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國內外建築物防震研究現況

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Academic year: 2021

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(1)摘要. 本計畫主要為探討國內外防震研究現況,基本上防震研究之調查將分 為耐震設計、耐震評估及耐震補強三個領域。以耐震設計而言,歐美國家 已進行結構受震後之非線性動力反應,並將之納入規範中,同時也考慮結 構土埌互制之效應。於 1997 年 UBC 規範中,更將建物受震之近斷層效應 考慮入其受震反應譜,美國 ICC 將於西元 2000 元發表以建築物功能基準為 目標之耐震設計,國際規範 IBC。 於耐震評估之研究而言,初步而言,將對震前評估、震後評估及補強 後評估三大研究領域進行比較探討。至於耐震補強之研究,本計畫將以柱 的補強、樑的補強、牆的補強、結構系統消能、滅震、隔震、結構系統補 強及補強設計規範為探討之範圍。 本研究已將國內外防震研究現況,依其研究領域分類,建立資料庫, 並以 WWW 網頁方式進行查詢。. i.

(2) 目錄 摘要 ........................................................................................................... i 圖目錄....................................................................................................... v 表目錄.....................................................................................................viii 耐震研究相關重要名詞簡寫 ..................................................................... ix 壹、緒論...................................................................................................1 1.1. 研究起緣及目的................................................................................... 1. 1.2. 研究範圍及方法................................................................................... 1. 1.3. 研究目標............................................................................................... 2. 1.4. 研究成果............................................................................................... 2. 貳、建築物耐震設計研究現況...................................................................4 2.1. 國內之耐震設計規範........................................................................... 4. 2.2. 美國耐震設計規範之組織................................................................... 5. 2.3. 美國 1997 NEHRP 之功能基準耐震設計規範 ................................ 10. 2.4. 美國、歐洲、紐西蘭及日本之 RC 耐震設計規範比較及發展趨勢. ............................................................................................................. 13. 2.5. 國內外建築物結構耐震控制技術之現況 ........................................ 17. 2.6. 美國、歐洲、紐西蘭、日本、加拿大 RC 耐震設計未來發展趨勢 ............................................................................................................. 19. 2.7. 各國使用之耐震設計規範手冊種類................................................. 19. 參、建築結構物耐震評估國內外研究現況...............................................26 3.1. 前言..................................................................................................... 26. 3.2. 建築結構物震前評估之研究成果..................................................... 27 3.2.1 鋼筋混凝土建築結構物 ............................................................ 27 3.2.2 鋼骨建築結構物......................................................................... 33. 3.3. 建築結構物震後評估之研究成果..................................................... 35 ii.

(3) 3.4. 建築結構物補強方式評估之研究成果 ............................................ 39 3.4.1 國內研究成果............................................................................. 39. 3.5. 國外耐震評估研究成果..................................................................... 46 3.5.1 日本地震防災與耐震評估研究成果 ........................................ 46 3.5.2 中國大陸地震防災相關制度 .................................................... 54 3.5.3 美國地震防災與耐震評估研究成果 ........................................ 57 3.5.3.1 FEMA 之組織結構與功能 .............................................. 60 3.5.3.2 加州震災後建築物緊急安全評估制度 .......................... 62 3.5.3.3 FEMA 與加州應用科技委員會在耐震評估與補強方式 評估之研究報告 .............................................................. 63 3.5.4 歐洲 EC8(1995)與紐西蘭 BIA(1996)現有鋼筋混凝土建築物耐 震補強研究成果......................................................................... 67 3.5.5 台灣與各國在耐震評估與補強的相關法令比較(表 3.5-4) .... 68. 肆、建築結構物耐震補強國內外研究現況...............................................69 4.1. 前言..................................................................................................... 69. 4.2. 老化建築結構物耐震補強之研究成果 ............................................ 70 4.2.1 鋼筋混凝土結構物..................................................................... 71 4.2.1.1 國內研究現況 .................................................................. 71 4.2.1.2 國外研究現況 .................................................................. 84 4.2.2 鋼骨結構物................................................................................. 93 4.2.2.1 國內研究現況 .................................................................. 93 4.2.2.2 國外研究現況 .................................................................. 94. 4.3. 其他國家相關補強資料..................................................................... 97. 伍、結論與建議 ....................................................................................100 5.1. 耐震設計方面................................................................................... 100. 5.2. 建築結構物耐震評估方面............................................................... 102. 5.3. 建築結構物耐震補強方面............................................................... 104 iii.

(4) 陸、參考文獻及相關網址......................................................................106 柒、附錄 附件. 專家諮詢會議專家意見處理情形如表 .................................. 111. 附錄(一) 國科會耐震相關研究計劃及成果 .......................................... 116 附錄(二) 國家地震工程研究中心研究報告 .......................................... 121 附錄(三) 台灣大學地震工程研究中心研究報告 .................................. 122 附錄(四) 建築結構物耐震設計國內外研究 .......................................... 126 建築結構物耐震設計碩士論文(國內) .................................. 125 建築結構物耐震設計文獻(國外) ............................................... 126 美國 BFRL 耐震設計研究文獻 .................................................. 129 美國 EES 耐震設計研究文獻 ..................................................... 131 建築結構物耐震設計(Canada) ................................................... 131 美國國科會耐震設計之相關期刊 .............................................. 131 附錄(五) 建築結構物耐震評估國內外研究 .......................................... 145 建築結構物震前評估碩士論文(國內) ....................................... 144 建築結構物震後評估碩士論文(國內) ....................................... 146 建築結構物補強後評估碩士論文(國內) ................................... 147 美國國科會建築結構物震前評估得獎著作(國外) ................... 147 美國國科會建築結構物震後評估得獎著作(國外) ................... 150 建築結構物補強後評估研究文獻(國外) ................................... 153 附錄(六) 建築結構物耐震補強國內外研究 .......................................... 214 建築結構物補強碩士論文(國內) ............................................... 213 建築結構物補強技術(國外)........................................................ 216 附錄(七) 世界耐震研究相關 WWW 網站連結 ..................................... 283 附錄(八) 美國防震研究相關機構之連絡資訊 ...................................... 297 附錄(九) 美國地震學及防震研究相關之博碩士論文(1988–1998)...... 308 iv.

(5) 圖目錄. 圖 2.3-1 耐震功能設計目標矩陣(PDOM) (SEAOC Vision 2000, 1995) ............................................................................................................... 10 圖 3.3-1 地方主管單位有關震災後建築物緊急鑑定評估之相關作業流 程[10] ....................................................................................................... 36 圖 3.3-2 震後建築物緊急鑑定評估流程[10] .............................................. 37 圖 3.3-3 建築物第一階段評估告示標誌[10] .............................................. 38 圖 3.3-4 建築物第二階段評估告示標誌[10] .............................................. 38 圖 3.5-1 建築物耐震診斷相關法律的制定過程 ...................................... 48 圖 3.5-2 鋼筋混凝土造建築物之耐震診斷流程 ...................................... 49 圖 3.5-3 鋼骨造建築物之耐震診斷流程圖............................................... 50 圖 3.5-4 補強計劃之流程........................................................................... 51 圖 3.5-5 日本建設省所擬之震災評估制度............................................... 54 圖 3.5-6 中國大陸抗震防災的基本策略[10] .............................................. 55 圖 3.5-7 中國大陸抗震鑑定、加固[10] ...................................................... 56 圖 3.5-8 耐震防災研究單位[10] .................................................................. 59 圖 3.5-9 加州建築物震害度鑑定流程[10] .................................................. 63 圖 4.2.1.1-1 柱圍封複合材料補強[9].......................................................... 73 圖 4.2.1.1-2 環氧樹脂在混凝土工程上之應用分類 ................................ 74 圖 4.2.1.1-3 U 型鋼板包覆樑補強[9] ........................................................... 75 圖 4.2.1.1-4 U 型鋼板包覆樑補強[9] ........................................................... 76 圖 4.2.1.1-5 樑中央底部鋼板補強[9].......................................................... 76 圖 4.2.1.1-6 鋼板補強以 U 型托架錨碇[9] ................................................. 76 圖 4.2.1.1-7 樑側貼鋼板補強[9].................................................................. 77 圖 4.2.1.1-8 柱鋼板補強[9] .......................................................................... 77 v.

