結構耐震評估：窗台等值斜撐非線性鉸之設定（下）

賴昱志¹、鍾立來^1,2,3、林聖學¹、楊耀昇⁴、黃國倫⁵、曾建創²、蕭輔沛²、邱聰智²

¹臺大土研所、²國震中心、³成大土木系、⁴土木技師、⁵內政部建研所

二、窗台等值斜撐非線性鉸參數之修正

由前述章節之結果可知，手冊三版[1]所建議之非線性鉸設定軟體TEASPA，對磚牆等值斜撐之模擬，不容許其受拉力，而於靜載重施加時，斜撐可能受壓亦可能受拉，故受拉之斜撐將於靜載重施加階段，產生拉力所引起之軸力非線性鉸，此雖不影響側推結果，但可能導致使用者將該非線性鉸，誤判為桿件受壓所引起之非線性鉸；此外，若該構件於靜載重施加時，生成拉力所引起之軸力非線性鉸，隨後施加側向力時，又因桿件受壓而進入非線性，使用者將無法直接由非線性鉸之發展，判別該桿件之非線性鉸狀態，唯有由ETABS輸出該桿件於側推分析過程中，各階段之受力情形、與非線性鉸之發展，才能夠正確判斷出該非線性鉸屬性，既費時又缺乏效率。

有鑑於此，本文建議，可使窗台之等值斜撐具有微小拉力強度，避免靜載重施加階段，產生意外之拉力非線性鉸。使用者可進入斜撐非線性鉸參數部份進行修改，將軸力非線性鉸B點之受拉參數修改為0.1，C點之位移參數則修正為0.05(圖7)；此修正表示桿件之拉力強度為壓力強度之1/10，一旦達拉力強度點(B點)，其拉力強度將立即降至0。此設定將可有效避免靜載重階段，即有斜撐因為受拉力而產生非線性鉸，將拉力強度設為壓力強度1/10，亦可作為使用者桿件設定錯誤之警示，避免將斜撐錯誤設定，卻因斜撐拉力強度過高，而無法察覺，造成高估結構物耐震能力。

然因磚牆實際並不受拉力，若容許等值斜撐於側推分析之靜重加載階段，具1/10倍壓力強度之拉力強度，可能導致於側推階段，斜撐最大可能具有1.1倍之實際壓力強度，故建議可將軸力非線性鉸B點之受壓參數調降為0.9(圖7)，使側推分析之斜撐壓力強度為實際強度之0.9倍，即便其可能於靜重階段受拉，使側推分析之壓力強度增加，仍可確保結果保守。

本文採圖7之方式，對[1]之示範例進行非線性鉸參數修改，重新進行側推分析後，直至極限點(圖8、圖9)，均無任何斜撐產生非線性鉸，使用者亦可由ETABS取出靜載重靜力分析下，受軸拉力之斜撐於非線性鉸修正後，進行側推分析時，靜重加載階段受力情形，其值與表1（詳技師報1093期）相同，該13支斜撐確實均受拉力。由側推分析極限點(圖8、圖9)顯示，均未有任何斜撐於分析過程產生非線性鉸，即所有斜撐均維持彈性，再次驗證本文建議，對非線性鉸參數進行修正，確實可有效避免使用者於側力施加階段，對斜撐之非線性鉸造成誤判，亦可減低重新檢視斜撐各階段受力情形之不便。

三、結語

國家地震工程研究中心所出版之手冊三版[1]，建議將磚牆及窗台模擬為等值斜撐，以彰顯其受壓行為，TEASPA軟體則提供模型快速設定非線性鉸之方式，對使用者無疑是一大福音，然其對於等值斜撐非線性鉸之設定，僅考慮了斜撐於受側力階段之受壓行為，及磚牆之抗拉能力極弱，導致使用TEASPA軟體對斜撐所設定之軸力非線性鉸，極有可能於靜載重加載時，因為桿件受拉而產生非線性鉸，易造成誤判或是增加使用上之不便利性。

本文建議使用者採用TEASPA軟體完成非線性鉸設定後，可直接進行側推分析，並特別留意施加靜載重階段，即因受拉產生非線性鉸之斜撐，於側推過程中是否有達到壓力強度點；或是可自行以圖7方式，修改斜撐之軸力非線性鉸參數，使窗台之等值斜撐拉力強度為壓力強度之1/10，並將壓力強度調降為實際值9/10，此設定方式可避免意外非線性鉸之產生、避免誤判。同時，若模型建置有誤，亦可作為警示之作用。本文以國家地震工程研究中心提出之示範例進行修改，確認本設定方式合理，但側推分析結果可能較為保守。

參考文獻

　[1] 蕭輔沛、鍾立來、葉勇凱、簡文郁、沈文成、邱聰智、周德光、趙宜峰、翁樸文、楊耀昇、涂耀賢、柴駿甫、黃世建，「校舍結構耐震評估與補強技術手冊(第三版)」，國家地震工程研究中心，報告編號：NCREE-13-023，台北，2013。

圖7  斜撐非線性鉸參數之修正		圖8  示範例之Y2構架於修正非線性鉸參數 後側推分析極限點的非線性鉸發展
圖9  示範例之Y6構架於修正非線性鉸參數 後側推分析極限點的非線性鉸發展