住宅性能評估：容量曲線雙線性化之韌性容量

賴昱志¹、王佳憲¹、彭瑞龍¹、鍾立來^1,2,3、邱聰智^1,4、葉勇凱¹

¹國震中心、²臺大土木系、³成大土木系、⁴臺科大營建工程系 

台灣諸多老舊建築物有耐震能力之疑慮，經初步評估後，多採用詳細評估(側推分析)，進行耐震能力評估，確認其耐震能力是否足夠。而完成補強設計之建築物，也會採詳細評估確認其補強後之耐震能力。標的物為既有建築補強前後之詳細評估時，於475年回歸期之設計地震，均可考量至容量曲線之韌性容量R[1]。而住宅性能評估實施辦法修正草案[2]，擬將新建建物之性能檢核，納入第三條之附表一之一「新建住宅結構安全性能之評估內容、權重、評估基準及評分表」中，其中475年回歸期之設計地震作用下，結構之韌性可考量至容許韌性容量R_a；2500年回歸期之最大考量地震，則可採韌性容量R進行檢核。若屬因危老重建之新建建築，可依文獻[2]，進行耐震性能檢核，依據耐震性能超過設計地震α倍，分別給予不等的容積獎勵。

然而，新建建物於475年設計地震作用下，不可將韌性用盡。本文先以第四類建築(I=1.0)之性能準則(表1)代表韌性用盡進行研究，此時在容量曲線上的性能點，代表結構發揮到容量曲線之韌性容量(R)，並以其標準作為新建建物於極限狀態下之性能狀況(圖1)，此時之韌性容量為容量曲線將韌性用盡之韌性容量，本文建議可作為文獻[2]規定之2500年回歸期最大考量地震之性能點。再將容量曲線雙線性化後，可訂出容許韌性容量(R_a)對應之性能地表加速度，據此即可檢討文獻[2] 475年回歸期之設計地震的性能。以下說明容量曲線雙線性化的方法。

五、設計地震作用下之耐震性能

本研究以TEASPA 4.0手冊[3]之十層樓示範案例為例進行分析，該案例係參考「混凝土工程設計規範之應用(404-100)(下冊)」[5]之整體結構示範例，取其地面層以上進行簡化分析，斷面細節則可參閱[6]。為保守起見，梁斷面採非圍束斷面進行分析，詳細之側推分析細節及結果，可參照TEASPA 4.0手冊[3]，模型外觀如圖6，經側推分析後，得X向(含RC牆之方向)、及Y向(空構架之方向)容量曲線如圖7與圖8。

參考文獻

1.      國家地震工程研究中心，「建築物耐震設計規範及解說修訂條文草案」，內政部營建署審議通過。

2.      內政部營建署，「研商住宅性能評估實施辦法部分條文及第3條附表一之一修正草案會議」會議資料(109.10.29)，內政部營建署，台北，2020年。

3.      邱聰智、鍾立來、涂耀賢、賴昱志、曾建創、翁樸文、莊明介、葉勇凱、李其航、林敏郎、王佳憲、沈文成、蕭輔沛、薛強、黃世建，「臺灣結構耐震評估與補強技術手冊 (TEASPA V4.0)」，國家地震工程研究中心，報告編號NCREE-20-005，台北，2020年。

4.      ATC-40, Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings, Report No. SSC 96-01, Applied Technology Council City, 1996.

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)」，混凝土工程委員會，科技圖書。

6.      葉勇凱、周德光、蕭輔沛，「新建設計建物之耐震評估參數探討」，國家地震工程研究中心，報告編號NCREE-13-041，台北，2013年。 

表1  目標性能點選取標準[3]

表2  案例建物於不同等效彈性勁度(k_e)下之耐震性能-(X向)

表3  案例建物於不同等效彈性勁度(k_e)下之耐震性能-(Y向)

圖1  容量曲線韌性用盡之性能點(I=1.0)		圖2  結構物設計地震力、降伏地震力、 極限地震力與韌性容量之關係[1]
圖3  雙線性化容量曲線之等效彈性勁度ke		圖4  容量曲線雙線性化示意圖
圖5  475年回歸期設計地震之容許位移		圖6  十層樓結構分析案例
圖7  十層樓結構案例X向容量曲線與 耐震性能曲線[3]		圖8  十層樓結構案例Y向容量曲線與 耐震性能曲線[3]
圖9  十層樓結構案例X向容量曲線雙線性化