建築物耐震性能設計規範之研擬子計畫二：範例研究
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(2) 中華民國 94 年 12 月.
(3) （ 國 科 會 GRB 編 號 ） PG9402-0644 （本部計畫編號） 094301070000G1018. 建築物耐震性能設計規範之研擬 ⎯子 計 畫 二 ： 範 例 研 究. 受 委 託 者 ： 財團法人中興工程顧問社 研究主持人： 薛. 強. 協 同 主 持 人 ： 陳國慶 研. 究. 員 ： 陳正忠.
(4) 研 究 助 理 ： 吳嘉偉. 內政部建築研究所委託研究報告 中華民國 94 年 12 月.
(5) 目次. 目次 表次. ................................................................................................................. III. 圖次. ................................................................................................................ VII. 摘要. ................................................................................................................ XV. 第一章 前言 ............................................................................................................ 1 1.1 緣起與目的 ....................................................................................... 1 1.2 研究方法及進行步驟 ....................................................................... 2 1.3 期末報告內容 ................................................................................... 2 1.4 預期貢獻 ........................................................................................... 3 第二章 水平設計地震力比較 ................................................................................ 5 2.1 各規範水平設計地震力計算之差異 ............................................... 5 2.2 性能規範水平設計地震力計算流程與範例 ................................. 17 2.3 一般建築物水平設計地震力之比較 ............................................. 22 2.3.1 一般工址 ............................................................................... 22 2.3.2 近斷層區域 ........................................................................... 32 2.3.3 台北盆地 ............................................................................... 32 2.4 重要建築物水平設計地震力之比較 ............................................. 34 2.4.1 一般工址 ............................................................................... 36 2.4.2 近斷層區域 ........................................................................... 51 2.4.3 台北盆地 ............................................................................... 52 2.5 小結 ................................................................................................. 57 第三章 範例 1― 規則 RC 建築物 ....................................................................... 59. I.
(6) 建築物耐震性能設計規範之研擬─ 子計畫二：範例研究. 3.1 耐震性能設計目標與可接受標準(規範第二章)........................... 59 3.2 結構系統規劃(規範第三章)........................................................... 63 3.3 初步設計(規範第四章)................................................................... 66 3.4 耐震性能評估檢核(規範第五章)................................................... 75 第四章 範例 2—規則鋼結構建築物 ................................................................... 87 4.1 耐震性能設計目標與可接受標準(規範第二章)........................... 87 4.2 結構系統規劃(規範第三章)........................................................... 91 4.3 初步設計(規範第四章)................................................................... 93 4.4 耐震性能評估檢核(規範第五章)................................................... 98 第五章 範例 3― 不規則 RC 建築物 ................................................................. 109 5.1 耐震性能設計目標與可接受標準(規範第二章)......................... 109 5.2 結構系統規劃(規範第三章)......................................................... 113 5.3 初步設計(規範第四章)................................................................. 115 5.4 耐震性能評估檢核(規範第五章)................................................. 124 第六章 結論與建議 ............................................................................................ 139 6.1 結論 ............................................................................................... 139 6.2 建議 ............................................................................................... 140 附錄一 ETABS 非線性靜力分析說明 .............................................................. 143 附錄一.1 ETABS 桿件非線性塑鉸性質 ........................................... 143 附錄一.1.1 鋼結構桿件非線性塑鉸模型..................................... 144 附錄一.1.2 RC 結構桿件非線性塑鉸模型.................................. 147 附錄一.2 設定非線性靜力分析 CASE.............................................. 150 附錄一.2.1 由之前 case 的終止狀態開始執行(Start from. II.
(7) 目次. Previous Case) ........................................................... 150 附錄一.2.2 側推載重型式(Load Pattern) ................................... 151 附錄一.2.3 幾何非線性(Geometric nonlinearity) ...................... 152 附錄一.2.4 桿件卸載方式(Member Unloading Method ) ......... 152 附錄一.2.5 只儲存側推曲線的正位移增量(Save Positive Increments Only) ...................................................... 159 附錄二 審查意見處理說明 ................................................................................ 161 參考書目 .............................................................................................................. 165. III.
(8) 建築物耐震性能設計規範之研擬─子計畫二：範例研究. 表次 表 2-1 一般工址譜加速度係數(94 年版規範與性能規範).................................. 6 表 2-2 性能規範結構系統韌性容量 R(標示與 88 年、94 年版規範之差 異)................................................................................................................. 7 表 2-3 88 年版 94 年版與性能規範之設計水平總橫力計算公式................... 11 表 2-4 例一 88 年版、94 年版與性能規範水平地震力計算比較表................. 19 表 2-5 例二 88 年版、94 年版與性能規範水平地震力計算比較表................. 20 表 3-1 範例 1—5%阻尼比水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,475(1)(規範 表 2-8(A))................................................................................................... 60 表 3-2 範例 1—5%阻尼比水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,475(2)(規範 表 2-8(B)) ................................................................................................... 60 表 3-3 範例 1—5%阻尼比水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,2500(1)(規 範表 2-8(A))............................................................................................... 61 表 3-4 範例 1— 5%阻尼比水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,2500(2)(規範 表 2-8(B)).................................................................................................... 61 表 3-5 範例 1—根據經驗預估的結構構件尺寸................................................. 64 表 3-6 範例 1—水平設計地震力計算(規範 4.3.2~4.3.5 節).............................. 66 表 3-7 範例 1—各樓層重量................................................................................. 67 表 3-8 範例 1—屋頂層到 2F 水平設計地震力豎向分配 .................................. 68 表 3-9 範例 1—屋突層水平設計地震力豎向分配............................................. 69 表 3-10 範例 1—建築物地下部份之設計水平地震力....................................... 69 表 3-11 範例 1—垂直設計地震力計算............................................................... 70 IV.
(9) 表次. 表 3-12 範例 1—X 向扭轉不規則檢核............................................................... 72 表 3-13 範例 1—Y 向扭轉不規則檢核............................................................... 72 表 3-14 範例 1—初步檢核最大層間變位角....................................................... 73 表 3-15 範例 1—構材設計主筋配筋量............................................................... 74 表 3-16 範例 1—側推分析性能點....................................................................... 77 表 3-17 範例 1—側推終點與理想雙線性化....................................................... 80 表 3-18 範例 1—中小地震層間變位檢核........................................................... 80 表 3-19 範例 1—最大層間變位角與容許韌性檢核(X 向) ................................ 81 表 3-20 範例 1—最大層間變位角與容許韌性檢核(Y 向) ................................ 81 表 3-21 範例 1—構件性能檢核(X 向) ................................................................ 83 表 3-22 範例 1—構件性能檢核(Y 向) ................................................................ 83 表 3-23 範例 1—檢核極軟層(X 向) .................................................................... 85 表 3-24 範例 1—檢核極軟層(Y 向) .................................................................... 86 表 4-1 範例 2—5%阻尼比水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,475(1)(規範 表 2-8(A))................................................................................................... 88 表 4-2 範例 2—5%阻尼比水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,475(2)(規範 表 2-8(B)) ................................................................................................... 88 表 4-3 範例 2—5%阻尼比水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,2500(1)(規 範表 2-8(A))............................................................................................... 89 表 4-4 範例 2— 5%阻尼比水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,2500(2)(規範 表 2-8(B)).................................................................................................... 89 表 4-5 範例 2—根據經驗預估的結構構件尺寸................................................. 91. V.
(10) 建築物耐震性能設計規範之研擬─子計畫二：範例研究. 表 4-6 範例 2—水平設計地震力計算(規範 4.3.2~4.3.5 節).............................. 93 表 4-7 範例 2—水平設計地震力豎向分配......................................................... 94 表 4-8 範例 2—垂直設計地震力計算................................................................. 95 表 4-9 範例 2—初步檢核最大層間變位角......................................................... 96 表 4-10 範例 2—側推終點與理想雙線性化..................................................... 100 表 4-11 範例 2—側推分析性能點..................................................................... 100 表 4-12 範例 2—最大層間變位角與容許韌性檢核......................................... 103 表 4-13 範例 2—構件在 475 年回歸期地震下之 IDDR(第一振態側推)....... 104 表 4-14 範例 2—構件在 2500 年回歸期地震下之 IDDR(第一振態側推)..... 105 表 4-15 範例 2—構件在 475 年回歸期地震下之 IDDR(質量正比側推)....... 105 表 4-16 範例 2—構件在 2500 年回歸期地震下之 IDDR(質量正比側推)..... 106 表 4-17 範例 2—構件性能檢核......................................................................... 106 表 5-1 範例 3—5%阻尼比水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,475(1)(規範 表 2-8(A))................................................................................................. 110 表 5-2 範例 3—5%阻尼比水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,475(2)(規範 表 2-8(B)) ................................................................................................. 111 表 5-3 範例 3—5%阻尼比水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,2500(1)(規 範表 2-8(A))............................................................................................ 111 表 5-4 範例 3— 5%阻尼比水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,2500(2)(規範 表 2-8(B)) .................................................................................................. 112 表 5-5 範例 3—水平設計地震力計算(規範 4.3.2~4.3.5 節)............................ 115 表 5-6 範例 3—各樓層重量(由 ETABS 計算)................................................. 116. VI.
(11) 表次. 表 5-7 範例 3—建築物地下部份之設計水平地震力....................................... 117 表 5-8 範例 3—垂直設計地震力計算............................................................... 117 表 5-9 範例 3—ETABS 動力分析各振態之有效質量比及累計值 ................ 120 表 5-10 範例 3—初步檢核最大層間變位角(中小地震).................................. 122 表 5-11 範例 3—初步檢核最大層間變位角(475 年地震)............................... 122 表 5-12 範例 3—初步檢核最大層間變位角(2500 年地震)............................. 123 表 5-13 範例 3—構材設計主筋配筋量............................................................. 123 表 5-14 範例 3—側推分析性能點..................................................................... 126 表 5-15 範例 3—側推終點與理想雙線性化..................................................... 129 表 5-16 範例 3—中小地震層間變位檢核......................................................... 129 表 5-17 範例 3—最大層間變位角與容許韌性檢核(X 向) .............................. 130 表 5-18 範例 3—最大層間變位角與容許韌性檢核(Y 向) .............................. 130 表 5-19 範例 3—構件在 475 年回歸期地震下之 IDDR(Y 向主振態側推)... 132 表 5-20 範例 3—構件性能檢核(X 向) .............................................................. 134 表 5-21 範例 3—構件性能檢核(Y 向) .............................................................. 134 表 5-22 範例 3—檢核極軟層(X 向) .................................................................. 136 表 5-23 範例 3—檢核極軟層(Y 向) .................................................................. 137 表 5-24 範例 3—X 向扭轉不規則檢核............................................................. 137 表 5-25 範例 1—Y 向扭轉不規則檢核............................................................. 137 表 6-1 範例內容差異表...................................................................................... 139 附表二-1 審查意見處理說明............................................................................. 161. VII.