(6) 圖 4.2.1.1-9 版底粘貼鋼板補強[9].............................................................. 77 圖 4.2.1.1-10 版頂鋼板補強[9].................................................................... 78 圖 4.2.1.1-11 加設中間柱補強[9] ................................................................ 78 圖 4.2.1.1-12 加設鋼小樑補強[9]................................................................ 78 圖 4.2.1.1-13 柱加設箍筋補強[9]................................................................ 79 圖 4.2.1.1-14 柱擴大斷面[9]........................................................................ 80 圖 4.2.1.1-15 樑擴大斷面[9]........................................................................ 81 圖 4.2.1.1-16 版加厚補強[9]........................................................................ 81 圖 4.2.1.1-17 牆加厚補強[9]........................................................................ 81 圖 4.2.1.1-18 增設剪力牆補強[9]................................................................ 82 圖 4.2.1.1-19 加設翼牆補強[9].................................................................... 82 圖 4.2.1.1-20 加設外側構架[9].................................................................... 83 圖 4.2.1.1-21 加設鋼構架補強[9]................................................................ 83 圖 4.2.1.2-1 補強前後抵抗能力與變形的關係[11] .................................... 87 圖 4.2.1.2-2 日本建築物補強計劃順序..................................................... 88 圖 4.2.1.2-3 日本補強工法概要[11] ............................................................ 89 圖 4.2.1.2-4 加設箍筋補強[11] .................................................................... 89 圖 4.2.1.2-5 包覆鋼板補強[11] .................................................................... 90 圖 4.2.1.2-6 增設箍筋補強[12] .................................................................... 90 圖 4.2.1.2-7 鋼板補強之試驗比較[11] ........................................................ 91 圖 4.2.1.2-8 梁側貼鋼板補強[11] ................................................................ 91 圖 4.2.1.2-9 增設耐震壁補強[11] ................................................................ 92 圖 4.2.1.2-10 增設耐震壁補強[10] .............................................................. 92 圖 4.2.1.2-11 建築結構物外側增設鋼骨構架[11] ...................................... 93 圖 4.2.2.2-1 研究鋼骨結構物之 SAV 組織 ............................................... 94 圖 4.2.2.2-2 柱加設鋼板補強[11] ................................................................ 95 圖 4.2.2.2-3 斜撐與柱相接處柱內銲上連續板[13] .......................................... 95 vi.

(7) 圖 4.2.2.2-4 柱續接處上方 30cm 處加橫隔板[13] ........................................... 95 圖 4.2.2.2-5 梁加設鋼板補強[11] ................................................................ 96 圖 4.2.2.2-6 加設斜撐補強型式[10] ............................................................ 96 圖 4.2.2.2-7 X 型斜撐實際運用於結構體補強[11] ..................................... 96 圖 4.2.2.2-8 梁柱接合部[11] ........................................................................ 97 圖 4.2.2.2-9 梁柱及斜撐部分之補強[11] .................................................... 97 圖 4.3-1 柱外加封套補強[8] ........................................................................ 98 圖 4.3-2 樓版鑽孔,軸向鋼筋穿過其間補強[8] ....................................... 98. vii.

(8) 表目錄. 表 2.2-1 耐震設計水準分類(SEAOC VISION 2000, 1995) ...................... 6 表 2.3-1 美、中、日建築物規範之耐震分析方法比較 ......................... 10 表 2.3-1 美、中、日建築物規範之耐震分析方法比較(續)................... 11 表 2.3-1 美、中、日建築物規範之耐震分析方法比較(續)................... 12 表 2.3-2 建築物地震側向力規範規定比較 ............................................. 12 表 2.3-2 建築物地震側向力規範規定比較(續)....................................... 13 表 2.4-1 高延展性結構加方形梁抗彎鋼筋之配筋規定 ( fcu = 40MPa且fy = 460MPa ) ................................................................... 15 表 2.4-2 高延展性結構地震力折減係數................................................... 15 表 2.4-3 長周期之地震力折成係數........................................................... 16 表 2.4.4 高延展性構架於可能發生塑性鉸區之橫向配筋規定............... 16 表 2.4-5 各國規範對建築物樓層間相對位移之限制 .............................. 17 表 2.5-1 國內外建築物耐震控制技術....................................................... 18 表 2.7-1 各國耐震設計規範使用種類....................................................... 21 表 3.4-1 國內在結構元件所採用之補強及修復工法 .............................. 44 表 3.5-1 日本官方所制度及發行有關耐震診斷和補強方法之文獻[11] .. 47 表 3.5-2 各種耐震診斷法之比較............................................................... 52 表 3.5-3 美國耐震防災之單位及出版品狀況 .......................................... 59 表 3.5-4 台灣與各國在耐震評估與補強的相關法令比較[10] ................ 68 表 4.2.1.1-1 國內施行過之補強方式研究................................................. 72 表 4.2.1.2-1 美國耐震補強方面之相關資料及研究 ................................ 85. viii.

(9) 耐震研究相關重要名詞簡寫. American Concrete Institute Association of General Contractors American Institute of Architects American Iron and Steel Institute American Public Works Association American Society of Civil Engineers American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers American Society of Testing and Materials ASTM Advanced Technology for Transportation Infrastructure Renewal ATTIR Advanced Technology Program ATP Building and Fire Research Laboratory BFRL Building Seismic Safety Council BSSC Computer-Aided Design CAD Computer-Aided Drafting and Design CADD Computer Assisted Engineering CAE Computer Aided Instruction CAI Construction and Building C&B Construction Criteria Base CCB Cost of Conserved Energy CCE Committee on Civilian Industrial Technology CCIT Civil Engineering Research Foundation CERF CONMA High Performance Construction Materials Program CPWR Center to Protect Workers' Rights Department of Energy DOE Department of Transportation DOT Energy Efficient Industrialized Housing EEIH Energy Monitoring and Control Systems EMCS Environmental Protection Agency EPA Energy Rated Homes of America ERHA Federal Aviation Administration FAA Fatigue Crack Detection System FCDS Federal Emergency Management Agency FEMA FHWA Federal Highway Administration Geographical Information Systems GIS General Services Administration GSA Home Energy Rating System HERS HITEC Highway Innovative Technology Evaluation Center High Performance Concrete HPC HUD Housing and Urban Development ACI AGC AIA AISI APWA ASCE ASHRAE. ix.

(10) HVAC IBC IEQ IIPLR IRC MAMA M&R MEP NAHB NASA NASEO NBC NCMCC NFPA NFIRS NIBS NIOSH NOAA NRC NIST NPS NSF NSTC OMB OM&E OSHA OSTP PBI PCI R&D RD&D RSPA STEP USBM USC USGS VWL WES. Heating Ventilating and Air Conditioning International Building Code Indoor Environmental Quality Insurance Institute Property Loss Reduction Institute for Research in Constructions Mechatronically Assisted Masons Aid Maintenance and Repairs Manufacturing Extension Partnership National Association of Home Builders National Aeronautics and Space Administration National Association of State Energy Officials National Building Code National Construction Materials Coordinating Council National Fire Protection Association National Fire Incidence Reporting System National Institute of Building Sciences National Institute for Occupational Safety and Health National Oceanographic and Atmosphere Administration National Research Council of Canada National Institute of Standards and Technology National Parks Services National Science Foundation National Science and Technology Council Office of Management and Budget Operation, Maintenance, and Energy Costs Occupational Safety and Health Administration Office of Science and Technology Policy Partnership for Building Innovation Pavement Condition Index Research and Development Research Deployment and Development Research and Special Programs Administration (DOT) Standard for the Exchange of Product-Model Data U.S. Bureau of Mines University of Southern Californai U.S. Geological Survey Virtual Workspace Language U.S. Army Waterways Experimental Station. x.

(11) 壹、緒論 1.1 研究起緣及目的 歷年來世界各國之大地震皆造成了人民生命財產之重大損失,如 1994 年美國加州的北嶺地震及 1995 年日本阪神地震皆造成數萬人無家可歸,數 千人死亡,財物損失高達一千億美元以上。台灣地區因經濟的快速發展, 人口稠密,建築物密集,且又因位處於環太平洋地震帶上,地震頻繁,如 果發生大地震,將威脅到人民的生命財產安全,造成損害至巨。 有鑑於此,內政部建研所特擬定為期 5 年之研究計畫「建築物地震災 害防制之研究」,本研究計畫為其研究計畫之子計畫之一,其重點在調查、 蒐集並彙整國內外之建築物防震組織、制度、技術、耐震評估方式、耐震 維修及補強等相關研究進行探討。. 1.2 研究範圍及方法 本研究之方法為將國內外之防震研究領域概分為耐震設計、耐震評估 及耐震補強三個方向,進行資料之整理與規範之比較。對於日本、歐美等 先進國家之最新防震技術,藉由 WWW 網路及各種資料庫進行蒐集與整 理,並以流程圖及表格式之方法表示之。下列為本計劃中蒐集的資料庫: 1. EES(Elsevier Electronic Subscriptions) 2. DEAL(International Digital Electronic Access Library) 3. COS Expertise,OCLC First Search 4. NISC(National Information Service Corporation) 5. 國內、外博碩士論文檢索系統 6. NVL(NIST Virtual Library) 7. NEIC(National Earthquake Information Center, USGS) 1.

(12) 8. CERF(Civil Engineering Research Foundation) 9. ASCE Library,WebCat,UnCover,NII 10. EI Compendex Web(Engineering Information, Inc) 11. AST(Applied Science Technology) 12. 國科會科資中心,國家地震中心 13. 歐洲圖書館網路,日本地震研究中心 14. FEMA(Federal Emergency Management Agency) 15. BFRL(Building and Fire Research Laboratory) 16. EERI(Earthquake Engineering Research Institute). 1.3 研究目標 本研究計劃之目標為蒐集國內外建築物耐震研究之現有研究成果,並 耐震設計,耐震評估及耐震補強之技術和規範加以分類比較,同時針對各 國之耐震規範之差異性加以彙整。另外,本研究計劃也建立 WWW 網頁, 此網頁之設計目標為”耐震研究之入口網站”,透過此網頁連結至世界各主要 地震研究機構加以分類,如此將可節省大量資料搜尋時間。. 1.4 研究成果 本計畫已經完成下列數項工作 耐震設計部份 (1) 美國最近耐震設計規範之調查 (2) 比較中、美、日、歐、紐、台之耐震設計規範 (3) 提出未來耐震設計規範之研究發展方向 (4) 提供美國耐震設計規範機構資料取得之聯絡方式 (5) 國內耐震設計方式彙整,包含國科會、國家地震工程研究中心、台 灣大學地震工程研究中心之研究報告及國內耐震設計相關之博碩 2.

