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 | ||||
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審查重點及結果彙整表(四):既有結構之隔震補強 1,2,3鍾立來、2林芃妤、2賴煜仁、1楊卓諺、1邱聰智、4賴勇安 1國震中心、2臺大土木系、3成大土木系、4中央大學土木系 結構隔震補強[1],有別於傳統工法(擴柱、翼牆、剪力牆),於低樓層增置隔震層,隔震層上方為上部結構,下方為下部結構。在地震作用下,結構位移(變形)集中於隔震層,阻絕上傳之地震力,故上部結構之加速度(地震力)及層間位移大幅下降,不但補強了結構,同時補強了其內之設備物。因為不必更動上部結構之構件,可保持原有之風貌,結構隔震補強尤其適用於具歷時價值之等脆性結構。 不論是新建結構之耐震設計[2],或是既有結構之耐震評估[3]、補強設計[4]及隔震補強,彙整執行成果,以簡潔明瞭之表格呈現,一可作為執行之專業工程師自我檢核,二可作為與審查委員溝通之管道,透過層層品管,確保執行成果之品質。部分成果彙整表,已陸續發表於技師報[2,3,4],本文旨在建立結構隔震補強之成果彙整表,並以一範例,闡述其操作流程及解讀方式,供工程界參考。
三、補強前後之勁度結果 側推分析前,相繼施加靜載重及二分之一活載重,其分析結果視為側推分析之第零步。然後側推分析至第一步時,補強前的結構仍處於線彈性階段,未有任何非線性鉸發生;補強後之隔震結構,同樣處於彈性階段,隔震系統尚未發揮隔震功能。因此補強前後側推分析第一步之結果,提供彈性之資料,包括一樓層間位移角、屋頂之整體結構位移角、結構之基本振動週期(規範經驗、動力分析、側推分析),從個別資料、資料間之相互關係、補強後前之資料變化,可印證資料之合理性。
四、補強前後之強度結果 側推至線彈性段結束後,未補強之結構,勁度軟化,但強度仍緩緩上升,達最大值後,強度再弱化。隔震補強之結構,隔震器降伏,勁度軟化,但強度則持續緩緩上升,直至隔震器達其極限位移為止(圖4及6)。未補強之結構,最大基底剪力即為其峰值,而隔震補強之結構,對應於設計隔震位移之基底剪力,視為最大基底剪力,設計位移應小於極限位移。比較隔震補強後前之最大基底剪力,可量化隔絕地震力之效果。觀察隔震補強後前,一樓層間位移角及整體結構位移角之變化,可了解隔震對結構及其內設備物損壞控制之效應。從隔震補強後前之等效基本振動週期及等效阻尼比的差異,確認隔震系統軟化及消能之功能。由隔震補強後前之耐震容量需求比,確認達到補強之目標。
五、結語 既有建築結構之隔震補強有其獨特性,可同時降低結構及其內之非結構的耐震需求,提升兩者之耐震容量需求比。但是,隔震系統之設計至為重要,如摩擦單擺支承之個數、曲率半徑、摩擦係數及設計隔震位移等,才能發揮預期的補強效果。本文提出既有結構隔震補強之審查重點及成果彙整表,依據工址之資料,訂定隔震補強前後之耐震需求;彙整結構之資料,了解結構參數之異動及隔震器設計參數;由側推分析之結構勁度資料,判讀隔震補強結構勁度參數 (彈性週期、層間位移角) 之變化;從側推分析之結構強度資料,確認補強之效益 (最大基底剪力、等效週期、等效阻尼比及耐震容量需求比),與預期相符。期透過隔震補強成果彙整表,或自我檢核,或同儕審查,確保品質,共同減緩地震之災害。 參考文獻 1. 鍾立來、林芃妤、楊卓諺、邱聰智、盧煉元、賴勇安、王勝宣、劉紹魁 (2019),「結構耐震補強:以隔震降低需求」,技師報,第1152期。https://youtu.be/KqFTUjV6LtA。 2. 鍾立來、陳暉欽、賴勇安、宋康德、翁元滔、楊巧薇 (2020),「審查重點及結果彙整表(三):新建結構之耐震設計」,技師報,第1217期。https://youtu.be/3SjGWWpYpg0。 3. 鍾立來、陳俊鴻、楊耀昇、邱聰智、涂耀賢 (2019),「結構耐震評估:審查重點及結果彙整表」,技師報,第1180期。https://youtu.be/5jdmMc2Pp_0。 4. 鍾立來、涂耀賢、邱聰智、楊智斌、楊耀昇 (2019),「審查重點及結果彙整表(二):結構耐震補強」,技師報,第1198期。https://youtu.be/HUPeptMjZQM 。 5. 內政部營建署 (2011),「建築物耐震設計規範及解說」。 表1 工址之資料
表2 補強前後結構之資料
表3 補強前後之勁度結果
表4 補強前後之強度結果
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