(12) 建築物耐震性能設計規範之研擬─子計畫二：範例研究. VIII.
(13) 圖次. 圖次 圖 1-1 子計畫 2 之研究步驟................................................................................ 3 圖 2-1 週期經驗公式比較(鋼構造建築物，無非結構剛性牆、剪力牆或 加勁構材者)............................................................................................ 10 圖 2-2 週期經驗公式比較(RC、SRC 建築物，無非結構剛性牆、剪力 牆或加勁構材者) ................................................................................... 10 圖 2-3 週期經驗公式比較(其他建築物) ............................................................. 11 圖 2-4 88 年版規範 C/FU 折減比例(Z=0.33、第一類地盤) ............................ 13 圖 2-5 94 年版規範 SaD/FU 折減比例(近斷層區域、第一類地盤) ................. 14 圖 2-6 使用原有公式，I=1.5、R=4.0 時性能規範短週期 K h 值較小 .............. 15 圖 2-7 使用原有公式，I=1.5、R=3.0 時性能規範短週期 K h 值較小 .............. 15 圖 2-8 公式考慮 I，在 I=1.5、R=4.0 時性能規範短週期 K h 值較一致........... 16 圖 2-9 公式考慮 I，在 I=1.5、R=3.0 時性能規範短週期 K h 值較一致........... 16 圖 2-10 性能規範反應譜與歷時計算流程.......................................................... 17 圖 2-11 性能規範水平設計地震力計算流程...................................................... 18 圖 2-12 94 年版規範一般工址與近斷層區域 Fu 值( IDDRRLS = 2 / 3 ) ................. 24 圖 2-13 94 年版規範台北盆地 Fu 值( IDDRRLS = 2 / 3 ) ......................................... 24 圖 2-14 IDDRR=1 與 IDDRR=2/3 間之 FU 比值................................................ 25 圖 2-15 一般建築物 K h 比較(一般工址、第一類地盤、Z=0.33、R=4.8) ....... 25 圖 2-16 一般建築物 K h 比較(一般工址、第一類地盤、Z=0.33、R=4.2) ....... 26 圖 2-17 一般建築物 K h 比較(一般工址、第一類地盤、Z=0.33、R=4.0) ....... 26 IX.
(14) 建築物耐震性能設計規範之研擬─子計畫二：範例研究. 圖 2-18 一般建築物 K h 比較(一般工址、第二類地盤、Z=0.33、R=4.0) ....... 27 圖 2-19 一般建築物 K h 比較(一般工址、第三類地盤、Z=0.33、R=4.0) ....... 27 圖 2-20 一般建築物 K h 比較(一般工址、Z=0.33、R=1.6、 S S475 = 0.7 ) ......... 28 圖 2-21 一般建築物 K h 比較(一般工址、Z=0.33、R=2.4、 S S475 = 0.7 ) ......... 28 圖 2-22 一般建築物 K h 比較(一般工址、Z=0.33、R=4.0、 S S475 = 0.5 )............ 29 圖 2-23 一般建築物 K h 比較(一般工址、Z=0.33、R=1.6、 S S475 = 0.5 )............ 29 圖 2-24 一般建築物 K h 比較(一般工址、Z=0.33、R=1.6、 S S475 = 0.5 )............ 30 圖 2-25 一般建築物 K h 比較(一般工址、Z=0.23、R=4.0、 S S475 = 0.7 ) ........... 30 圖 2-26 一般建築物 K h 比較(一般工址、Z=0.23、R=1.6、 S S475 = 0.7 ) ........... 31 圖 2-27 一般建築物 K h 比較(一般工址、Z=0.23、R=4.0、 S S475 = 0.5 )............ 31 圖 2-28 一般建築物 K h 比較(近斷層、Z=0.33、R=4.0、 S S475 = 0.8 )................ 32 圖 2-29 一般建築物 K h 比較(台北盆地、Z=0.23、R=4.0)................................ 33 圖 2-30 一般建築物 K h 比較(台北盆地、Z=0.23、R=2.4)................................ 33 圖 2-31 性能規範第 III 類建築物地震力 V475 放大倍數(現行規範 I=1.5)......... 34 圖 2-32 性能規範第 III 類建築物地震力 V2500 放大倍數(現行規範 I=1.5)....... 35 圖 2-33 性能規範第 II 類建築物地震力 V475 放大倍數(現行規範 I=1.25) ....... 35 圖 2-34 性能規範第 II 類建築物地震力 V2500 放大倍數(現行規範 I=1.25) ...... 36 圖 2-35 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、第一類地盤、Z=0.33、 R=4.8) ..................................................................................................... 39 圖 2-36 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、第二類地盤、Z=0.33、 R=4.2) ..................................................................................................... 39 圖 2-37 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、第一類地盤、Z=0.33、 R=4.0) ..................................................................................................... 40 X.
(15) 圖次. 圖 2-38 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、第三類地盤、Z=0.33、 R=4.0) ..................................................................................................... 40 圖 2-39 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、第三類地盤、Z=0.33、 R=3.0) ..................................................................................................... 41 圖 2-40 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、第一類地盤、Z=0.33、 R=2.4) ..................................................................................................... 41 圖 2-41 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、第一類地盤、Z=0.33、 R=2.0) ..................................................................................................... 42 圖 2-42 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、第一類地盤、Z=0.33、 R=1.6) ..................................................................................................... 42 圖 2-43 重要建築物 K h 比較(I=1.25、一般工址、第一類地盤、Z=0.33、 R=4.8) ..................................................................................................... 43 圖 2-44 重要建築物 K h 比較(I=1.25、一般工址、第一類地盤、Z=0.33、 R=4.0) ..................................................................................................... 43 圖 2-45 重要建築物 K h 比較(I=1.25、一般工址、第三類地盤、Z=0.33、 R=3.0) ..................................................................................................... 44 圖 2-46 重要建築物 K h 比較(I=1.25、一般工址、第一類地盤、Z=0.33、 R=2.4) ..................................................................................................... 44 圖 2-47 重要建築物 K h 比較(I=1.25、一般工址、第一類地盤、Z=0.33、 R=1.6) ..................................................................................................... 45 圖 2-48 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、Z=0.33、R=4.0、S S475 = 0.5 ) ................................................................................................................. 45 圖 2-49 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、Z=0.33、R=3.0、 S S475 = 0.5 )................................................................................................ 46 圖 2-50 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、Z=0.33、R=1.6、 S S475 = 0.5 )................................................................................................ 46 圖 2-51 重要建築物 K h 比較(I=1.25、一般工址、Z=0.33、R=4.0、 S S475 = 0.5 )................................................................................................ 47. XI.
(16) 建築物耐震性能設計規範之研擬─子計畫二：範例研究. 圖 2-52 重要建築物 K h 比較(I=1.25、一般工址、Z=0.33、R=2.4、 S S475 = 0.5 )................................................................................................ 47 圖 2-53 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、Z=0.23、R=4.0、 S S475 = 0.7 )................................................................................................ 48 圖 2-54 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、Z=0.23、R=2.4、 S S475 = 0.7 )................................................................................................ 48 圖 2-55 重要建築物 K h 比較(I=1.5、一般工址、Z=0.23、R=1.6、 S S475 = 0.7 )................................................................................................ 49 圖 2-56 重要建築物 K h 比較(I=1.25、一般工址、Z=0.23、R=4.0、 S S475 = 0.7 )................................................................................................ 49 圖 2-57 重要建築物 K h 比較(I=1.25、一般工址、Z=0.23、R=2.4、 S S475 = 0.7 )................................................................................................ 50 圖 2-58 重要建築物 K h 比較(I=1.25、一般工址、Z=0.23、R=1.6、 S S475 = 0.7 )................................................................................................ 50 圖 2-59 重要建築物 K h 比較(I=1.5、近斷層、Z=0.33、R=4.0、 S S475 = 0.8 )................................................................................................ 51 圖 2-60 重要建築物 K h 比較(I=1.25、近斷層、Z=0.33、R=4.0、 S S475 = 0.8 )................................................................................................ 52 圖 2-61 重要建築物 K h 比較(I=1.5、台北盆地、Z=0.23、R=4.8)................... 53 圖 2-62 重要建築物 K h 比較(I=1.5、台北盆地、Z=0.23、R=4.0)................... 53 圖 2-63 重要建築物 K h 比較(I=1.5、台北盆地、Z=0.23、R=2.4)................... 54 圖 2-64 重要建築物 K h 比較(I=1.5、台北盆地、Z=0.23、R=1.6)................... 54 圖 2-65 重要建築物 K h 比較(I=1.25、台北盆地、Z=0.23、R=4.8)................. 55 圖 2-66 重要建築物 K h 比較(I=1.25、台北盆地、Z=0.23、R=4.0)................. 55 圖 2-67 重要建築物 K h 比較(I=1.25、台北盆地、Z=0.23、R=2.4)................. 56 XII.