(13) 士論文等。 (6) 國外耐震設計資料蒐集,包含美國、日本、加拿大、紐西蘭、歐洲 等國家,主要蒐集美國及日本耐震設計相關資料。. 耐震評估部份 (1) 國內既有建築結構物耐震評估方式彙整,包含國科會、國家地震工 程研究中心、台灣大學地震工程研究中心之研究報告及國內補強相 關之博碩士論文等。 (2) 國外既有建築結構物耐震資評估與補強方式評估資料蒐集,包含美 國、日本、加拿大、紐西蘭、歐洲等國家,主要蒐集美國及日本耐 震修復補強相關資料。 (3) 提出未來國內既有建築結構物耐震評估方式與補強方式評估之研 究發展方向。 (4) 提供國外對耐震評估相關研究之機構及其成果資料取得聯絡方式。. 耐震補強部份 (1) 國內既有建築結構物耐震補強方式彙整,包含國科會、國家地震工 程研究中心、台灣大學地震工程研究中心之研究報告及國內補強相 關之博碩士論文等。 (2) 國外建築結構物耐震補強資料蒐集,包含美國、日本、加拿大、紐 西蘭、歐洲等國家,主要蒐集美國及日本耐震修復補強相關資料。 (3) 建議未來耐震補強之研究發展方向。 (4) 提供國外耐震補強相關機構及資料取得聯絡方式。. 3.

(14) 貳、建築物耐震設計研究現況 2.1 國內之耐震設計規範 國內之最新耐震設計規範為民國 84 年內政部建築研究所委由蔡益超教 授等主持研究耐震設計規範條文,解說及示範之研訂成果報告書為基礎, 經由內政部建築技術審議委員會及法規會審查通過。因國內建築技術規則 已朝規則與規範分立之方向研擬,故其耐震設計規則條文僅就一些基本原 則作規定,詳細的分析方法及數據等規定則納入規範中,以便日後之彈性 修改. 至於耐震設計規範研究計有成大姚昭教授之“以強震資料檢討非結構 物設計規範” (1997~1998) 及成大許茂雄教授之“建築物功能設計法研訂一 總計劃(一) (1997~1998)”。 民國 86 年 5 月 1 日內政部公佈有關建築技術規則構造篇之耐震設計相 關規定,惟條文初定致工程師之應用例題甚少,使用起來恐無法完全了解, 有鑑於此,內政部建研所於民國 86 年另委由葉超雄教授等主持級地震工程 學會所執行之研究計劃-建築物耐震設計手冊之編訂(一) ,今 87 年正進 行其第二部分之編訂,該手冊之內容涵蓋以下之主題: 地震工程概論 地震反應譜 建築物耐震工程設計規範 地震水平力之淨力分析方法 建築物之動力反應及動力分析 建築物造型與結構系統之考慮。 耐震穩定及測向位移相關規定 地震基礎耐震設計之考慮 高層建築結構設計審查 鋼筋混凝土(RC)建築結構耐震設計 4.

(15) 鋼骨建築結構耐震設計(容許應立法(ASD) 鋼骨建築結構耐震設計極限設計字法(LRFD) 其中與鋼骨有關之研究有台科大陳生金教授之"鋼骨鋼筋混凝土構材 與接合之耐震細部設計準則(1996).. 內政部營建署自從去年林肯大郡災變. 發生後,營建署立即修正建築技術相關法令,尤其在非都市土地審議規範 中,不斷提高山坡地開發門檻,從原有 55%的坡度到限制 40%以下才可以 開發,而且高度限定 21.6 公尺,容積也從 160%降到 120%,杜絕山坡地建 築物出現十幾二十層樓高的怪物。. 除了在建築技術規則中增訂山坡地專. 章,鉅細靡遺規範山坡地建物的興建限制外,並將全台灣分為地震一甲一 乙、地震二區及地震三,編訂耐震設計的建物規範。. 內政部建築研究所. 曾呼籲民眾,如困是 63 年以前建造的老舊裂現象,曾自行增建、修建或改 建的建物,以及 71 年以前建造被認為必須再次做耐震評估等,都應該再洽 請專業技師做體檢把關工作。. 2.2 美國耐震設計規範之組織 建築物耐震設計規範之主要功能是為了確保民眾生命財產安全而提供 之最小標準。美國 Bertero V.V. 教授於詳細檢視回顧美國所有建築物之耐震 規範與耐震設計理念後,於 1992 年提出下列四項美國耐震設計規範之檢視 心得: 1. 對一般地震而言,UBC 耐震設計過程,並無法充份滿足一般建築物之 耐震需求。 2. 在最近幾十年來,耐震設計規範對 RC 建築物桿件之斷面尺寸及配筋規 定,接合部位之規定及支承部位之規定,已使現代 RC 建築物增強其耐 震能力。 3. 現代建築物規範並無法充考慮土壤-基礎-上部結構之互制關係,同時 對於非構體之設備,其耐震設計也無法考慮,此即為“對整體建築物之 5.

(16) 受震後之功能反應”並無法確實考慮。 4. 如果對於建築物受震後,無法預測整體結構系統實際之剛度、強度及能 量吸收與消散之大小,則對新建築物耐震設計之改善,現有建築物耐震 能力之評估、危險建築物之補強及災害評估皆無法有效改進。 因此,於 1992 年 SEAOC 組織建立了“願景 2000 委員會”,以發展下 一世紀建築物功能基準之耐震設計規範。 表 2.2-1:耐震設計水準分類(SEAOC VISION 2000, 1995) 耐震設計水準. 回歸期. 超過機率. 常發生之小地震. 43 年. 50% in 30 年. 偶煞發生之中地震. 72 年. 50% in 50 年. 很少發生之大地震. 475 年. 10% in 50 年. 非常罕見之大地震. 970 年. 10% in 100 年. 國外有關建築物耐震設計之研究方向可概略區分如耐震研究領域分類 圖,目前各國所採用之耐震設計規範詳如表 2.2-1。 在最近幾年地震時,地表震動與結構動力反應分析之研究,己獲得迅 速進展,在 1998 年 8 月於 seattle 舉辦之世界"大地地震工程與土壤動力"研 討中 prof.stewart,Jonathan P.及 kim,seunghyun 提出一篇重要文獻,"在建築 物規範中,土壤結構互動條款之經驗檢核";該篇文章中指出土壤結構互動 (soil-structare interaction,簡稱 SSI)自從 1978 年起於美國數種建築物房屋規 範中,其 SSI 條款皆無改變,甚至 UBC(ICBO,1997)也無改變,SSI 效應皆 被忽略,該篇文章將美國兩種房屋規範(BSSC,1995 和 ATC,1978)有關之 SSI 條款與實際於強震中 8 觀測到 53 棟建築物之 SSI 資料,藉由系統識別的方 法來加以檢核,他們發現大致而言 BSSC 及 ATC 規範之 SSI 條款可提供一 合理之慣性互動分析基礎,但是有些型式之建築物及基礎並不適用。 在設備及維生管線防震設計面,prof.O'Rourke,M.J 對此提出防震設計之 6.

(17) 策略討論。 最近防震設計逐漸走向成效(Performance-base)設計,並考慮結構物之 非線性動力反應。其中最值得注意的是美國自 1996 年起,由國家地震工程 研究中心(NCEER)及應用科技委員會(ATC)所贊助進行的 ATC-34 計劃,該 計劃之目標為檢視目前對於新建築物,美國所有的耐震設計規範,評估目 前之耐震設計規範及檢討其優缺點後,並提出未來合理的耐震設計規範應 考慮事項。以下為美國耐震設計規範組織之連絡電話地址彙集。 1. 國際房屋規範(BOCA) Building Official & Code Administrators International 4051 W Flossmoor Rd Country club Hills,IL 60478-5795 Tel(708)7992300 .Fax(708)799-4981 重要出版:國家房屋規範(National Building Code) 2. 國際房屋官員會議(ICBO) International Conference of Building Officials (ICBO) 5360 South Workman Mill Rd. Whittier,CA90601 Tel(310)699-0541;Fax(310)692-3853 重要出版:Uniform Building Code. 3. 國際南方房屋規範會議(SBCCI) Southern Building Code Congress International(SBCCI) 900 Montclair Rd. Birmingham,AL 35213-1206 Tel:(205)591-1853;fax(205)592-7001 重要出版:Stamdard Building Code 4. 房屋官員委員員會(CABO) 7.

(18) Council of American Building Officals(CABO) 5203 Leeburg Pike,Suite 708 Falls Church, VA 22041 Tel:(703)931-4533;fax:(703)379-1546 重要出版:CABO One and Two Family Dwelling Code Model Energy Code 5. 美國混凝土機構(ACI) American Concrete Institute(ACI) P.O.BOX 19150 Detroit,MI 48219-0150 Tel:(313)532-2600;FAX:(313)538-0655 重要出版:ACI 手冊 6. 美國國家標準機構(ANSI) American National Standards Institute(ANSI) 11 W. 42nd St.,13th F1 New York,NY 10036 Tel:(212)642-4900;fax:(212)398-0023 重要出版:ANSI 手冊 7. 應用科技委員會(ATC) Applied Technology Council(ATC) 555 Twin Doplhin Dr.,Ste.550 Redwood City, CA94065 Tel:(415)595-1542;fax:(415)593-2320 重要出版:ATC2 規範 8. 聯邦緊急事件管理機構(FEMA) Federal Emergency Management Agency(FEMA) Federal Center Plaza 500 C St., SW 8.

