1,2,3鍾立來、2林芃妤、1楊卓諺、1邱聰智、3盧煉元、2賴勇安、2王勝宣、4劉紹魁

1國震中心、2臺大土木系、3成大土木系、4科建公司

從現行的規範觀之,既有建築結構之耐震能力可能堪虞,透過耐震評估,確認其耐震性能。若不足,予以補強,或提升其耐震之容量 (Capacity),滿足耐震之需求;或降低耐震之需求 (Demand),滿足耐震之容量。以傳統工法 (擴柱、翼牆、剪力牆),提升其耐震容量,使之高於耐震需求,乃策略之一;另一策略,則為隔震之手段 [1],於上、下部結構之間,置入隔震器,或阻絕、或減緩上傳之地震力,降低耐震需求,使之低於耐震容量,達補強之目標。採用隔震補強之建物,於設計時可採用性能設計法 [2],亦即預先選定耐震性能目標,再設計隔震系統以滿足該預設之性能目標。對於補強結構而言,一般可選原結構系統之耐震容量,作為隔震設計之性能目標。有關隔震結構之性能設計法可詳參文獻 [2]。

在既有建築結構之地面,構築鋼筋混凝土地板,形成整棟建築結構座落在剛性地板上。採用千斤頂,緩慢地、均勻地、且安全地頂升剛性地板,再於基礎與地板之間,置入隔震器。透過隔震器,降低建築結構之耐震需求。本文採摩擦單擺支承 (Friction Pendulum Bearing) 作隔震器,擬訂其設計程序,並以範例,闡述其流程,供工程界參考。另有關橡膠隔震系統之設計範例,則可參見文獻 [2]。

 

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參考文獻

1. 內政部營建署 (2011)。「建築物耐震設計規範及解說」,取自https://goo.gl/h7dU6V。

2.盧煉元、王亮偉、陳慶輝、李官峰、李姿瑩、蔡諄昶 (2016)。「以性能為導向之二階段隔震設計法」,結構工程,31卷,第3期,33-61頁,9月刊。

3. 國家地震工程研究中心 (2013)。「校舍結構耐震評估與補強技術手冊 (第三版)」,研究報告NCREE-2013-023,取自https://goo.gl/RwuGrP。

4. 鍾立來、陳俊鴻、楊耀昇、賴昱志 (2018)。「結構耐震評估:以真實地震為需求」,技師報,1144期。

5. 中國土木水利工程學會 (2011)。「混凝土工程設計規範之應用 (土木404-100) (下冊)」,台灣,科技圖書。

6. 王勝宣、鍾立來、賴勇安、楊卓諺 (2016)。「摩擦消能隔震系統於簡諧震波作用下之穩定性探討」。

表1 一秒週期阻尼比修正係數[1]

阻尼比ζ(%) B1
<2 0.8
5 1
10 1.25
20 1.5
30 1.63
40 1.7
>50 1.75

 

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圖1 範例結構3D示意圖

 

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圖2 範例結構X向 (側推方向) 建物之立面圖

 

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圖3 範例結構平面圖

 

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圖4 範例結構梁、柱斷面及其配筋圖

 

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圖5 範例結構之側推曲線 (容量曲線) 及其性能點

 

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圖6 範例結構之容量震譜及其性能點

 

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圖7 可採用之隔震有效振動週期及一秒週期阻尼比修正係數 (如紅色所示之範圍)

 

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圖8 可採用之隔震有效振動週期及等效阻尼比 (如藍色所示之範圍)

 

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圖9 可採用之隔震支承曲率半徑及摩擦係數 (如藍色所示之範圍)

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