(17) 圖次. 圖 2-68 重要建築物 K h 比較(I=1.25、台北盆地、Z=0.23、R=1.6)................. 56 圖 3-1 範例 1—建築物之耐震性能設計目標與可接受標準............................ 59 圖 3-2 範例 1—5%阻尼比工址水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,475 ........ 61 圖 3-3 範例 1—5%阻尼比工址水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,2500 ....... 62 圖 3-4 範例 1—結構配置(立面與平面) ............................................................. 63 圖 3-5 範例 1—地下室結構平面配置................................................................ 63 圖 3-6 範例 1—桿件塑鉸位置(以 X 向立面為例) ............................................ 75 圖 3-7 範例 1—ETABS 預設 M3 塑鉸與 PPM 塑鉸性質 ............................... 76 圖 3-8 範例 1—ETABS 預設 V2 塑鉸性質....................................................... 76 圖 3-9 範例 1—側推荷載型式............................................................................ 77 圖 3-10 範例 1—ETABS 計算 475 年地震之性能點(主振態側推 X、Y 向)............................................................................................................ 78 圖 3-11 範例 1—ETABS 計算 475 年地震之性能點(質量正比側推 X、 Y 向)........................................................................................................ 78 圖 3-12 範例 1—ETABS 計算 2500 年地震之性能點(主振態側推 X、 Y 向)........................................................................................................ 78 圖 3-13 範例 1—ETABS 計算 2500 年地震之性能點(質量正比側推 X、Y 向)................................................................................................. 78 圖 3-14 範例 1—結構整體容量曲線(X 向) ....................................................... 79 圖 3-15 範例 1—結構整體容量曲線(Y 向) ....................................................... 79 圖 3-16 範例 1—475 年、2500 年地震之破壞機制(X 向主振態側推) ........... 82 圖 3-17 範例 1—475 年、2500 年地震之破壞機制(X 向質量正比側推) ....... 82. XIII.
(18) 建築物耐震性能設計規範之研擬─子計畫二：範例研究. 圖 3-18 範例 1—475 年、2500 年地震之破壞機制(Y 向主振態側推) ........... 82 圖 3-19 範例 1—475 年、2500 年地震之破壞機制(Y 向質量正比側推) ....... 83 圖 3-20 範例 1—主振態側推 2500 年回歸期地震下之降伏機制(X 向) ......... 84 圖 3-21 範例 1—質量正比側推 2500 年回歸期地震下之降伏機制(X 向)..... 84 圖 3-22 範例 1—主振態側推 2500 年回歸期地震下之降伏機制(Y 向) ......... 84 圖 3-23 範例 1—質量正比側推 2500 年回歸期地震下之降伏機制(Y 向)..... 85 圖 4-1 範例 2—建築物之耐震性能設計目標與可接受標準............................ 87 圖 4-2 範例 2—5%阻尼比工址水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,475 ........ 89 圖 4-3 範例 2—5%阻尼比工址水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,2500 ....... 90 圖 4-4 範例 2—結構配置.................................................................................... 91 圖 4-5 範例 2—桿件塑鉸位置............................................................................ 98 圖 4-6 範例 2—ETABS 預設 M3 塑鉸與 PPM 塑鉸性質 ............................... 98 圖 4-7 範例 2—側推荷載型式............................................................................ 99 圖 4-8 範例 2—結構整體容量曲線.................................................................... 99 圖 4-9 範例 2—ETABS 計算 475 年回歸期地震之性能點(第一振態側 推).......................................................................................................... 101 圖 4-10 範例 2—ETABS 計算 475 年回歸期地震之性能點(質量正比側 推).......................................................................................................... 101 圖 4-11 範例 2—ETABS 計算 2500 年回歸期地震之性能點(第一振態 側推)...................................................................................................... 102 圖 4-12 範例 2—ETABS 計算 2500 年回歸期地震之性能點(質量正比 側推)...................................................................................................... 102. XIV.
(19) 圖次. 圖 4-13 範例 2—475 年、2500 年回歸期地震之破壞機制(第一振態側 推).......................................................................................................... 104 圖 4-14 範例 2—475 年、2500 年回歸期地震之破壞機制(質量正比側 推).......................................................................................................... 104 圖 4-15 範例 2—第一振態側推終點之降伏機制............................................ 106 圖 4-16 範例 2—質量正比側推終點之降伏機制............................................ 107 圖 5-1 範例 3—建築物之耐震性能設計目標與可接受標準.......................... 109 圖 5-2 範例 3—5%阻尼比工址水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,475 ...... 111 圖 5-3 範例 3—5%阻尼比工址水平彈性設計反應譜加速度係數 Sa,2500 ..... 112 圖 5-4 範例 3—結構立面配置.......................................................................... 113 圖 5-5 範例 3—結構平面配置.......................................................................... 113 圖 5-6 範例 3—梁柱尺寸配置.......................................................................... 114 圖 5-7 範例 3—動力分析之韌性折減加速度反應譜係數.............................. 119 圖 5-8 範例 3—動力分析之韌性折減加速度反應譜係數.............................. 119 圖 5-9 範例 3—動態扭矩偏心.......................................................................... 120 圖 5-10 範例 3—桿件塑鉸位置(以 X 向立面為例) ........................................ 124 圖 5-11 範例 3—ETABS 預設 M3 塑鉸與 PPM 塑鉸性質 ........................... 125 圖 5-12 範例 3—X 向側推荷載型式................................................................ 125 圖 5-13 範例 3—Y 向側推荷載型式................................................................ 126 圖 5-14 範例 3—ETABS 計算 475 年地震之性能點(主振態側推 X、Y 向).......................................................................................................... 127 圖 5-15 範例 3—ETABS 計算 475 年地震之性能點(質量正比側推 X、. XV.
(20) 建築物耐震性能設計規範之研擬─子計畫二：範例研究. Y 向)...................................................................................................... 127 圖 5-16 範例 3—ETABS 計算 2500 年地震之性能點(主振態側推 X、 Y 向)...................................................................................................... 127 圖 5-17 範例 3—ETABS 計算 2500 年地震之性能點(質量正比側推 X、Y 向)............................................................................................... 127 圖 5-18 範例 3—結構整體容量曲線(X 向) ..................................................... 128 圖 5-19 範例 3—結構整體容量曲線(Y 向) ..................................................... 128 圖 5-20 範例 3—475 年、2500 年地震之破壞機制(X 向主振態側推) ......... 131 圖 5-21 範例 3—475 年、2500 年地震之破壞機制(X 向質量正比側推) ..... 131 圖 5-22 範例 3—475 年、2500 年地震之破壞機制(Y 向主振態側推) ......... 131 圖 5-23 範例 3—475 年、2500 年地震之破壞機制(Y 向質量正比側推) ..... 132 圖 5-24 範例 3—主振態側推破壞前之降伏機制(X 向) ................................. 135 圖 5-25 範例 3—質量正比側推破壞前之降伏機制(X 向) ............................. 135 圖 5-26 範例 3—主振態側推破壞前之降伏機制(Y 向) ................................. 135 圖 5-27 範例 3—質量正比側推破壞前之降伏機制(Y 向) ............................. 136 圖 6-1 範例 3—理想化配筋後結構整體容量曲線(X 向) ............................... 140 附圖一-1 FEMA273 鋼結構桿件載重-變形圖(FEMA273 圖 5-1、5-2) ........ 144 附圖一-2 ATC-40 RC 結構桿件載重-變形圖(ATC-40 圖 9-15)..................... 147 附圖一-3 ETABS 非線性靜力分析 CASE 輸入畫面....................................... 150 附圖一-4 PUSHOVER 曲線推到 0.8M............................................................. 151 附圖一-5 分兩階段推到 0.8M 後的結果.......................................................... 151 附圖一-6 以割線勁度重新分析的範例............................................................. 154 XVI.
(21) 圖次. 附圖一-7 塑鉸彎矩與轉角性質......................................................................... 154 附圖一-8 以割線勁度重新分析(RESTART USING SECANT STIFFNESS)的側推曲線 .................................................................. 155 附圖一-9 線 1 之塑鉸 1 彎矩-轉角路徑圖 ....................................................... 155 附圖一-10 線 1 之塑鉸 2 彎矩-轉角路徑圖 ..................................................... 156 附圖一-11 線 2 之塑鉸 1 彎矩-轉角路徑圖 ..................................................... 156 附圖一-12 線 2 之塑鉸 2 彎矩-轉角路徑圖 ..................................................... 156 附圖一-13 線 3 之塑鉸 1 彎矩-轉角路徑圖 ..................................................... 157 附圖一-14 線 3 之塑鉸 2 彎矩-轉角路徑圖 ..................................................... 157 附圖一-15 線 4 之塑鉸 1 彎矩-轉角路徑圖 ..................................................... 157 附圖一-16 線 4 之塑鉸 2 彎矩-轉角路徑圖 ..................................................... 158 附圖一-17 線 5 之塑鉸 1 彎矩-轉角路徑圖 ..................................................... 158 附圖一-18 線 5 之塑鉸 2 彎矩-轉角路徑圖 ..................................................... 158 附圖一-19 卸載整個結構(UNLOAD ENTIRE STRUCTURE)..................... 159 附圖一-20 以割線勁度重新分析(RESTART USING SECANT STIFFNESS).................................................................................... 160. XVII.
(22) 建築物耐震性能設計規範之研擬─子計畫二：範例研究. 摘. 要. 關鍵詞：建築物、耐震性能設計、規範、範例 一、研究緣起 為輔助工程師應用本研究子計畫 1 所提出之條例式規範，並在建 立規範條例之過程中，即時對規範條例之內容與撰寫方式等不適處加 以 研 修 ， 子 計 畫 2⎯ 範 例 研 究 將 主 要 提 供 性 能 設 計 規 範 與 現 行 規 範 之 比較，驗證規範條例與設計流程之可行性與有效性，亦提供日後工程 界推廣試用期及實行期設計之參考。. 二、研究方法及過程 根據子計畫 1 所提出目前國內引進耐震性能設計理念之建築物設 計規範之條例、解說與參考資料，以及國內現行鋼構造建築物鋼結構 設計技術規範和結構混凝土設計規範，應用工程界常用的分析軟體. ETABS 進 行 結 構 分 析 與 設 計，配 套 提 供 比 較 驗 證 之 範 例，回 饋 規 範條 例內容。. 三、重要發現 在某些情況下，因性能設計標準較為嚴格，目標導向設計所需設. XVIII.