(19) Washington,DC 20472 Tel:(202)646-3923 重要出版:National Earthquake Hazards Reduction program (NEHNRP) 9. 房屋規範及標準國家卅際會議(NCSBCS) National Conference States on Building Codes and Standards(NCSBCS) 505 Huntmar Park Dr.,Suite 210 Herdon,VA22070 Tel:(703)437-0100;fax:(703)481-3596 重要出版:NCSBCS 規範(模組式房屋及工業建築廠房) 10. 波索蘭水泥學會(PCA) Portland Cement Association(PCA) 5420 Old Orchard Rd. Skokie,IL 60077-4321 Tel:(708)966-6200;fax:(708)966-9781 重要出版:PCA 手冊 11. 預力預鑄混凝土學會(PCI) Precase/Prestressed Concrete Institute(PCI) 175 W. Jackson Blvd Chicago, IL 60604 Tel:(312)786-0300;fax:(312)786-0353 重要出版:PCI 手冊 12. 加州結構工程學會(SEAOC) Structural Engineers Association of California (SEAOC) P.O. BOX 19440 Sacrament,CA 95819 Tel:(916)427-3647 9.

(20) 重要出版:UBC 手冊(Uniform Building Code). 2.3 美國 1997 NEHRP 之功能基準耐震設計規範 目前於美國具有法律管制效力之 3 個耐震設計規範為 UBC (1997 版), BOCA/NBC(1996 版)國家建物規範及標準建物規範 SBC。下列為各規範之 依據: UBC (1997) ─ 依據 (SEAOC 1996) 之建議 BOCA/NBC (1996) ─ 依據 1991,1994 NEHRP 之建議條款 SBC (1997) ─ 依據 1991,1994 NEHRP 之建議條款 最近 UBC, BUCA 及 SBC 組合成國際規範委員會 (International Codes Council, ICC), ICC 預定於公元 2000 年前出版國際建築物規範 (International Builching Code, IBC), 此規範將依據 1997 nehrp 之條款而規畫,目前最新之 IBC 版本為 1998 年之第一次修正版,正式 IBC 版預計於西元 2000 年出版。. 耐 震 設 計 水 準 分 類. 完全正常功能. 基本功能正常. 常發生之小地震 (43year). ●. ○. 偶然發生之中級地震 (72 year). ■. 很少發生之大地震 (475 year). ★. 基本目標 ● 主要危害目標 ■ 重要安全目標. 非常罕見之大地震 (970 year). ★. 生命安全. Near Collapse. ○ ○ 新建築物不允許 之功能反應 ○ ○. ●. ○. ■. ●. 圖 2.3-1:耐震功能設計目標矩陣(PDOM) (SEAOC Vision 2000, 1995) 表 2.3-1:美、中、日建築物規範之耐震分析方法比較 建築物 日本建築基準法政令構造計算指針 台灣建築技術規則─1996 修訂 規範別 (1988) 基面剪力方向 地震力可假設單獨分別作用在建築物兩主軸方向上。 效應 地震一甲區與一乙區垂直地震力應做適當考量。 豎向加速度 水平懸臂構材及水平預力構材亦應就垂直地震效應做適當的考慮。 規範對於垂向正規化加速度反應譜另有規定。 利用經驗公式來決定設計震譜係數 可採用其他結構力學方法計算,但所得 T 值不得大於經驗公式之 1.4 周期 及側向剪力分佈係數之建築物基本 倍。 振動周期 T. 10.

(21) 建築物 規範別. 日本建築基準法政令構造計算指針 (1988). 台灣建築技術規則─1996 修訂. 1. 靜力分析法: 靜力分析法: (1)合乎規範所列之抵抗側力結構系統,其高度<50 公尺或未達 高度小於 60 公尺之規則建物,唯若 15 層之規則性建築物。 高度及依規範概估其側向力抵抗能 (2)高度不超過 21 公尺、亦不超過七層之不規則性建築物。 力,剛性率偏心率等倘不符合規範 (3)柔性上部結構支承於剛性下部結構。 分析方法 之限制時尚應檢核規範對保有耐力 2. 動力分析法: 計算之規定 (1)建築物高度≧50 公尺或 15 層以上者。 動力分析方法: (2)超過七層或 21 公尺以上之不規則建築物。 建物高度>60 公尺者 (3)建築物超過七層或 21 公尺以上,非全高度具有同一種結構系 統者。 每一主軸向有效參與質量至少應達 90%。 結構動力行為,需由建設省建設大 建築物甚不規則時,地震輸入的向應多考慮幾個角度。進行振態間 振態分析 臣指定之技術委員會作詳細之審查 之疊加時,一般可用 SRSS 疊加法,惟若振態間之周期相近,應採用 CQC 法。 依建築物之周期與重量分佈計算側 水平力豎向分 屋頂層考慮外加之集中橫力作用,最小總橫力扣除此集中橫力後, 向剪力分佈係數 Al,另外對建物地 配(規則建物) 依比率分配於構造物之屋頂及其餘各層。 下部份之設計地震力亦有明確規定 任一層須抵抗之傾倒力矩為其上各層分配所得地震力產生者。 設計地震力作用下,作用在基礎構造之土壤反力應依基礎─土壤界 面的傾倒力求取,作用在地下室各層之地震力亦應計入,但地下室 傾倒力矩 外之土壤反力可以抵消的部份可加以扣除。對規則性建築物而言, 屋頂層外加之集中橫力可以不計。. ZIFu  C    W 在地震力 V = 建物若符合規範對高度,或樓層數, 4.5  Fu  m 跨度等之限制可不必檢驗,否則中 側位移限制 度地震的層間側位移比≤1/200,若 作用下,每一樓層與其上下鄰層之相對側向位移除以層高即所謂曾 對非結構構材不產生嚴重破壞則層 間相對側向位移角不得超過 0.005。計算位移時應計及平移與扭轉位 移。 間側位移比可增至≤1/120 若能證明非結構構材能承受較大層間變位而不致產生影響生命安全 之破壞時,上述限制可酌予放寬。 若二次彎矩與一次彎矩的比值小於 0.1 時可忽略不計。 P-∆ 效應. 表 2.3-1:美、中、日建築物規範之耐震分析方法比較(續) 建築物 UBC-1997 規範別 基面剪力方向 設計結構必須被能抵抗來自任一水平方向之地震力。設計時可假設地震力不寺作用於結構體之主軸方向。 效應 水平懸臂構材及水平預力構材必須考量。 豎向加速度 垂直地震反應可以動力分析法計算,然而設計用之反應值不可小於靜力分析得之值。 周期 利用經驗公式計算,或以結構材料性質與構件受力變形情況經過適當具體的分析計算出來。 1. 靜力分析法: (1)位於地震一區之規則或不規則結構物,及地震二區之第四類、第五類結構物。 (2)基地不屬於第 SF 類土層、高度小於 73 公尺,具規範所列之抵抗橫力系統,且周期小於 0.7 秒之結 構物。 (3)五層樓以下或 20 公尺以下之不規則結構物。 (4)柔性上部結構支承於剛性下部結構。 分析方法 2. 中簡化靜力分析法:低於三層樓之輕鋼架或二層樓以下之物,且屬於第四類第五類建築物。 3. 動力分析法: (1)超過 73 公尺建築物,且非位於地震一區,亦不屬地震二區之第四類、第五類結構物。 (2)規範所列之不規則結構物。 (3)高度超過 20 公尺或五層樓以上具有全高度結構系統不一致的結構。 (4)座落於第 SF 類土層上挳動週期大於 0.7 秒之結構物。 任一主軸方向之有效參與質量需達 90%。 振態分析 每一振態下最大的構材內力、位移、樓層地震力、層間剪力、與基底反力均須以被認可之方法組合起來。 若以三度空間模式分析,組合各振態最大值時,必須考量振態互制效應。 水平力豎向分 屋頂層有集中橫力作用,總橫力扣除此集中力之剩餘部份沿建築物高度分配至各樓層(包括頂層) 配(規則建物) 任一樓層須抵抗的傾倒力矩是由該樓層與該樓層以上的地震力決定。 傾倒力矩 對任一樓層而言,由上而下逐層增大的設計傾倒力矩必須分配到抵抗橫力系統的各個構件上,加在每一 構件上的傾倒效應須予以考慮到基礎為止。. 11.

