結構耐震設計及評估：ETABS性能點之檢核

鍾立來^1,2、張盈智³、邱聰智^1,4、李文誠³、賴昱志⁵、王慧雯³

¹國震中心、²臺大土木系、³築遠工程顧問、⁴臺科大營建系、⁵結構、土木技師

既有建築結構耐震能力之評估與補強[1]，採用非線性靜力側推分析量化之。新建建築結構之設計地震力[2]，係經結構超強因子1.4(反映結構之贅餘度)、起始降伏地震力放大倍數α_y (反映降伏與設計地震力之關係)及結構系統地震力折減係數F_u (反映結構韌性之效應)等折減，實為彈性地震力。為確認新建結構之塑性及極限的表現，可輔以非線性靜力側推分析，側推一步一步地向前，結構從彈性進入塑性，非線性鉸依序出現。從非線性鉸發展之順序，進一步確認設計階段之強柱弱梁、軟弱層等檢核[3]，更能確保耐震設計之品質。因此，非線性靜力側推分析，適用於既有結構之評估、及新建結構之設計。

四、結語

依現行規範，新建建築結構之設計地震力係經折減，成為彈性地震力，據而執行耐震設計。線性外插至極限狀態，從而檢核強柱弱梁及弱層。非線性靜力側推分析，呈現結構之完整的耐震行為(自彈性，而塑性，至極限)。由非線鉸發展之次序，確認強柱弱梁之存在及排除弱層之存在。從結構之層間變位，確認變形未集中於某一樓層，排除軟層之存在。依據ETABS所得之性能點(基底剪力及屋頂位移)，本文提出方法，計算容量及需求譜加速度，以兩者之比值(容量需求比)，量化性能點之合理性。

臺灣之計算方式與ETABS內建方法(包括遲滯阻尼比之估算、阻尼比修正係數之設定)，未必完全相同，容量需求比不會恰等於1，初步認為，介於0.9至1.1，應可接受。以本文所舉之範例，475年及2475年地震性能點之容量需求比，分別為1.026及1.051，以臺灣之評估方法觀之，ETABS性能點之設定，可以接受，且略為保守。

參考文獻

1.  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) (2020)」，國家地震工程研究中心，研究報告NCREE-20-005。

2.  內政部營建署(2011)，「建築物耐震設計規範及解說」，100.1.19台內營字第0990810250號令修正部分規定，自中華民國一百年七月一日生效。

3.  鍾立來、陳俊鴻、楊耀昇、邱聰智 (2019)，「結構耐震設計與評估：以側推分析檢核軟弱層」，技師報，第1175期。

4.  鍾立來(2017)，「簡易側推分析(四)：等效阻尼比與等效振模質量」，教學影片，https://www.youtube.com/watch?v=yAkltO92HG8。

表1  475年及2475年地震之相關參數

圖1  結構3D圖		圖2  標準層平面圖
圖3  Y向立面圖		圖4  475年地震之性能點、遲滯能及應變能
圖5  2475年地震之性能點、遲滯能及應變能		圖6  2475年地震性能點非線性鉸之發展