(23) 摘要. 計地震力比現行規範大。於初步設計最後階段以簡便方法檢核最大層 間 變 位 角 限 度 可 以 儘 早 發 現 勁 度 不 足 之 缺 陷 而 提 早 修 正，節 省 計 算 量。 實務設計時為考量施工性通常構材設計都會標準化，範例中發現 設計標準化之後，結構就無法很均勻的發揮它的韌性，非線性靜力分 析後的韌性容量 R 都會小於規範值，但是結構的強度與勁度會提高， 故檢核性能目標時仍都滿足，若是考慮理想化的構材設計，也就是梁 柱配筋量均採用最小需求量，則結構韌性就會發揮的很均勻，且韌性 容量 R 與規範值接近。 耐震性能規範透過非線性分析的檢核程序，可以了解結構物在降 伏 後 的 非 線 性 行 為 ， 包 括 韌 性 容 量 R、 起 始 降 伏 地 震 力 放 大 倍 數 α y 、 破壞模式等等，工程師可以藉此判斷設計是否太過保守，並修正設計 參數重新設計，以達到安全性與經濟性平衡之最佳化設計。. 四、主要建議事項 立即可行之建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：行政院國家科學委員會評 鑑通過之相關研究機構 z 規 範 中 採 用 之 評 估 耐 震 性 能 分 析 方 法 ， 對 於 高 層 ( T > 3.5Ts )且. XIX.
(24) 建築物耐震性能設計規範之研擬─子計畫二：範例研究. 不規則的結構物建議使用非線性動力分析檢核，包括非線性 歷時分析與非線性動力側推分析兩種方式，建議未來應提供 工程界具體的範例以供參考。 z 針對各微分區，建議多組典型地表加速度歷時，用於非線性 歷時分析檢核結構耐震性能。 z 發展官方版的耐震性能規範前後處理程式，將較為繁瑣的查 表與公式計算電腦化，以利將來耐震性能規範的推廣。 長期性建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：行政院國家科學委員評鑑 通過之相關研究機構 z 發揮結構最大韌性之結構尺寸與配筋 標準化方式之研究。. XX.
(25) 摘要. ABSTRACT Keywords: Building, Performance-based seismic design, Code, Examples In order to help the engineers to apply the code provisions correctly in practice, Part 2 focused on the design procedures presented through examples. Comparison of design force according to the proposed code and the existing code has been made. Detail design procedures have been presented step-by-step according to the code provisions. In addition to the proposed code provisions in Part 1, the existing member design codes of steel structures and RC structures are applied. The widely used structural analysis package, ETABS, has been employed to modal and to analyze the exampled structures. The results serve as the feedback so that any necessary amendment to the code provisions could be made immediately. Compared with the current seismic design code, the performance-based lateral design force may be larger under certain circumstances due to the restricted performance design criteria. Preliminary check on the inter-storey drift limit may help finding the stiffness deficiency earlier in the preliminary design stage and save some computational effort. In engineering practice, structural detailing has been standardized considering construction convenience. It is found that such a structure usually has a lower ductility capacity than that specified in code. The structural ductility is not uniform. However, the structural strength and stiffness are increased. Therefore, the performance objectives are usually satisfied. If an idealized detailing has been used without considering construction convenience, the ductility capacity is in very good agreement with the code value. Seismic performance of the design structures could be easily understood and clearly interpreted through the performance-based design procedures. The engineers may have more confidence in the seismic performance of. XXI.
(26) 建築物耐震性能設計規範之研擬─子計畫二：範例研究. the designed structure under different level of earthquake excitation. With the information such as the ductility capacity ， the overstrength factor and failure mechanism in hand, optimal design parameters could be obtained to achieve an optimized design considering the trade-off between safety and economy.. XXII.
(27) 第一章 前言. 1. 第一章 前言 1.1 緣起與目的 自 1989 年 Loma Prieta 地震後，特別自 1992 年起，美國由聯邦危機災 害管理局(FEMA)贊助，經由如應用技術委員會(ATC)或各大學地震工程研 究中心等其他機構執行，針對既有建築物之防災、新建建築物之耐震設 計，引進耐震性能設計理念。1995 年 Vision 2000 [OES 1995]性能設計初步 架構提出之後，1995~2000 年間，相關性能設計理念之架構、設計方法、 評 估 方 式 等 研 究 報 告 [OES 1995 、 ATC-40 1996 、 FEMA-273(356) 1997(2000)、FEMA-350 2000、FEMA-368 2000 等]紛紛出爐，甚至在新頒 布之設計規範與設計指針中也引進部份理念[SEAOC 1999、IBC-2000 (2000)、IBC-2003(2003)]。為完善與落實耐震性能設計法於工程實務中， 相關研究仍在持續進行[ATC-58 2003、13WCEE 2004]。除了美國以外，其 他國家(包括日本、中國大陸、台灣、紐西蘭、澳洲、西班牙、加拿大等) 也積極跟進。例如：1995 年 Kobe 大地震震害迫使日本也特別以人命安全、 結構可修復性與建築物使用機能等性能為設計導向。 2004 年『第十三屆世界地震工程會議』有關「建築物未來規範」之研 討結果，認為：耐震性能設計法為未來建築物規範必須遵循之方向，而位 移是表達建築物耐震性能的重要指標之一。因應技術發展及國際化之需 求，內政部建築研究所於九十三年度贊助財團法人中興工程顧問社執行 「耐震性能設計規範架構之研究」，對耐震性能設計法之基本理念以及國 內、外主要研究報告、設計規範、設計指南等參考文獻進行探討與綜理， 研擬國內耐震設計規範引進性能設計法之步驟，提出現階段耐震性能設計 規範之架構。 耐震性能設計法被公認為未來耐震設計需要遵循之方向，目前雖有一 些初步成果，但因其內容相當廣泛，要將所有內容完整地落實於規範中需 要投入大量的人力、物力與財力，也需要長時間持續地努力。根據九十三 年度「耐震性能設計規範架構之研究」，國內建築物耐震設計規範引進耐 震性能設計理念需要分階段分步驟進行，目前可行之方式即為採用基於力 1.
(28) 建築物耐震性能設計規範之研擬─ 子計畫二：範例研究. 法之間接位移設計法，即以現行強度設計法進行初步設計，再檢核耐震性 能目標，直到滿足。所以，本研究在子計畫 1 中將以此為原則，提出目前 國內引進耐震性能設計理念之建築物設計規範之條例、解說與參考資料。 為輔助工程師應用本研究子計畫 1 所提出之條例式規範，並在建立規 範條例之過程中，即時對規範條例之內容與撰寫方式(如順序)等不適處加 以研修，子計畫 2⎯範例研究將主要提供研修後規範與現行規範及既有擬 修訂規範之比較等，供條例研修之驗證，並針對設計流程可行性提供範 例，同時，與現行規範設計方法比較，除了即時對規範不適處加以研修， 反覆驗證規範條例與設計流程之可行性與有效性以外，亦提供日後工程界 推廣試用期及實行期設計之參考。. 1.2 研究方法及進行步驟 本研究主要基於九十三年度所規劃之架構與設計流程，結合現行規範 之初步設計法以及擬修訂規範之地震危害分析所得相關設計反應譜之訊 息，參考國內外研究報告與規範之評估方法與檢核方法等，根據子計畫 1 所提出目前國內引進耐震性能設計理念之建築物設計規範之條例、解說與 參考資料，配套提供比較驗證之範例，回饋規範條例內容，對於不適者， 再進一步修訂，並作為近期具體落實耐震性能設計理念之第一步，也為日 後工程界應用該規範條例提供可以遵循之範例。 本研究主要根據九十三年度「耐震性能設計規範架構之研究」所提出 之規範架構、子計畫 1 所提出引進耐震性能設計理念之耐震設計規範草案 具體條例與解說、國內現行鋼構造建築物鋼結構設計技術規範以及結構混 凝土設計規範，應用工程界常用的分析軟體 ETABS 進行結構分析與設計， 以範例加以說明與驗證，作為下一階段工程實務界推廣試用遵循之依據與 參考。研究步驟如圖 1 所示。 同樣，所有研究成果均需要通過討論會的形式，與國內相關領域之專 家顧問詳細討論，達成共識，方能納入報告，最後，再綜合本案審查委員 意見修改並提送期末成果。. 2.
(29) 第一章 前言. 圖1-1 子計畫 2 之研究步驟. 1.3 期末報告內容 除了本章對本研究之緣起、目的、研究方法與步驟、報告內容以及預 期之貢獻做說明以外，第二章「水平設計地震力比較」將說明本研究建議 之性能規範與 88 年版及 94 年版規範在水平地震力計算過程之差異，並繪 圖比較各規範之地震力係數，同時回饋子計畫 1。第三章~第五章分別提供 規則 RC、規則鋼結構與不規則 RC 建築物的設計範例。第六章將對以上研 究簡要做結論，並簡要建議後續研究內容。. 3.
(30) 建築物耐震性能設計規範之研擬─ 子計畫二：範例研究. 1.4 預期貢獻 本研究將比較現階段耐震性能設計規範與現行及既有擬修訂規範之地 震力係數之差異；建立耐震性能設計流程，以利法規應用落實；提供參考 案例，以利推動、示範；驗證新規範比現行規範更能讓所有者與設計者了 解建築物預期之耐震性能，並與國際工程技術接軌。. 4.