(22) 建築物 規範別 側位移限制 P-∆ 效應. UBC-1997 基本挳動周期小於 0.7 秒者,層間位移不得大於 0.025 倍樓層高;基本振動周期大於等於 0.7 秒之結構 物,層間位移超過 0.02 倍樓層高度。 當二次彎矩與一次彎矩的比值小 0.1 時可忽略不計。 位於地震三區及四區且層間位移比小於 0.02/R 之結構物,P-△效應可不予考慮。. 表 2.3-1:美、中、日建築物規範之耐震分析方法比較(續) 建築物 大陸建築抗震設計規範 GBJ11-89 規範別 基面剪力方向 一般情況考慮兩主軸方向分別作用,但質量和剛度 效應 明顯不均勻、不對稱的結構應計及扭轉影響 8 度及 9 度之大跨度結構、長臂結構、煙囪和類似高 聳結構、9 度時之高層建應考慮豎向地震作用。 豎向加速度 8 度時取結構構件重力荷重代表值的 10%;9 度時則 取 20% 可根據理論或經驗公式計算,唯非結構件之影響, 周期 應予考慮。 1. 底部剪力法:高度≦40m 以剪切變形主,且質量 和剛度沿高度分佈比較均勻的結構,以及近似於單 質點體系的結構。 2. 振型分解反應譜法:除前述外的建築構造 分析方法 3. 歷時分析法:特別不規則建築、甲類建築與超過 高度限制的高層建築。 4. 一般可不考慮土壤結構之互制作用,但符合規定 時,則可考慮以折減水平地震效應。 ˙不需考慮扭轉效應者:一般可取前 2 至 3 個振態 唯周期>1.5 秒或房屋高寬比>5 時需適當增加振態 振態分析 個數。 ˙需考慮扭轉效應者:振態可取前 9 至 15 個且應依 規定的式加以組合。 考慮地盤周期與結構基本周期之影響計算頂部附加 水平力豎向分 水平地震力其餘部分依樓層重量與高度作線性分 配(規則建物) 佈。 傾倒力矩. 日本建築基準法政令 構造計算指針(1988). 利用經驗公式來決定設計震譜係數及側向剪力分佈 係數之建築物基本振動周期 T 靜力分析法: 高度小於 60 公尺之規則建物,唯若高度及依規範概 估其側向力抵抗能力,剛性率偏心率等倘不符合規 範之限制時尚應檢核規範對保有耐力計算之規定 動力分析方法: 建物高度>60 公尺者. 結構動力行為,需由建設省建設大臣指定之技術委 員會作詳細之審查 依建築物之周期與重量分佈計算側向剪力分佈係數 Al,另外對建物地下部份之設計地震力亦有明確規 定. 建物若符合規範對高度,或樓層數,跨度等之限制可 應依規範規定之結構類別與分析方式分別進行抗震 不必檢驗,否則中度地震的層間側位移比≤1/200,若 側位移限制 變形計算以檢核層間彈性位移角或層間彈塑性位移 對非結構構材不產生嚴重破壞則層間側位移比可增 角當符合規範限制時相關之上限值可予提高。 至≤1/120 P-∆ 效應. 表 2.3-2:建築物地震側向力規範規定比較 建築規範別. ANSI (1990). NEHRP–1988. 基面剪力公式. V = ZIKCSW. V = CsW. SEAOC–1988 與 UBC–1991. V=. ZIC W R. 建築技術規則 (目前使用). V = ZKCIW. W. 台北盆地. 震力係數 C 或 Cs Cv. C=. 1 15T. 上限. 1. Cs = 2. C ≤ 0.12 CS ≤ 0.14 CS ≤ 0.11 FOR S 3 IN ZONES 3 AND 4. 1.2 AvS RT. 2. 3. Ta = 實際保守經驗估算 得之周期. 1.25S T. 2. 3. 2.5 Aa R 2.0 Aa Cs ≤ FOR S3 OR R S 4 WHEN Aa ≥ 0.30. C ≤ 2.75. Cs ≥ Cs (CaTa ). C ≥ 0.075 RW. 0.248 C= T. 其他地區. C=. 1 8T. 1. Cs ≤. C ≥ 0.8C (Ta ) 下限. C=. C ≥ 0.8C (Ta ). 12. 台北盆地. 其他地區. C ≤ 0.15 C ≤ 0.15. 台北盆地. C ≤ 0.0625. 其他地區 無規定. 2.

(23) SEAOC–1988 與 UBC–1991 (Ta=T from METHOD A). 建築技術規則 (目前使用). Aa 與 Av 地震危害程度分類 (SEISMIC HAZARD EXPOSURE GROUP). Z. Z. I. I. K. R. K. S1=1.0 S2=1.2 S3=1.5. S1=1.0 S2=1.2 S3=1.5 S4=2.0. RW S1=1.0 S2=1.2 S3=1.5 S4=2.0. 建築規範別. ANSI (1990). NEHRP–1988. 震區係數. Z. 重要性係數. I. 結構係統係數. 土壤係數. 己併入 震力係數中. S3,S4 定義略有不同. 表 2.3-2:建築物地震側向力規範規定比較(續) 建築規範別 基面剪力公式. 建築技術規則 (修訂 1991). V =. ZICW 2.5 Fu. 註一: QI=第 I 層之側向地震剪力 QUD=強烈地震時之 QI. 日本建築基準法政令 構造計算指針(1998). Q1 = C1W = ZRT A1C OW (註一) Qun = DS ⋅ FES ⋅ Qud (必要保有水平耐力). T < TC , RT = 1 震力係數 C 或 Cs Cv. 上限 下限 震區係數 重要性係數 結構係統係數 土壤係數. 台北盆地 其他區域 3.96 1.25S C= C= 2 T T 3 台北盆地 其他區域 C ≤ 2.4 C ≤ 2.75 C ≥ 0.075 2.5 Fu 2.5Fu ≤ 9.6. Z I Fu(RW) S1=1.0 S2=1.25 S3=1.5 S4=2.0. 2. T  TC ≤ T < 2TC , RT = 1 − 0.2 − 1 T  C  1.6TC 2TC ≤ T , RT = T. αi =. Wi Wn. Wi=第 I 層以上之重量 Wn=地面層以上之重量 Fes=Fe•Fs Fs=側向勁度偏心率之函數 AI=側向剪力分佈係數 = 1+ (. 1. α. − αi ). 2T 1 + 3T. Co=標準剪力係數 0.2∼0.3(保有水平耐 力)1.0. Z(0.7∼1.0) DS=結構係數 Fes=形狀因素(註一) TC=依據基礎直下方地盤種類粗估得之土壤周期 =0.4, 0.6, 0.8 秒. 表 2.3-2:建築物地震側向力規範規定比較(續) 建築規範別 基面剪力公式 震力係數 C 或 Cs Cv 上限 下限 震區係數 重要性係數 結構係統係數 土壤係數. UBC–1997. 300Ca U= W R Ca 值由土層種類查表 Ca 及 Cv 由土層種類 SA,SB,SC,SD,SE,SF 及震區係數 Z 查表而得 Ca 由近震央因子 Na,Nu 決定 0.06 Z,Z 值依震區 1,2A,2B,3,4 而分別為 0.075, 0.15, 0.2, 0.3, 0.4 依建築設施用途分別為 1.0, 1.15, 1.25 及 1.5 R 同時考慮地震力放大係數Ω. SA,SB,SC,SD,SE,S. 2.4 美國、歐洲、紐西蘭及日本之 RC 耐震設計規範比較及發展趨 勢 本節乃討論美、歐、紐及日之 RC 耐震設計規範,其中特別以混凝土 13.

(24) 結構物為比較對象。本篇概要內容乃參考 E.D. Booth, R. Park, A.J. Kappos, J.P. Moehle 及多位專家學者與規範之規定節錄而得。 §地震力評估 下列為美、紐、歐及日各國對選用設計地震力之基本原理 歐洲規範(EC8): 雖然極限狀態(ULS)與服務狀態(SLS)皆考慮,但以極限 設計為主 美國規範(UBC): 以極限狀態(ULS)為主,回歸期為 475 年之地震尖峰加 速度 EPA,同 EC8 紐西蘭(NZ4203):ULS 與 SLS 皆考慮,但 ULS 之回歸期為 450 年 SLS 足 以 10 年為回歸期,另外考慮下列 3 種係數 R(風險係數):0.6~1.3 Z(分區係數):0.6~1.2 SP(結構功能係數): 2 3 SLS 之反應譜是 USL 彈性反應譜之 1 6 日本(AIJ):將地震分為中等(第一階)與大地震(第二階)並無重要性係數 I 或 R 係數,但對高樓和特殊建築物須特別之分析步驟。. 14.

