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技師報於85年11月18日土木日創刊
新聞局出版事業登記證局版省報字第48號


中華民國一○六年七月二十二日

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結構耐震設計:複合式結構系統之基本振動週期 

鍾立來1,2,3、陳暉欽4、步立勳4、賴勇安2、宋康德4、莊育泰4、林芃妤2

1國震中心、2臺大土木系、3成大土木系、4Arup工程顧問有限公司台北分公司

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 (2011)。「建築物耐震設計規範及解說」。內政部100.1.19台內營字第0990810250號令,自中華民國10071日生效,http://www.cpami.gov.tw/chinese/index.php?option=com_content&view=article&id=10471&Itemid=57

2.   鍾立來 (2016)。「結構耐震設計導論」。https://www.youtube.com/channel/UCkqFe9pQB9u5bYvmuRrIZTw/videos?feature=hovercard

 

1 複合式建築結構系統示意圖   2 雙自由度結構系統示意圖
     

3 建案結構示意圖 (依照實際比例)

 

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