(31) 第二章 水平設計地震力比較. 2. 第二章 水平設計地震力比較 由於水平設計地震力直接影響建築物的造價，向來為建築師、工程師、 營造廠所關心的重點，文獻對鋼結構建築物的研究範例顯示，水平設計地 震力增加 3%，其工程建造經費增加約 4.3%，由此可知設計地震力對工程 造價影響很大，因此本章將針對不同重要度建築物、不同韌性結構系統在 不同微分震區、不同地盤條件下之設計地震力進行比較，詳細探討本研究 所提出之耐震性能設計標準與 88 年版、94 年版規範之差異，作為評估性 能規範內容適切性之依據，可即時對於不適處進行修正，對應該有之差異 處說明原因。88 年版耐震設計規範是經歷 921 集集地震後，將 86 年版規 範之「震區水平加速度係數」與「地盤水平正規化加速度反應譜係數」修 正後之版本，94 年版規範則是 94 年 7 月 1 日開始實施的新版耐震設計規 範。若是性能規範之設計地震力較現有規範提昇太多，在實務推動的過程 中遭受的阻力就會很大，因此要將所有可能的狀況進行比較，以讓各界人 士了解並方便進行耐震性能規範水平設計地震力的討論。. 2.1 各規範水平設計地震力計算之差異 88 年版、94 年版與性能規範在水平設計地震力計算時的差異，主要 有以下幾點： z 震區反應譜： 88 年版規範提供工址正規化水平譜加速度係數 C，以地盤種類與台 北盆地劃分為四種正規化反應譜，再乘上震區水平加速度係數 Z=0.23g 或 0.33g；94 年版規範則將 ZC 改為 S aD ， S aD 根據各鄉鎮市區地震危害 度分析提供之 S SD 與 S1D 有關，再根據地盤種類乘以工址放大係數 Fa 與 Fv 修正之，如屬近斷層區域之工址，則再分別乘以近斷層調整因子 N A 與 N V 。以一般工址而言，94 年版規範對應 88 年版規範地震乙區(Z=0.23). 的工址，共有 17 種不同的譜加速度係數組合(表 2-1)，對應地震甲區 (Z=0.33)的工址，則有 12 種不同的譜加速度係數組合。94 年版規範將台 北盆地劃分為四個微分區，故共有四種反應譜。94 年版規範除提供設計. 5.
(32) 建築物耐震性能設計規範之研擬─ 子計畫二：範例研究. 地震(回歸期 475 年)工址譜加速度係數外，還增加最大考量地震(回歸期 2500 年)之工址譜加速度係數。性能規範採用與 94 年版規範相同的工址 譜加速度係數，惟將 S SD 、S1D 、S SM 、S1M 符號改為 S S475 、S1475 、S S2500、S12500 。. 表2-1 一般工址譜加速度係數(94 年版規範與性能規範) 88 年版規範 Z. 94 年版規範、性能規範 S SD. S1D. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11. 6. 0.3 0.5 0.35 0.3. 乙區 (Z=0.23). 0.6 0.35. 0.35 0.7 0.4 甲區 (Z=0.33). 0.5. 0.3 0.3. 0.6. 0.35 0.35. 0.7 0.4 0.8. 0.4 0.45. S SM. S1M. S SM / S SD. S1M / S1D. 0.7. 0.4. 1.4. 1.333. 0.7 0.8 0.8 0.7 0.7 0.7 0.8 0.8 0.8 0.8 0.9 0.9 0.8 0.9 0.9 0.9 0.7. 0.45 0.4 0.45 0.45 0.5 0.4 0.45 0.5 0.45 0.5 0.5 0.55 0.5 0.5 0.5 0.55 0.4. 1.4 1.6 1.6 1.4 1.4 1.167 1.333 1.333 1.333 1.333 1.5 1.5 1.143 1.286 1.286 1.286 1.4. 1.5 1.333 1.5 1.286 1.429 1.333 1.5 1.667 1.286 1.429 1.429 1.571 1.429 1.429 1.25 1.375 1.333. 0.8 0.8 0.8 0.8 0.9 0.9 0.9 1 0.9 1. 0.45 0.45 0.5 0.5 0.5 0.5 0.55 0.55 0.55 0.5. 1.333 1.333 1.333 1.143 1.286 1.286 1.286 1.25 1.125 1.25. 1.5 1.286 1.429 1.429 1.429 1.25 1.375 1.375 1.222 1.111.
(33) 第二章 水平設計地震力比較. 12. 1. 0.55. 1.25. 1.222. z 結構系統韌性容量 R： 88 年版規範、94 年版規範與性能規範對結構系統韌性容量 R 的內 容有新增、刪除與修正，表 2-2為性能規範的結構系統韌性容量 R，表 中並標示其與 88 年、94 年版規範及性能規範之差異。. 表2-2 性能規範結構系統韌性容量 R(標示與 88 年、94 年版規範之差異) R. 高度限制. (1)三樓以下三夾版嵌版牆. 3.2. 20. (2)其他輕構架嵌版牆. 2.4. 20. (1)鋼筋混凝土造. 2.488 版 3.3. 50. (2)磚石造Æ加強磚造. 2.488 版 2.0. 基本結構系統 一、 承重牆 系統. 抵抗地震力結構系統敘述 1.具剪力嵌版之輕構架牆. 2.剪力牆. 3.僅具受拉斜撐之輕量鋼架承重牆. 註1. 5088 版. 1.6. 20. (1)鋼造. 2.488 版 3.0. 50. (2)木造. 1.6. 註1. (1) 三樓以下三夾版嵌版牆. 3.6. 20. (2) 其他輕構架嵌版牆. 2.8. 20. 4.0. 50. 4.斜撐承受垂直載重之斜撐構架. 二、構架系統 1.. 2.. 具剪力嵌版牆之輕構牆. 剪力牆. 新 94 版 (1)鋼造 (2)鋼筋混凝土造 (3)磚石造Æ加強磚造. 3.288 版. 3.6 50(註 2) 7588 版 3.2. 50 7.
(34) 建築物耐震性能設計規範之研擬─ 子計畫二：範例研究. 3. 斜撐系統 (1) 鋼造偏心斜撐構架（EBF）. 4.2 50(註 2) 7594 版. (2)鋼造特殊同心斜撐構架（SCBF）. 3.6. 50 7588 版. 4.2. 50 7594 版. 新 94 版 (3)合成構造具偏心斜撐構架. 新 94 版 (4)合成構造具特殊同心斜撐構架（SCBF） 3.6 新性能規範 (5)挫屈束制支撐構架(BRB，註 3). 50. 4.2. 50. R. 高度限制. (1)鋼造. 4.8. 不限. (2)混凝土造. 4.8. 不限. (3)合成構造. 4.8. 不限. (4)具非結構牆. 4.0. 不限. 3.2. 20 5094 版. 3.2. 50 2088 版. 4.0. 50. (1)鋼筋混凝土造，具 SMRF. 4.8. 不限. (2)鋼筋混凝土造，具非結構牆 SMRF. 4.0. 不限. 新 94 版 (3)鋼造，具 SMRF. 4.8. 不限. 新 94 版 (4)鋼造，具非結構牆 SMRF. 4.0. 不限. 3.2. 50. (1)鋼造偏心斜撐，具 SMRF. 4.8. 不限. (2)鋼造特殊同心斜撐，具 SMRF 3.288 版. 4.8. 不限. 4.0. 不限. 新 94 版 (4)鋼造特殊同心斜撐，具非結構牆 SMRF 4.0. 不限. 基本結構系統 三、抗彎矩構. 架系統. 抵抗地震力結構系統敘述 1. 韌性抗彎矩構架（SMRF）. 2.部份韌性抗彎矩構架 新 94 版 (1)鋼造 刪性能規範 (2)鋼筋混凝土造. (註 4). 新 94 版 3.鋼造韌性桁架(註 3) 四、二元系統 1. 剪力牆. (5)磚石造Æ加強磚造，但具 SMRF 2.斜撐系統. 新 94 版 (3)鋼造偏心斜撐，具非結構牆 SMRF 新性能規範 (5)挫屈束制支撐構架，具 SMRF (註 3) 新性能規範. 8. (6)挫屈束制支撐構架，具非結構牆 SMRF (註 3). 4.8. 不限. 4.0. 不限.
(35) 第二章 水平設計地震力比較 註： 1. 加強磚造、木造之高度限制宜參考相關規定； 2. 鋼造斜撐構架系統與就地澆注鋼筋混凝土剪力牆系統，若是在任一平面下斜撐或剪力牆 的配置滿足以下所列的條件，則高度限制可以提高到 75m：1.斜撐構架或剪力牆於任一 立面中，其抵禦之不含扭矩效應之地震力不得超過總橫力之 50%；2. 由斜撐構架及剪力 牆抵禦之地震力中，由扭矩效應造成之地震力不得超過 20%； 3. 國內尚無挫屈束制支撐構架與鋼造韌性桁架構材設計規範，若主管機關允許採用其他可 信理論進行構材設計時，R 與高度限制宜參考相關資料，無相關資料者，得採用本表韌 性容量與高度限制； 4. 本規範不允許新建建築物採用鋼筋混凝土造部分韌性抗彎矩構架(IMRF)，但需要評估既 有 IMRF 之耐震性能時，R=3.2； 5. 鋼骨鋼筋混凝土(SRC)構造 R 值參考第 3.2 節解說，宜參考構材設計規範； 6. 若通過適當分析證明結構行為可以接受者不受本表限制。. z 基本振動週期 T 之計算： 1. 剛構架構造物，無非結構剛性牆、剪力牆或加勁構材者： A. 鋼構造建築物： ☆ 88 年版與 94 年版規範： T = 0.085hn3 / 4 ☆ 性能規範： T = 0.0724hn0.8 B. 鋼筋混凝土建築物、鋼骨鋼筋混凝土建築物： ☆ 88 年版與 94 年版規範： T = 0.07 hn3 / 4 ☆ 性能規範： T = 0.0466hn0.9 ☆ 呂良正、楊永斌等研究報告： T = 0.0172hn0.92 ☆ 姚昭智、邱瑜燕等論文： T = 0 .015 h n 2. 剛構架構造物且具有結構剛性牆：94 年版與性能規範之基本週期經驗 公式使用「其他建築物計算」；88 年版規範無此規定則仍使用剛構架 構造物公式計算。 3. 鋼造偏心斜撐建築物或挫屈束制支撐構架建築物： ☆ 88 年版與 94 年版規範： T = 0.070hn3 / 4 ☆ 性能規範： T = 0.0731hn3 / 4 4. 其他建築物：各規範一致 T = 0.050hn3 / 4 。 9.