(25) 表 2.4-1:高延展性結構加方形梁抗彎鋼筋之配筋規定( fcu = 40 MPa且fy = 460 MPa ). P' + 0.15% P P' ≤ 1.08%(當 = 0.5最小值時) 歐洲規範 P EC8 支承端抗壓鋼筋比 P’至少等於 50%之最大張力鋼筋比 P 梁全長中,壓力鋼筋量 ≥ 25% 之最大張力鋼筋量, 最小張力鋼筋面積百分比為 0.33% 於接合面,正力矩強度 ≥ 50% 之負力矩,於所有斷面頂牆與底端 美國規範 之鋼筋比 ≥ 0.3% ,所為斷面全部鋼筋比 ≥ 2.5%,任一梁斷面如其 正力矩及負力矩強度 ≥ 25%之支承端最大強度,則至少於梁全長 UBC 之頂端及底端必須配置 2 根鋼筋 塑性鉸區: 張力鋼筋比 ≥ 1.52% 壓力鋼筋比 ≥ 50%之張力鋼筋 紐西蘭規範 於梁所有需要抗彎鋼筋之斷面,其張力鋼筋比(頂或底端) NZS3101 ≥ 0.31%梁全長內,至少 2 根 16mm 鋼筋需配置卜梁之頂端及式端 於全長兩端,其中較大頂端抗彎鋼筋量之 25%,必須埋設於梁之 全長。 主梁沿跨距,必須加倍配鋼筋,並以壓力鋼筋之面積 ≥ 40%之張 力鋼筋面積。 日本規範 主要鋼筋直徑至少 13mm,其間距取 25mm 及 1.7 φ 較大者。( φ : AIJ 主筋直徑) 配筋不可超過 2 層,除非集束鋼筋中,接觸部份不算一層 塑性鉸區:張力鋼筋百分比 ≤ 1.87% ∗. 表 2.4-2:高延展性結構地震力折減係數. Eurocode8 (ULS) UBC (ULS) NZS42032 (ULS) 日本 4 (Level 2 地震). 特別. 構架. 剪力牆. 構架牆. g. 5. 4 to 5. 4.5 to 5. r. 8.5. 4.5 to 5.5. 8.5. µ. 6. 5. 5 to 63. 2.2 to 3.3. 1.8 to 2.5. 2.0 to 2.9. 1. DS. 註 1:R 係數必須依(可靠性 贅於 係數)來折減其值為 1 到 1.5 註 2:結構功能係數 SP 也適用 註 3:依外觀比及力偶狀況 註 4:DS 係數須依每一樓層逐層計算. 15.

(26) 表 2.4-3 長周期之地震力折成係數. T(secs) 堅硬土 EC8 UBC2 NZS42033 Japan 軟弱土 EC8 UBC2 NZS 42033 Japan. 0.5. 1.0. 2.0. 3.0. 4.0. 0.93 0.97 1.00 1.00. 0.74 0.61 1.00 1.00. 0.42 0.50 0.77 1.00. 0.28 0.33 0.51. 0.21 0.25 0.37. 1.00 1.00 1.00 1.00. 0.93 1.00 1.00 1.00. 0.74 1.00 1.00 1.00. 0.50 1.00 1.00. 0.38 0.75 0.85. 註4. 註4. 註 1:所有規範之重要性係數 I 或 R=1 註 2:UBC:設 Z=0.4,土埌 A(硬土),土埌 E(軟土) 註 3:紐西蘭假設延展係數 µ = 6 ,Z=1.2 註 4:日本高樓須特殊分析. §配筋比較 本節針對 RC 建築物之配筋規定概略列舉數例如表 2.4.4。 表 2.4.4 高延展性構架於可能發生塑性鉸區之橫向配筋規定 最小鋼筋 直徑. EC8. 6mm. UBC. 無規定. NZS3101. 6mm. 日本. 無規定. 最大鋼筋間距 (取最小值) 1. 全梁深/4 2. 5 倍長向鋼筋直徑 3. 24 倍長向鋼筋直徑 4. 150mm 1. 有效梁深/4 2. 8 倍最小長向鋼筋直徑 3. 24 倍之橫向鋼筋直徑 4. 305mm 1. 有效梁深/4 2. 6 倍最小長向鋼筋直徑 1. 全梁深/2 2. 250mm(如橫向筋≦10mm) 3. 450mm(如橫向筋>10mm). 塑性鉸長度. 全梁深之 2 倍. 全梁深之 2 倍. 全梁深之 2 倍. §建築物樓層間位移限制之比較 表 2.4.5 為各國規範對建築物樓層間相對位移之限制,因為各國規範對 RC 桿件勁度之計算方法不同,造成其樓層間相對位移計算結果之差異。歐 16.

(27) 洲 EC8 規範與日本規範一般使用全斷面(未現裂紋前) ,而美國 UBC 及紐 西蘭規範則規定必須使用有裂紋之淨斷面。 表 2.4-5 荷重狀況. EC8. 極限狀況. UBC. 極限狀況. NZS4203. 各國規範對建築物樓層間相對位移之限制 建築物分類 建築物含脆性桿件 建築物無脆性桿件 建築物週期<0.7 秒 建築物週期>0.7 秒 經特別分析,較大局位移 是許可的. 建築物變位不可造成 功能損失 1.5%~2.0% 0.5% 沒指定,但為 1%,如 建物高超過 60 公尺 高. 服務狀態 極限狀況 第一階地震. 日本. 最大樓層間位移 1.0% 1.5% 2.5% 2.0%. 第二階地震. 2.5 國內外建築物結構耐震控制技術之現況 建築物之結構耐震控乃為使用外加之控制元件或控制系統,使建築物受 到地震作用時,能增加結構之安全性,舒適性及功能性為其主要目標。對於 新建築物,結構耐震控制技術可配合耐震設計規範確保其受震後之功能性及 舒適性,對於舊建築物可作補強之方式以改善其安全性。依據現行耐震設計 或可確保建築結構之安全性,但對非結構構件、設備及管線設施可能無法保 證其功能不受攪壤,尤其像醫院、電信、消防等支援救震災之重要建築物或 是攸關國內經濟成長率之高科技產業設備。應用建築物耐震控制,不僅可大 幅降低結構振動反應,並且可使主結構系統在設計地震力下維持在彈性反應 範圍。另外,對於歷史古蹟築物之補強工作,為了儘量不改變其原始建物與 建材,建築物耐震控制技術應可提供其耐震補強之用。 依據 Hoesner and Masri, 1996 年及其它相關研究報告顯示,應用建築物 17.

(28) 結構耐震控制技術─加裝結構耐震控制元件以提高老舊建築物耐震性能之 方式,其所需經費較傳統之補強方法更經濟。 一般而言,建築物耐震結構控制技術可概分為四大類:結構隔震(bast isolation)、結構消能(entryy clissipation)、主動控制(active control)與半主動控 制(semi-active control)。其中結構隔震與消能技術也被稱為結構被動控制 (passive control)以下針對此四種建築物耐震制技術以表格化之方式。 表 2.5-1 國內外建築物耐震控制技術 控制技術 發展現況. 結構隔震. 結構消能. 主動控制. 半主動控制. 原理. 於上部結構與結構 基礎間安裝一柔性 介面,以阻絕地震 震動上傳至上部結 構,可減少上部結 構之層間變位及加 速度反應. 在原有之建築結構 系統上安裝消能元 件,以提供結構額 外之消能機制,可 減少地震對主結構 系、梁柱接頭之 性需求,避免損壤. 自建築結構系統 外提供控制力,以 同時提高結構之 等效面尼與等效 勁度(soong’88). 可用人為之方式 加以控制,使結構 振動以最佳方式 減緩,同時該元件 絕不含對結構系 統輸入 機械能 (spencen96). 鉛心橡膠支承墊 各種偏心斜撐. 彈 性 積層膠支承墊 摩擦式元件(圓管) 支 承 高阻尼膠支承 降伏式元件 控制元件種類 墊 (TADAS) 粘滯式 滑 摩擦單擺支承 (圓管活塞型) 動 支 粘彈型式(圓體狀 回彈摩擦支承 承 粘附於構件上) 國內: 國內: 南二高橋梁(鉛化 台 北 捷 運 創 潭 懸 橡膠支承墊) 吊屋頂(粘彈式阻 國外: 尼器) 應用實例 中國大陸、美國、 國外: 日本、加拿大、紐 美國、日本、義大 西蘭、墨西哥、印 利甚多實例 尼等國多項實例 國內: 國內: 建築物隔震消能 建築物隔震消能 設計規範草案(已 設計規範草案(已 完成橋梁及築物 完成橋梁及築物 隔震之地震模擬 隔震之地震模擬 規範之規定 振動台試驗) 振動台試驗) 國外:美、日、紐 國外:美、日、紐 西蘭 西蘭 NIST 標準:測試準 NIST 標準:測試準 則 則 18. 主動控制系統基 可變閥門阻尼器 本上可分為 3 個核 心機構 電池流變阻尼器 控制系統 反應量測系統 施力機構 電子流變阻尼器 (ER dages) 可變摩擦阻尼器 國內: 高東帝士 85 層(主 動調諧質塊阻尼 器) 國外: 美國、日本. 尚無規範. 國內: 無 國外: 美國有數例. 尚在研擬 尚無規範.

(29) 2.6 美國、歐洲、紐西蘭、日本、加拿大 RC 耐震設計未來發展趨 勢 本節內容為一些學者專家於期刊上所發表之文章,經彙整後如下: 歐洲 EC8:未來將依各國狀況,將建築物之延展性等級分為兩類(中等、 高延展性)。 美國 UBC: 耐震設計地圖將基於回歸期 2500 年之 2/3,並且其震區分類 圖 將 考 處 近 斷 層 效 應 , 梁 柱 接 頭 之 設 計 將 依 ACI committee355 最新之結論。 紐 3101: 梁柱接頭之簡化設計,未來將與澳大利亞合作,對 1970 年以前 設計之 RC 構架,將研擬評估其強度和延展性之方法。 日本: 將以功能設計法為主,將 RC 建築物分為極限狀態(避免崩坍) , 健全性(限制結構損壞)及服務性(結構設備、管線功能)。 加拿大:將對其全國進行其地震細部分區之工作. 2.7 各國使用之耐震設計規範手冊種類 Regulation for Seismic Design(RSD) 國際地震工程學會(IAEE)於 1996 年出版了十本世界各國耐震設計規範 (RSD),其內容包括 41 個國家,及歐洲耐震設計規範 Eurocode 8 及 ISO 3010。此出版可由下列地址連繫購買: Gakujutsu Bunken Fukyu-Kai (Association for Science Document Information) c/o T.I.T 2-12-1,Oh-Okayama, Weguroku,tokyo,152,Japan. 價格:US$190(含運費) Pratice of Earthquake Hazard Assessment(PEHA) 此規範主要應用於地活躍地區之國家,共含 88 個國家及 59 份報告,主要 19.

