，如此 可解決平面滑動式隔震元件無法自動復位的問題；(8)隔震元件之 水平勁度與摩擦力，與載重成正比，因此剪力中心與質心重合，

可降低建築物之扭轉效應。

圖 2-5 摩擦單擺隔震元件的基本構造

（資料來源：本研究繪製）

第五節 隔震建築的隔震層

隔震層係指位於隔震建築中，裝設隔震元件及相關消能元件之特 定樓層。因此，隔震層必須確保提供水平移動的空間，以及維持實施

檢查的空間與高度，因此隔震層的高度，大多小於一個樓層的高度。

目前國內建築法規規定：隔震層若不為居室或其他用途使用，得不計 入樓地板面積與建築物層數。