(36) 建築物耐震性能設計規範之研擬─ 子計畫二：範例研究. 5. 週期上限係數：94 年版規範使用 CU 倍，CU 值由查表及內插而得；88 年版規範與性能規範則為 1.4 倍。 6. 94 年版規範與性能規範取消具有剪力牆構造物之經驗公式。. 性能規範的週期經驗公式主要參考 FEMA450( IBC2006 的先期版本) 中的建議，94 年版規範則是參考 IBC2000 中建議的公式，由於週期經驗公 式對水平設計地震力的大小影響極大，因此圖 2-1、 圖 2-2、圖 2-3分別繪圖比較 88 年版、94 年版與性能規範對不同建築 物高度的週期經驗公式計算值，其中鋼筋混凝土建築物的基本振動週期國 內相關學者也有本土化經驗公式的研究，所以一併比較之。 圖2-1 週期經驗公式比較(鋼構造建築物，無非結構剛性牆、剪力牆或加勁 構材者) 3.5. 88規範-鋼構 3. 94規範-鋼構 性能規範-鋼構. T(sec). 2.5. 2. 1.5. 1. 0.5. 0 0. 10. 20. 30. 40. h(m). 50. 60. 70. 圖2-2 週期經驗公式比較(RC、SRC 建築物，無非結構剛性牆、剪力牆或 加勁構材者) 3. 2.5. 10. ec). 2. 88規範-RC、SRC 94規範-RC、SRC 性能規範-RC、SRC 呂良正等-RC 姚昭智等-RC.
(37) 第二章 水平設計地震力比較. 圖2-3 週期經驗公式比較(其他建築物) 1.8. 88規範-其他建築物 1.6. 94規範-其他建築物. 1.4. 性能規範-其他建築物. T(sec). 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0. 10. 20. 30. h(m). 40. 50. 60. 70. z 建築物用途分類與用途係數 I： 性能規範將 88 年版與 94 年版規範中原有的第一類、第二類建築物改 為第 III 類建築物，原有第三類建築物改為第 II 類建築物，原有第四類 建築物改為第 I 類建築物，並將用途係數 I 取消。. 11.
(38) 建築物耐震性能設計規範之研擬─ 子計畫二：範例研究. z 設計水平總橫力： 表2-3 88 年版 94 年版與性能規範之設計水平總橫力計算公式 88 年版規範. 94 年版規範. 性能規範 一般工址與近斷層： VMED =. Fu ,LS ⎛ S a , 475 ⎞ ⎟ W (BSO 目 ⎜ 4.2α y ⎜⎝ Fu ,LS ⎟⎠ m. 標). 一般工址與近斷層： IFu 4.2α y. V* =. 中小地震 V =. ⎛ S aD ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ W ⎝ Fu ⎠ m. ZIFu ⎛ C ⎞ ⎜ ⎟ W 3.5α y ⎜⎝ Fu ⎟⎠m 台北盆地： IFu V = 3.5α y *. ⎛ S aD ⎜⎜ ⎝ Fu. ⎞ ⎟⎟ W ⎠m. VMED =. Fu , DC ⎛ S a , 475 ⎞ ⎟ W (EO1 目 ⎜ 3.36α y ⎜⎝ Fu , DC ⎟⎠ m. 標) Fu , IO ⎛ S a , 475 ⎞ ⎜ ⎟ W (EO2 目標) 2.8α y ⎜⎝ Fu ,IO ⎟⎠ m. VMED =. 台北盆地： VMED =. VMED =. Fu ,LS ⎛ S a, 475 ⎞ ⎟ W (BSO 目標) ⎜ 3.5α y ⎜⎝ Fu ,LS ⎟⎠ m. Fu ,DC ⎛ S a, 475 ⎞ ⎜ ⎟ W (EO1 目標) 2.8α y ⎜⎝ Fu ,DC ⎟⎠ m. VMED =. Fu ,IO ⎛ S a, 475 ⎞ ⎟ W (EO2 目 ⎜ 2.33α y ⎜⎝ Fu ,IO ⎟⎠ m. 標). 475 年回 歸期地震. V=. ZI 1.4α y. ⎛C ⎜⎜ ⎝ Fu. ⎞ ⎟⎟ W ⎠m. V =. I ⎛ S aD ⎞ ⎜ ⎟ W 1.4α y ⎜⎝ Fu ⎟⎠ m. V475 =. 1 ⎛⎜ S a, 475 ⎞⎟ W 1.4α y ⎜⎝ Fu ,PL ⎟⎠ m. 第 I、II、III 類建築物，PL 分 別為 LS、DC、IO. 2500 年 回歸期地. -. VM =. 震. I ⎛ SaM ⎞ ⎜ ⎟ W 1.4α y ⎜⎝ FuM ⎟⎠m. V2500 =. 1 ⎛⎜ S a, 2500 ⎞⎟ W 1.4α y ⎜⎝ Fu , PL ⎟⎠ m. 第 I、II、III 類建築物，PL 分 別為 CP、LS、DC. z 結構系統容許韌性容量 Ra： 1. 88 年版規範： Ra = 1 +. (R − 1) 。 2.0. 2. 94 年版規範：一般工址與近斷層區域： Ra = 1 +. 12. (R − 1) ，容許韌性容量 1.5.
(39) 第二章 水平設計地震力比較. Ra 取韌性容量 R 的 2/3 較 88 年規範取 R 的 1/2 多了 1/3 倍，所以中長 週期之設計地震力會比 88 年版規範小。台北盆地： Ra = 1 +. (R − 1) ，與 2.0. 88 年版規範相同。 3. 性能規範：Ra , PL = 1 + IDDRRPL (R − 1)。其中，IDDRRPL 為各性能等級 PL(包 括 IO、DC、LS、CP)對應之非彈性位移 D p ,IO 、 D p , DC 、 D p , LS 、 D p , NC 與 韌性容量 R 對應值 D pR 之比例。 一般工址與近斷層： IDDRRIO = 2 / 9 IDDRRDC = 4 / 9 IDDRRLS = 2 / 3 IDDRRCP = 1. 台北盆地： IDDRRIO = 1 / 6 IDDRRDC = 1 / 3 IDDRRLS = 1 / 2 IDDRRCP = 1. z 短週期建築物地震力折減： 對短週期結構而言，因 Fu 值變小，使得設計地震變大，常難以設計， 事實上，建築物可以考慮其與土壤互制後阻尼比較高，地震力需求會降 低，所以規範都有訂定上限值公式。 1. 88 年版規範：. C ≤ 1.0 ，對於韌性較差的建築物因為原 C / Fu 值較大， Fu. 所以折減幅度可能很大，例如圖 2-4可知對 R=1.6 建築物在短週期地震 力折減可達 50%，近來一些研究顯示此折減公式似乎偏不保守，因此 在 94 年版規範有進行修正。. 圖2-4 88 年版規範 C/Fu 折減比例(Z=0.33、第一類地盤). 13.
(40) 建築物耐震性能設計規範之研擬─ 子計畫二：範例研究. 88規範(C/F u)折減比例 1.3. R=4.8 R=4.0. 1.2. R=3.6. (C/Fu)折減比例. 1.1. R=3.0 R=2.4. 1. R=1.6. 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0. 0.5. 1. 1.5. 2. 2.5. 3. 週期T(單位： T0 ). 2. 94 年版規範：根據 S aD / Fu 值之不同，取阻尼比為 5%~14%左右，再依 據短週期結構阻尼修正係數，計算其折減後之 S aD / Fu 值，並依此設定 S aD / Fu 上限值， S aD / Fu 值越大折減的幅度就越大。. ⎛ S aD ⎜⎜ ⎝ Fu. ⎞ ⎟⎟ ⎠m. ⎧ S aD ⎪ ⎪ Fu S ⎪ = ⎨0.52 aD + 0.144 Fu ⎪ S aD ⎪ ⎪0.70 F u ⎩. S aD ≤ 0.3 Fu S ;0.3 < aD < 0.8 Fu S aD ; ≥ 0.8 Fu ;. 圖 2-5顯示 94 年版規範因為折減比例有 0.7 倍的限制，折減幅 度會比 88 年版規範小，所以韌性容量 R 較小建築物的短週期設計地 震力，94 年版規範會比 88 年版規範小。 圖2-5 94 年版規範 SaD/Fu 折減比例(近斷層區域、第一類地盤) 94規範(S a D /F u)折減比例 1.3 1.2. R=4.8 R=4.0 R=3.6. 14. D/Fu)折減比例. 1.1 1 0.9 0.8. R=3.0 R=2.4 R=1.6.
(41) 第二章 水平設計地震力比較. 3. 性能規範：對於第一、二、三類建築物，94 年版規範是折減 S aD / Fu 後 再乘上用途係數 I，由於性能規範無用途係數 I，而是調整 Fu 值以放大 設計地震力，所以 S a , RP / Fu , PL 值較 94 年版規範大，若使用相同的 S aD / Fu 折減公式，則在短週期的折減幅度會較大，圖 2-6為第一類建築物(I=1.5) 在 R=4.0 時的 K h 值比較，若採用原有公式則性能規範在短週期時的 K h 值會比 88 年版規範與 94 年版規範小約 20%，圖 2-7為在 I=1.5、R=3.0 時亦有相同情形。 圖2-6 使用原有公式，I=1.5、R=4.0 時性能規範短週期 K h 值較小 0.25. 88規範V* 88規範V 94規範V*. 0.20. 94規範V 94規範Vm 0.15. Kh (g). 性能規範Vmed 性能規範V475 性能規範V2500. 0.10. 0.05. 0.00 0. 1. 2. 3. 週期T (單位： T0D 、 TS475 ). 4. 5. 圖2-7 使用原有公式，I=1.5、R=3.0 時性能規範短週期 K h 值較小. 15.