(30) 是以地震危害機率評估為其內容,連絡購買地址如下: Mr.Robert Engdahi Secretary General International Association op Seismology and Physics of the Earth’s Interior(IASPEI),USA. Tel:+inter+303-273-8422 Fax:+inter+303-273-8450 Email:[email protected] International Hamdbook of Earthguake Engineering(IHEE) 此書含規範、程式及實例,討論在地震活躍之 34 個國家之抗震設計和規 範,第一部份說明結構動力學應用於結構耐震分析及設計,書中之第 2 部 部份,介紹各國之耐震設計規範及其地質況,其連絡購買地址如下: Editor:Mario Paz New York:Chapman&Hall 1944 版,545 頁。 價格:$74.76 ISBN:0-412-98211-0 Scisman Design for Buildings(SDB) 此手冊提供建築物耐震計之限制條件及指導綱要,並且包含建築物之機電 設 備 和 管 線 之 耐 震 設 計 。 此 手 冊 並 提 供 了 1991Uniform Building code(UBC)之地震分區圖,含美國及美國以外之地區。此手冊之連絡購買 地此為: National Technical Information Service(NTIS) Tel:0-412-98211-0 URL:http:/www.fedworld.gov. .Uniform Building Code:結構工程計規範(UBC) 此規範之第卷第 16 章第 4 節提供了美國地震分區及耐震設計規範。在第 20.

(31) 16 章第 3 節包含美國以外地區之地震分圖,連絡購買地址如下: Structural Engineering Design Provisions(UBC) Whittier,CA. International Conference of Building Officials, 1994 版、2 卷,1339 頁 價格:US$77.65 RSD: Regulation For Seismic Design: A World List-1996. PEHA: Practice of Earthquake Hazard Assessment IHEE: International Handbook of Earthquake Engineering SDB: Seismic Design for Buildings UBC: Uniform Building Code 表 2.7-1. A– Z Country Afghanistan Albania Algeria Angola Argentina Australia Austria Azores Bahama Islands Bahrain Bangladesh Belgium Belize Benin Bermuda Bolivia Botswana Brazil Brunei Bulgaria. 各國耐震設計規範使用種類. RSD ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. IHEE. PEHA. SDB. UBC. ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓. ✓ ✓. ✓ ✓ ✓. ✓ 21. ✓.

(32) A– Z Country Burma Burundi Country Cameroon Canada Canal Zone Cape Verde Caroline Islands Central African Republic Chad Chile China Colombia Congo Costa Rica Croatia Cuba Cyprus Czech Republic Denmark Djibouti Dominican Republic Eastern Caribbean Ecuador Egypt El Salvador Equatorial Guinea Ethiopia Fiji Finland France French West Indies Gabon Gambia Germany Ghana Greece Greenland. RSD. ✓. IHEE. ✓. PEHA. ✓. SDB. UBC. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓. ✓. ✓. ✓. ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓. ✓ ✓. ✓ ✓. ✓. ✓. ✓. ✓ ✓. ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ 22. ✓. ✓. ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓.

(33) A– Z Country Grenada Guatemala Guinea Haiti Honduras Hong Kong Hungary Iceland India Indonesia Iran Iraq Ireland Israel Italy Ivory Coast Jamaica Japan Johnston Islands Jordan Kenya Korea Kuwait Kwajalein Laos Lebanon Leeward Islands Lesotho Liberia Libya Luxembourg Macedonia Malagasy Republic Malawi Malaysia Mali Malta Marcus Island Mariana Islands Marshall Islands. RSD. ✓ ✓ ✓. IHEE. PEHA. ✓. ✓. ✓ ✓ ✓. ✓. ✓ ✓. ✓ ✓. ✓. ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. SDB. UBC. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓. ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. 23. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓.

(34) A– Z Country Mauritania Mauritius Mexico Morocco Mozambique Nepal Netherlands New Zealand Nicaragua Niger Nigeria Norway Oman Pakistan Panama Papua New Guinea Paraguay Peru Philippines Poland Portugal Puerto Rico Quatar Republic of Rwanda Romania Russian Federation Samoa Saudi Arabia Senegal Seychelles Sierra Leone Singapore Slovakia Slovenia Somalia South Africa South Yemen Spain Sri Lanka. RSD. ✓. ✓ ✓. IHEE. PEHA. ✓. ✓. ✓ ✓ ✓. ✓ ✓. ✓ ✓ ✓. ✓ ✓. ✓. ✓ ✓. ✓ ✓. ✓ ✓. ✓ ✓. SDB. UBC. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓. ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ 24. ✓.

(35) A– Z Country Swaziland Sweden Switzerland Syria Taiwan Tanzania Thailand Togo Trinidad & Tobago Tunisia Turkey Uganda Ukraine United Arab Emirates United Kingdom Upper Volta Uruguay USA Venezuela Vietnam Wake Island Yemen Arab Republic Yugoslavia, Former Zaire Zambia Zimbabwe. RSD. IHEE. ✓. ✓. PEHA. ✓ ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓ ✓ ✓. ✓. ✓ ✓. ✓ ✓. ✓ ✓. ✓. ✓. 25. SDB. UBC. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓. ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓ ✓ ✓. ✓ ✓ ✓.

(36) 參、建築結構物耐震評估國內外研究現況 3.1 前言 台灣位處歐亞大陸板塊與菲律賓板塊之碰撞帶上,因此地震發生頻率 很高,加上近年來建築物快速的興建及山坡地的過度開發,造成災害頻傳。 而我國建築物施工依據之建築技術規則公佈於三十四年,但一直到六十三 年修正時才有正式的地震力條文加入。其後,相關條文於七十一年才再次 的修正,七十八年又針對台北盆地之地震力係數做了局部的修正。因此, 各個階段所建造之建築物之耐震能力必有所差距,再加上施工品質的不 同,以現今的耐震設計設計法而言,既有建築物的耐震能力如何?是否合 乎最新的耐震規定水準?若是耐震強度不合乎規範規定需要進行補強或是 拆除?這些都要透過耐震評估加以探討,並藉以鑑別建築物之強度。 國內外的耐震評估研究可分為震前評估、震後評估及補強方式評估, 而在此所探討的建築結構物種類分為鋼筋混凝土與磚牆類、鋼結構類。國 外對地震工程的研究起步很早,並因地震造成重大的財物損失和人員傷 亡,例如:日本阪神大地震、美國洛杉磯北嶺大地震…等等,因此對各種 地震工程的領域之研究投入了許多的人力和資金,相較之下國內投入地震 工程研究的人員及資金便少之又少,或許是國內還未發生類似國外大地震 所造成的嚴重災害,而使得人們忽略的其潛在的危險性。 建築物之耐震評估只是一個診斷,和醫生替病人看病一樣,若診斷發 現有了毛病,要如何治療則需要有一套完整的補強計劃,才能對症下藥, 評估和補強要能互相配合才能提升建築物的耐震能力。對於地震較為頻繁 的地區而言,如日本、美國和加拿大,其建築技術規範對於既有建築物之 耐震評估與補強都有一套嚴謹的系統可依循,藉以縮短新舊建築物品質之 差異,在此便將國外有關耐震評估的規範和研究與國內的研究做一探討, 26.

(37) 以便將來國內要進行移植或是進行進一步的研究時的參考。. 3.2 建築結構物震前評估之研究成果 建築結構物震前評估是指在地震發生前對既有建築物進行耐震評估, 而這裏的既有建築物分為鋼筋混凝土結構物和鋼骨結構物。在鋼筋混凝土 結構物方面,目前國內和國外在這個領域所做的研究較完整,國內之耐震 條文及設計規範經多次修訂,因此在各階段所建造的建築物其耐震能力是 否足夠,如何去進行評估,其評估的準確性如何,是當前的課題。關於國 人自行開發的建築物震前評估方法,大致有兩種:其一為內政部建築研究 所委託蔡益超教授研擬者,此法大致參考日本岡田恆男教授的耐震診斷精 神,然後進一步將岡田恆男教授的耐震指標換算成崩塌地表加速度。此法 雖屬靜態極限分析法,卻也兼顧構材韌性影響,計算尚稱簡單,可惜尚未 考慮磚牆或造型較特殊的建築物的影響。另一種耐震診斷法為許茂雄教授 提出的非線性動態震譜診斷法。此法可考慮構材韌性、強度以及造型非常 特殊的結構,並可提供每棟建築物的耐震診斷圖,俾明白此地震由小至大 的過程中,結構體的反應情況。 而在鋼骨建築物方面,國內尚未對鋼骨建築物制定完整的耐震評估手 冊,一般人都認為鋼骨結構物之耐震能力較佳,而且都是近幾年才興建完 成,因此在發生地震時,發生破壞的機會較少,可是卻沒有考慮到焊接及 接頭部份的耐震能力和施工品質的差異,在國外就有許多鋼骨建築物在受 地震災害後發生焊接及接頭部份破壞的現象,因此國內應儘快建立完整的 鋼骨建築物的震前評估規範,並對既有鋼骨結構物進行評估,以增加其準 確性。 3.2.1 鋼筋混凝土建築結構物 1. 既有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估手冊 27.

