結構耐震設計：複合式結構系統之基本振動週期

一、前言

近年來建築產業發展上，超高層建築與特殊造型建築的需求日益增加，結構設計的複雜度亦與日俱增，一般常見的鋼骨鋼筋混凝土 (SRC) 、或鋼骨混凝土 (SC) 構造物，其抗側力系統，除特殊抗彎矩構架外，也常見選用：抗挫屈束制斜撐
(BRB)、剪力牆、同心斜撐等。本文因應各專案中不同的結構設計條件下，作一合理探討。

對於中、高層以上之建築結構，其基本振動週期愈長，加速度反應譜係數愈小，且結構系統地震力折減係數愈大，設計地震力因而愈低。為避免結構動力分析之基本振動週期過長，導致設計地震力過低，而危及結構之安全，因此建築物耐震設計規範 [1] ，訂有結構基本振動週期之經驗公式，並以經驗公式之基本振動週期的1.4倍，作為結構動力分析之上限。

現行耐震規範訂定之結構體基本振動週期經驗公式，乃適用於單一結構系統，對於複合式結構系統設計，如：抗挫屈束制斜撐(BRB)搭配剪力牆系統之基本振動週期計算，尚無相關經驗公式可供參考。本文依據結構動力學計算方法，搭配目前耐震規範之經驗公式，提出複合式結構系統之基本振動週期的經驗公式，以茲參考。

四、結語

複合式結構系統之應用日漸普遍，但在現行之建築物耐震設計規範 [1] 中，尚缺其基本振動週期之經驗公式。本文運用個別結構系統基本振動週期之經驗公式，組合成整體結構之質量及勁度矩陣，或採特徵分析法，或採近似法，解得複合結構系統之基本振動週期，以作為結構動力分析之基本振動週期上限的基準，避免結構動力分析之基本振動週期過長，設計地震力因而過低。以上演算及推導，尚請各界不吝指教。

參考文獻

1. 內政部營建署。「建築物耐震設計規範及解說」。內政部台內營字第0990810250號令，自中華民國100年7月1日生效，http://www.cpami.gov.tw/chinese/index.php?option=com_content&view=article&id=10471&Itemid=57。
2. 鍾立來。「結構耐震設計導論」。https://www.youtube.com/channel/UCkqFe9pQB9u5bYvmuRrIZTw/videos?feature=hovercard。

圖1 複合式建築結構系統示意圖

圖2 雙自由度結構系統示意圖

圖3 建案結構示意圖 (依照實際比例)