(42) 建築物耐震性能設計規範之研擬─ 子計畫二：範例研究 0.30. 88規範V* 88規範V 0.25. 94規範V* 94規範V. 0.20. 94規範Vm. Kh (g). 性能規範Vmed 性能規範V475. 0.15. 性能規範V2500. 0.10. 0.05. 0.00 0. 1. 2. 3. 週期T (單位： T0D 、 TS475 ). 4. 5. 若在公式中考慮重要度係數 I，則公式變為如下，其折減幅度會 與 94 年版規範較一致，見圖 2-8、圖 2-9。. ⎛ S a , RP ⎜ ⎜F ⎝ u , PL. ⎞ ⎟ ⎟ ⎠m. ⎧ S a , RP ⎪ ⎪ Fu , PL S a , RP ⎪ = ⎨0.52 + 0.144 I Fu , PL ⎪ S a , RP ⎪ ⎪ 0.70 Fu , PL ⎩. ;. S a , RP Fu , PL. ≤ 0.3I. ;0.3I <. S a , RP. S a , RP. ≥ 0.8I. ;. Fu , PL. Fu , PL. < 0.8I. 圖2-8 公式考慮 I，在 I=1.5、R=4.0 時性能規範短週期 K h 值較一致 0.25. 88規範V* 88規範V 94規範V*. 0.20. 94規範V 94規範Vm 0.15. Kh (g). 性能規範Vmed 性能規範V475 性能規範V2500. 0.10. 0.05. 0.00 0. 16. 1. 2. 3. 週期T (單位： T0D 、 TS475 ). 4. 5.
(43) 第二章 水平設計地震力比較. 圖2-9 公式考慮 I，在 I=1.5、R=3.0 時性能規範短週期 K h 值較一致 0.30. 88規範V* 88規範V 0.25. 94規範V* 94規範V. 0.20. 94規範Vm. Kh (g). 性能規範Vmed 性能規範V475. 0.15. 性能規範V2500. 0.10. 0.05. 0.00 0. 1. 2. 3. 週期T (單位： T0D 、 TS475 ). 4. 5. 實際性能規範條文中，則是分別針對不同性能目標而將 I=1.0、 1.25、1.5 的數值直接乘入 ( S a , RP / Fu , PL ) m 公式中，將不同性能目標的公 式分別條列出來，使得用途係數 I 不在公式中顯現。. 17.
(44) 建築物耐震性能設計規範之研擬─ 子計畫二：範例研究. 2.2 性能規範水平設計地震力計算流程與範例 圖2-10 性能規範反應譜與歷時計算流程 一般區域. 台北盆地. 近斷層區域. 2.4 節、表 2-2. 2.6 節、表 2-6-1~表 2-6-7. 2.7 節、表 2-7(a). 近斷層調整因子. 水平譜加速度係數 S S475 、 S1475 、 S S2500 、 S12500. 台北微分區. N. N. 2.5 節、表 2.3. 2.5 節、表 2.3. 判斷地盤種類. 判斷地盤種類. 確定工址放大係數 F 、F. 確定工址放大係數 F 、F. 2.5 節. 2.7 節、表 2-7(b). 2.6 節. S S , 475 = Fa S S475、S S , 2500 = Fa S S2500 S S , 475 = 0.8Fa N A、S S , 2500 = 1.0 Fa N A S S , 475 、 S S , 2500. S1, 475 = Fv S1475、S1, 2500 = Fv S12500 S1,475 = 0.45Fv NV 、 S1,2500 = 0.55Fv NV 2.8 節. T. 475 S. =. T S475 、 TS2500 2.8 節. 2.8 節. S 1, 475 S S , 475. 、T. 2500 S. =. S1, 2500. S1, 475 = TS475 ∗ S S , 475. S S , 2500. S1, 2500 = TS2500 ∗ S S , 2500. 2.8 節. 2.8 節. 水平彈性設計加速度反應譜 1) 475 年與 2500 年回歸期(表 2-8(a)或(b)) 2)中小地震 一般工址與近斷層：Sa,MED0=Sa,475/4.2、Sa,MED1=Sa,475/3.36、Sa,MED2=Sa,475/2.8. 彈性設計位移反應譜與加速度~位移反應譜(2.9 節). S d , RP =. T 2 ∗ S a , RP ∗ g. 阻尼比異於 5%之水平彈性設計反應譜(2.10 節、表 2-10(a)或(b)) 水平非彈性設計反應譜(2.11 節) S ain, RP = (1 / Fu ) ∗ S a , RP. S. in d , RP. =. Rµ Fu. ∗ S d , RP. 水平地震歷時(2.12 節) 垂直地震彈性設計反應譜(2.13 節) 一般工址與台北盆地： S aV , RP = 1 S a , RP 2. 近斷層： S. 18. 2. S. 2. ⎛T ⎞ = ∗ ⎜ ⎟ ∗ S a , RP ∗ g Fu ⎝ 2π ⎠ Rµ. 4π 2.
(45) 第二章 水平設計地震力比較. 圖2-11 性能規範水平設計地震力計算流程 第 I 類建築物. 第 II 類建築物. 第 III 類建築物. 週期 T. 週期 T (4 3 1 節). 週期 T (4 3 1 節). BSO 目標(4.3.2、2.2 節). EO1 目標(4.3.2、2.2 節). EO2 目標(4.3.2、2.2 節). 子目標 1) MED0-OP. 子目標 1) MED1-OP. 子目標 1) MED2-OP. 子目標 2) 475-LS. 子目標 2) 475-DC. 子目標 2) 475-IO. 節. S a ,MED 0 、 S a , 475 、 S a , 2500 ；T S. 475. 、. TS2500 (2.3~2.8 節、附錄 A). S a ,MED1、 S a , 475 、 S a , 2500 ； T S475 、. S a ,MED 2 、 S a , 475、 S a , 2500 ；T S475 、. TS2500 (2.3~2.8 節、附錄 A). TS2500 (2.3~2.8 節、附錄 A). Fu , LS 、 Fu ,CP (4.3.3 節、式(4-11)) Fu ,DC 、 Fu , LS (4.3.3 節、式(4-11)). Fu , IO 、 Fu , DC (4.3.3 節、式(4-11)). 其中， Ra , LS 、 Ra ,CP (式(4-12)) 其中， Ra ,DC 、 Ra ,LS (式(4-12)). 其中， Ra , IO 、 Ra ,DC (式(4-12)). 一般工址與近斷層：. 一般工址與近斷層：. 一般工址與近斷層：. IDDRRa,LS = 2 / 3 、 IDDRRa,CP = 1 IDDRRa,DC = 4 / 9 、 IDDRRa,LS = 2 / 3. IDDRRa, IO = 2 / 9 、 IDDRRa,DC = 4 / 9. 台北盆地：. 台北盆地：. 台北盆地：. 1/ 2. VMED = V475 V2500. /. 水平設計地震力(4.3.2 節). S a ,MED 0. αy. V MED =. W. 1 ⎛⎜ S a , 475 ⎞⎟ W = 1.4α y ⎜⎝ Fu ,LS ⎟⎠ 1 ⎛⎜ S a , 2500 ⎞⎟ W = 1.4α y ⎜⎝ Fu ,CP ⎟⎠. V. /. S a , MED 1. αy. W. V475. 1 ⎛⎜ S a , 475 ⎞⎟ = W 1.4α y ⎜⎝ Fu ,DC ⎟⎠. 2500 LS. 1 = 1.4α y. ⎛ S a, 2500 ⎞ ⎜ ⎟W ⎜ F ⎟ ⎝ u , LS ⎠. 水平設計地震力之修正(4.3.5 節) 一般工址與近斷層 一般工址與近斷層. VMED =. Fu,LS ⎛ Sa,475 ⎞ ⎜ ⎟ W 4.2α y ⎜⎝ Fu,LS ⎟⎠ m. VMED =. Fu , LS ⎛ S a , 475 ⎞ ⎜ ⎟ W 3.5α y ⎜⎝ Fu , LS ⎟⎠ m. V475. VMED =. Fu , DC ⎛ S a , 475 ⎞ ⎟ W ⎜ 2.8α y ⎜⎝ Fu , DC ⎟⎠ m. S a , MED 2. αy. 子目標 1. W. 式(4 2). 1 ⎛⎜ S a , 475 ⎞⎟ W = 1.4α y ⎜⎝ Fu ,IO ⎟⎠. V2500 =. 子目標 2 式. 1 ⎛⎜ S a , 2500 ⎞⎟ W 1.4α y ⎜⎝ Fu ,DC ⎟⎠. 子目標 3 式(4 4). 一般工址與近斷層. VMED =. 台北盆地. 台北盆地. VMED =. Fu , DC ⎛ S a , 475 ⎞ ⎜ ⎟ W 3.36α y ⎜⎝ Fu , DC ⎟⎠ m. VMED =. VMED =. Fu , IO ⎛ S a , 475 ⎞ ⎟ W ⎜ 2.8α y ⎜⎝ Fu , IO ⎟⎠ m. 台北盆地. 子目標 1. Fu , IO ⎛ S a , 475 ⎞ ⎟ W ⎜ 2.33α y ⎜⎝ Fu ,IO ⎟⎠ m. 式(4 16). V475 =. 1 ⎛⎜ Sa,475 ⎞⎟ W 1.4α y ⎜⎝ Fu,LS ⎟⎠m. V475 =. 1 ⎛⎜ Sa,475 ⎞⎟ W 1.4α y ⎜⎝ Fu , DC ⎟⎠m. V475 =. 1 1.4α y. 子目標 2. V2500 =. 1 ⎛⎜ Sa, 2500 ⎞⎟ W 1.4α y ⎜⎝ Fu ,CP ⎟⎠m. V2500 =. 1 ⎛⎜ Sa,2500 ⎞⎟ W 1.4α y ⎜⎝ Fu , LS ⎟⎠m. ⎛ S a, 475 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜F ⎟ W ⎝ u ,IO ⎠ m. V2500 =. 1 ⎛⎜ S a, 2500 ⎞⎟ W 1.4α y ⎜⎝ Fu , DC ⎟⎠ m. 子目標 3. ⎛ S a , RP ⎞ ⎟ 代公式 4-13 ⎜F ⎟ ⎝ u , PL ⎠ m. 註： ⎜. ⎛ S a , RP ⎞ ⎟ 代公式 4-14 ⎜F ⎟ ⎝ u , PL ⎠. 註： ⎜. ⎛ S a , RP ⎞ ⎟ 代公式 4-15 ⎜F ⎟ u PL ⎝ ⎠. 註： ⎜. 19. 式(4 17). 式(4 18).