(38) 此手冊是由內政部建築研究所,於七十六年起連續三年,委託台大地 震工程研究中心進行現有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估之研究,由蔡益 超教授主持完成之研究報告共四冊,第一冊是「國內外現有鋼筋混凝土建 築物耐震能力評估方法之比較及較佳評估準則之架構」 ,研析比較美國、日 本及國內的評估法,綜合各家優點訂出適合國內使用的評估準則架構。第 二冊是「現有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估初步評估法準則」 ,根據第一 期的架構研擬部份準則。第三冊是「現有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估 準則之研究」 ,繼續第二期建立完整的評估準則,該評估法分成三種層次, 即初步評估法(又分成第一種方法與第二種方法)、詳細評估法及詳細分析評 估法。第四冊是「現有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估制度研究」 ,主要是 將之前所研究出的評估法開發成電腦程式,以利實例評估的進行,再由評 估結果適度修正評估法,報告中並針對今後如何推展評估工作,探討及研 擬其評估制度。本手冊即為整合以上四冊報告而得。 本評估準則適用於台灣地區現有鋼筋混凝土建築物耐震能力之評估, 包含建築物結構體及非結構構材(主要為非結構外牆)耐震能力評估。評估方 法分為三種層次,即初步評估法、詳細評估法及詳細分析評估法。本準則 建築物之耐震能力以崩塌地表加速度表示,可當作建築物需加以補強或應 猜拆除之依據。而建築物是否需要評估,應按下述五個項目評分,積分達 12 分者,需進行耐震能力評估。 (1) 依有損害性地震發生頻率言: 位處強震區........................................................................................5 分 位處台北盆地....................................................................................5 分 位處中震區軟弱地盤........................................................................4 分 位處中地震區普通及堅硬地盤 .......................................................3 分 位處弱震區........................................................................................2 分 (2) 依建築物之重要性言: 28.

(39) 用途係數 I=1.5 者 .............................................................................5 分 用途係數 I=1.25 者 ...........................................................................4 分 用途係數 I=1.0,但居民數≧150 人者...........................................3 分 用途係數 I=1.0,但居民數≦150 人者...........................................2 分 (3) 依採用何種耐震設計規範言: 民國六十三年以前興建,未採用任何適當耐震規範設計者 .......5 分 民國六十三年以前興建,採用國外適當耐震規範設計者 ...........4 分 採用民國六十三年頒佈之建築技術規則設計者 ...........................3 分 採用民國七十一年頒佈之建築技術規則設計者 ...........................2 分 (4) 依建築物不規則性言: 建築物之平面或立面甚不規則者 ...................................................3 分 建築物之平面或立面不規則者 .......................................................2 分 建築物之平面或立面規則者............................................................0 分 (5) 依建築物老朽情形言: 建築物超過 30 年,或曾受火害,或有變形、龜裂現象 .............3 分 建築物超過 20 年,但未達 30 年 ...................................................2 分 建築物超過 10 年,但未達 20 年 ...................................................2 分 建築物未滿達 10 年者......................................................................2 分 建築物經上述方式評定後需進行耐震能力評估,則可依下述幾個耐震 評估方法進行建築結構物耐震評估: 1. 初步評估法分為兩種方法,第一種方法適用於建築物大致遵照韌性細部 設計法則,不致於太早發生剪力破壞等脆性破壞者,建築物之崩塌地表 加速度 Ac=FIFTFUFSa0,其中 a0 為設計地表加速度,依下式計算:. a0 =. V W S a (T ) Fd g 29.

(40) 其中 V 為當時設計時使用之設計地震總橫力 W 為建築物之靜載重 T 為建築物之基本震動週期 Sa(T)為地表加速度 1.0g 之工址正規化加速度反應譜 本法寫成之電子計算機程式請見參考文獻附錄一,在此程式中需輸入的 資料包含加速度反應譜種類,建築物的基本振動周期,設計地震總橫力 V 與建築物總淨載重 W 的比值 V/W,韌性容量μ,起始降伏安全係數 Fs,經年係數 FT 及形狀係數 FI 值。 第二種方法之崩塌地表加速度 Ac*=FIFTFU*a0*其中 FI 為形狀係數、FT 為 經年係數、FU*為韌性係數,而 a0*依下式計算:. V* a = W Sa (T ) Fd g * 0. 將上述評估過程以電子計算機程式執行,其流程圖及電子計算機程式見 參考文獻附錄二。在此程式中需輸入的資料包括加速度反應譜的種類, 建築物的基本震動周期,建築物的靜重,混凝土的抗壓強度,有無極短 柱及剪力筋有效與否指標,ASC,ACS,ACL,AW! ,AW@,AW#,FT 及 FI。混凝土之抗壓試驗強度若偏低,則上述之τcs,τcl 及τsc 不可採用。 事實上,柱子有兩種破壞模式,一為剪力破壞,另為柱頂與柱底產生彎 矩破壞。若彎矩和除以柱淨高大於剪力強度,則產生剪力破壞。如較小 則產生彎矩破壞,而以剪力強度與彎矩破壞引致之剪力除以斷面積之小 值當做τcs,τcl 及τsc 值。. 2. 詳細評估法可評估建築物各層兩個主軸方向之崩塌地表加速度。各層各 向計算之崩塌地表加速度,其最小值為該建築物之崩塌地表加速度。建 築物 i 層某主軸方向之崩塌地表加速度 Aci 以下式計算: 30.

(41) Aci = FI FT FUiaoi FT = (T1 + T2 + T3 + ....+ TN ) / N. Ti=(1−Psi)(1−Pti) Vi* aoi = Vi 其中,Ti :第 i 層之經年指標 N :所檢討建築物之樓層數 Psi:第 i 層結構開裂、變形之減點數合計值 Pti:第 i 層結果變質與老化之減點數合計值 Fui:韌性係數. aoi :第 i 層降服地表加數度 Vi :地表加速度 1.0g 時,第 i 層所引致之層剪力. Vi* :根據實際尺寸及配筋算得建築物第 i 層某主軸方向之極限總抗剪 能力 計算 Fui aoi 時. 3. 詳細分析評估法求取建築物之崩塌地表加速度的第一步工作係對整棟 建築物進行地震力靜力或動力分析,求得每一構架地震力之豎向分配, 再對最危險的平面構架進行非線性分析,求其降伏地震力及韌性容量, 便可用來計算建築物之崩塌地表加速度。而進行建築物整體地震力靜力 分析時,可將符合建築技術規則地震力豎向分配之各層地震力加在建築 物各層質心,採用 TABS 程式求得各構架各層所受之地震力。通常因扭 轉效應,邊構架分配較多之地震力,可視其為危險構架。上述地震力對 應之地表加速度 a0 可依下式計算: a0 =. V W S a (T ) Fd g. 其中 V 為上述地震力造成之一樓之總橫力,採用動力分析時,設定地 表加速度 a0 為 0.1g,依 TABS 程式以振態疊加法配合加速度反應譜求 31.

(42) 得各層層剪力之 SRSS 值,將下層層剪力扣掉上層層剪力可得加在各層 之地震力,並進一步求得加在各構架各層之地震力。進行構架非限性分 析時,係保持各層地震力之豎向分配不變,以共同倍數增加地震力。假 設水平力倍數遞增至αy 倍時,有一斷面開始降伏,則降伏地表加速度 αya0,其屋頂水平位移為Δy。當水平力繼續增加,則塑性鉸逐漸增加, 直到某構材之端點彎矩達到極限彎矩,或構架呈現不穩定。其時屋頂的 水平位移Δu,則構架之韌性容量μ計算如下:. µ=. ∆u ∆y. Ac = FUα y a0. 其中 FU 為韌性係數,韌性容量μ、加速度反應譜及建築物基本周期 T 有關,在地震力每次遞增的過程中,應隨時檢查構材剪力是否超過其剪 力強度,若發生剪力破壞,其時的水平力倍數為α * ,若未達α y ,則. Ac=FUαya0。 以上便是內政部建築研究所蔡益超教授之既有鋼筋混凝土建築物耐震 能力評估手冊中三種耐震評估方式的簡略介紹,而建研所將來將以下列 三個方向,加緊進行相關研究及推動工作:. (a) 繼續研發改進耐震評估技術。 (b) 對於經評估後需補強之建築物,研發實用的補強方法。 (c) 針對公共建築物之評估補強研擬相關策略,以供建立耐震評估補強 制度。. 4. 鋼筋混凝土建築物耐震診斷法之探討─以臺北地區中小學教室為例 本文為中原大學建築研究所之碩士論文,作者為巫順興先生,本研究 之目的為提供建築設計者與相關從業人員對於耐震診斷方法之認識,並由 影響耐震性能因子之研究,提出耐震性能提昇可行之方式。本文研究方法 係以內政部營建署建築研究所發表之 “ 現有鋼筋混凝土建築物耐震診斷基 準”之詳細評估法為基礎,與日本“既存鋼筋混凝土造建築物耐震診斷基準” 32.

參考文獻

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