(46) 建築物耐震性能設計規範之研擬─ 子計畫二：範例研究. 例一 (一般工址) 建物用途：第 II 類建築物 第 1 級加強目標(EO1)：(1) 中小地震 MED1 下正常使用(OP)、 (2) 475 年回歸期大地震下破壞控制(DC)、 (3) 2500 年回歸期最大考量地震下生命安全(LS)。 工址位置：台南市東區， S S475 = 0.7 、 S1475 = 0.4 、 S S2500 = 0.9 、 S12500 = 0.5 地盤種類：第二類地盤 結構系統：鋼造韌性抗彎矩構架 SMRF，結構系統韌性容量 R=4.8 設計方法：容許應力設計法，起始降伏地震力放大倍數 α y = 1.2 建物高度：五層樓鋼結構，每層樓高 4m，總高度 H=20m。 表2-4 例一 88 年版、94 年版與性能規範水平地震力計算比較表 計算參數. 88 年版規範. 94 年版規範. 性能規範. Z. 0.33. -. -. I. 1.25. 同 88 年版規範. -. Tcode. 0.085 × 20 3 / 4 = 0.80. 同 88 年版規範. 0.0724 × 20 0.8 = 0.80. Tdyn. 1.18. 1.18. 1.18. T. 取 1.4Tcode=1.13. 取 CUTcode=1.05. 取 1.4Tcode=1.11. C. 1.5 / T 2 / 3 = 1.39. -. -. R. 4.8. 4.8. 同 94 年版規範. -. 0.7 0.52 0.74. 同 94 年版規範. S DS S D1 T0D SS,475 S1,475TS475. RaD 、 Ra , DC. 1+. Fu 、 Fu , DC. ZC=0.46. S a , 475. V * 、 VMED. 20. 1+. R −1 = 3.53 1.5. V =. V =. 4 1 + × ( R − 1) = 2.37 9. 3.53. 2.9. ZC、 S aD 、. V 、 V 475. R −1 = 2.9 2.0. S aD =. S D1 = 0.50 T. 2.37 S a , 475 =. S1, 475 T. = 0.47. 1 ⎛⎜ Sa,475 ⎞⎟ I ⎛ SaD ⎞ ⎜ ⎟ W = 0.105W V 475 = W = 0.117W 1.4α y ⎜⎝ Fu ⎟⎠ m 1.4α y ⎜⎝ Fu, DC ⎟⎠. ZI ⎛ C ⎞ ⎜ ⎟ W = 0.118W 1.4α y ⎜⎝ Fu ⎟⎠m. V =. ZIFu ⎛ C ⎞ ⎜ ⎟ W = 0.137W 3.5α y ⎜⎝ Fu ⎟⎠m. V* =. m. IFu ⎛ SaD ⎞ ⎜ ⎟ W = 0.123W 4.2α y ⎜⎝ Fu ⎟⎠m. VMED1 =. Fu, DC ⎛ Sa,475 ⎞ ⎜ ⎟ W = 0.117W 3.36α y ⎜⎝ Fu, DC ⎟⎠m.
(47) 第二章 水平設計地震力比較. S MS S M 1 T0M. -. 0.9. S aM 、S a , 2500. -. S aM =. RaM 、 Ra , LS. -. R = 4 .8. FuM 、 Fu , LS. -. 4 .8. VM 、 V LS2500. -. SS,2500S1,2500TS4250. VM =. 0.55. 0.61. SM1 = 0.53 T. 同 94 年版規範 S a , 2500 =. 1+. S1, 2500 T. = 0.49. 2 × ( R − 1) = 3.28 3 3.28. 1 ⎛⎜ Sa,2500 ⎞⎟ I ⎛ SaM ⎞ ⎟⎟ W = 0.082W VLS2500 = ⎜⎜ W = 0.09W 1.4α y ⎝ FuM ⎠m 1.4αy ⎜⎝ Fu, LS ⎟⎠ m. 例二 (近斷層區域) 建物用途：第 I 類建築物 基本安全目標(BSO)：(1) 中小地震 MED0 下正常使用(OP) (2) 475 年回歸期大地震下生命安全(LS) (3) 2500 年回歸期最大考量地震下避免倒塌(CP) 工址位置：台中市東區， S S475 = 0.8 、 S1475 = 0.45 、 S S2500 = 1.0 、 S12500 = 0.55 ， 與車籠埔斷層水平距離 3.5km 地盤種類：第一類地盤 結構系統：鋼筋混凝土造 SMRF，具非結構剛性牆，結構系統韌性容量 R=4.0 設計方法：強度設計法，起始降伏地震力放大倍數 α y = 1.5 建物高度：地上十層 RC 建築物，每層樓高 3.2m、1F 挑高 4.5m，總高度 H=33.3m 表2-5 例二 88 年版、94 年版與性能規範水平地震力計算比較表 計算參數. 88 年版規範. 94 年版規範. 性能規範. Z. 0.33. -. -. I. 1.0. 同 88 年版規範. -. Tcode. 0.07 × 33.33 / 4 = 0.97. 0.05 × 33.33 / 4 = 0.69. 同 94 年版規範. Tdyn. 1.15. 1.15. 1.15 21.
(48) 建築物耐震性能設計規範之研擬─ 子計畫二：範例研究. T. 取 Tdyn=1.15. 取 CUTcode=0.83. 取 1.4Tcode=0.97. C. 1.2 = 1.09 1.15 2 / 3. -. -. R. 4.0. 4.0. 同 94 年版規範. N A475 、 N V475. -. 1.16 1.20. 同 94 年版規範. -. 0.93 0.59 0.64. 同 94 年版規範. S DS S D1 T0D 475. SS,475S1,475TS. RaD 、 Ra , LS. 1+. Fu 、 Fu , LS. ZC=0.36. S a , 475. V * 、 VMED N A2500、N V2500. S MS S M 1 T0M. 1+. R −1 =3 1.5. 2.5. ZC、 S aD 、. V 、 V475. R −1 = 2.5 2.0. ZI ⎛ C ⎞ ⎜ ⎟ W = 0.069W V = 1.4α y ⎜⎝ Fu ⎟⎠m. V* =. ZIFu ⎛ C ⎞ ⎜ ⎟ W = 0.069W 3.5α y ⎜⎝ Fu ⎟⎠m. 2 1 + × ( R − 1) = 3 3. 3.0. 3.0. S D1 = 0.71 T. S aD =. S a , 475 =. S1, 475 T. = 0.61. 1 ⎛⎜ Sa,475 ⎞⎟ V475 = W = 0.097W I ⎛ SaD ⎞ 1.4α y ⎜⎝ Fu,LS ⎟⎠m ⎜⎜ ⎟⎟ W = 0.113W V= 1.4α y ⎝ Fu ⎠m. IFu ⎛ S aD ⎞ ⎜ ⎟ W = 0.113W 4.2α y ⎜⎝ Fu ⎟⎠ m. -. VMED =. Fu,LS ⎛ Sa,475 ⎞ ⎜ ⎟ W = 0.097W 4.2α y ⎜⎝ Fu,LS ⎟⎠m. 1.32 1.45. 同 94 年版規範. 0.80. 同 94 年版規範. -. 1.2. S aM 、S a , 2500. -. S aM =. RaM 、 Ra ,CP. -. R = 4 .0. 1 + 1× (R − 1) = 4. FuM 、 Fu ,CP. -. 4.0. 4.0. 2500 VM 、 VCP. -. SS,2500S1,2500TS2500. 22. I ⎛ S aM ⎜ 1.4α y ⎜⎝ FuM. 0.67. SM1 = 0.96 T. ⎞ ⎟⎟ W = 0.114W ⎠m. S a , 2500 =. 2500 VCP =. S1, 2500 T. = 0.82. 1 ⎛⎜ Sa,2500⎞⎟ W = 0.098W 1.4αy ⎜⎝ Fu,CP ⎟⎠m.
(49) 第二章 水平設計地震力比較. 2.3 一般建築物水平設計地震力之比較 水平設計地震力比較時若要同時考慮工址譜加速度係數、重要度、韌 性容量、地盤種類與近斷層等參數，則排列組合後共有數千種可能性，因 此本節僅選擇具有代表性的參數值進行比較，並會說明其適用的範圍。 對於 94 年版規範的第四類建築物(一般建築物)而言，其重要度係數 I=1.0，則水平設計地震力的計算結果會與性能規範的第 I 類建築物(一般建 築物)相同，故本節等同於 88 年版與 94 年版規範之一般建築物水平設計地 震力比較，雖然在其他的研究報告中亦有類似的比較，但因為重要建築物 水平設計地震力的比較要以一般建築物的比較為基礎，故本節仍做一般建 築物的重點式比較。水平設計地震力的計算公式可以用 V = K hW 來表示， 本節以 K h 為縱軸、週期 T 為橫軸繪製比較圖，圖中的 K h 值假設起始降伏地 震力放大倍數 α y = 1.5 ，並在一般工址、近斷層區域與台北盆地三個區域分 別比較：. 2.3.1 一般工址 z V * ( VMED )、 V ( V475 )或 VM ( V2500 )控制： 比較 V * 與 V 公式後得知：在一般工址與近斷層區域時要 Fu > 3 、在 台北盆地時要 Fu > 2.5 ，才會由 V * 控制設計地震力，由圖 2-12與圖 2-13 之 Fu 與週期關係圖得知，僅有在 R > 4.0 且 T ≥ T0D 的情況下才會發生(例 如圖 2-15、圖 2-16)。 比較 V 與 VM 公式後得知，S aD / Fu 與 S aM / FuM 的較大者即為控制設計 的基底剪力者，參考表 2-1反應譜係數 S SM / S SD 與 S1M / S1D 的比值與圖 2-14 FuM / Fu 之比值，可以得知大致的趨勢：在極短週期區域( T ≤ 0.2T0D )， 因為 FuM / Fu 之比值趨近於 1，所以幾乎都是由 VM 所控制(例如圖 2-15~圖 2-22、圖 2-27)，在其他區域( T > 0.2T0D )，要視反應譜係數的比值而定， 一般而言週期越長、R 值越大、地盤越軟(第三類地盤)，則越為 V 所控 制。 z 地盤種類：. 23.
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