建築物隔震技術概論...0.22 878.7 0.159 0.215 0.0075 0.11 743.7 0.134 0. 108 0.0038 d(m)...

1

建築物隔震技術概論

主講人：蔡益超

國立台灣大學土木工程學系教授

內容

前言

傳統耐震技術

隔震技術原理與特性

隔震規範簡介

隔震建築物與傳統建築物地震反應之比較

消能建築物與傳統建築物地震反應之比較

隔震建築物隔震層之配置

結論

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

http://www.pdffactory.com

2

前言

→台灣地區建築物之設計泰多受地震力控制

→傳統建築物之耐震設計：強度與韌性

→耐震新技術：隔震與消能

→921集集地震後蓬勃發展

→隔震技術概論，供非結構專業人員了解重要觀念

傳統耐震技術

→降伏地表加速度Ay

→崩塌地表加速度Ac=FuAy

→結構系統地震力折減係數Fu

uK

V

D

*yV

yD uD

yV

*yD

A

B

C D

y

u

DDR =韌性容量



3

C

T

中長周期

正規化加速度反應譜係數C

0.1

5.2

阻尼比5%

表1 各類地盤水平向正規化加速度反應譜係數與周期之關係

4.1

23.04.1

)( 1

=

=

y

u

u

VVWIZ

FWTZICV

：建築物全部靜載重

：用途係數

，如：震區水平加速度係數

設計地震力



4

→增加強度，提高，增加費用

韌性設計

控制梁主筋比、以梁端產生塑鉸進行剪力設計

強柱弱梁、柱剪力筋、柱圍束筋

梁柱接頭剪力破壞

*yV

柱

梁梁

極限層剪力強度之檢核(弱層檢核)



5

隔震技術原理與特性

基面隔震層

鉛心橡膠支承墊

LRB：Lead rubber bearing

水平勁度小，且鉛心能消能

剛體

LRB之構造

隔震之基本原理

加速度反應譜

位移反應譜



6

effk

dk

uk

D 水平位移

水平力

dQ

yD

鉛心橡膠支承墊反覆變位一周次所消散之能量

隔震建築物變位特性



7

隔震規範簡介

→『建築物隔震設計規範』91年4月頒布

2

( )0.25 D e

D

e

D mD ZCC TZCCT

=

設計位移：隔震層剛心之位移

：震區水平加度係數

：工址正規化水平加速度反應譜係數

：阻尼比修正係數

：隔震建築物之有效振動周期

基面隔震層

剛體

2 2

( )2( )

e D

ee

A ZC T C g

A D DTπ

ω

=

= =

加速度

代入上式中長周期無下限



8

1.5 0.540 1

2

De

e

eff

C

WK g

ξξ

π

= ++

=e

：隔震系統等效阻尼比

T

→8層，層高3.6m，共28.8m

→週期0.8秒

→第一類地盤，Z=0.33

mtk

tW

m

WWZICWV

fi

f

/7634072.0

5530102.0

553082.12424

072.01000

5.2

102.05.4

39.10.133.05.4

=×

=

=×××=

==

=××

==

屋頂變位，層間變位角

建築物之勁度

隔震建築物與傳統建築物地震反應之比較



9

fu

tWWF

ZICWV 724131.05.24.1

39.10.133.04.1

==×

××==

建築物之強度

ik

V

D

ft724

092.0 129.0 323.0

ft1014

A

CB

m

D

t

V

gm

D

t

V

g

gA

f

f

y

215.0

)094.022.0(094.033.0092.0323.0092.0

8.8788.154724

)094.022.0(094.033.0

7241014724

22.0108.0

)094.011.0(094.033.0092.0323.0092.0

7.7437.19724

)094.011.0(094.033.0

7241014724

11.0

094.0553039.1

724

=

−×−−

+=

=+=

−×−−

+=

=

−×−−

+=

=+=

−×−−

+=

=×

=

時：

時：

降伏地表加速度



10

0.01120.3230.18310140.33

0.00750.2150.159878.70.22

0.00380. 1080.134743.70.11

θ=D/28.8D(m)A=V/W

(g)V(tf)

PGA(g)

傳統結構不同地震大小之反應

mtD

QKK

tD

AQ

DKA

mtgTWK

m

D

fd

effd

fT

d

eeffT

fe

eff

/2750115.0

87.1444010

87.144115.0464.66

4

64.662.0115.0401022

/40108.95.2

622144

115.0

5.2667.05.2

833.033.025.0

22

2

2

2

2

2

=−=−=

=×

==

=×××==

=×

×==

=

××××=

πξπ

ππ

隔震層之特性：

隔震建築物地震反應之計算



11

mK

QD

KK

mtKtQ

D

gKWT

d

dy

d

u

fdfd

effe

0061.09

10

/2750150

116.0503.2675.0503.2833.033.025.0

503.28.94000

622122

2

==

=

==

=××××=

=×

==

一般而言，

，選定：

ππ

0.001840.0752.490.1150.33

0.001270.0522.200.0620.22

0.000830.0341.610.0220.11

θA=V/W

(g)TeD(m)

PGA(g)

隔震建築物不同地震大小之反應



12

0.1640.4100.33

0.1690.3270.22

0.2180.2540.11

θ(BI)/θABI/APGA(g)

傳統與隔震建築物不同地震大小反應之比較

V=0.075WV=0.131W

隔震非隔震

上構設計地震力之比較

上構地震力小，較經濟

韌性需求低



13

主結構體與非結構牆均無損

梁端、一樓柱底產生塑鉸

非結構牆損壞

隔震非隔震

設計地震時上構損壞性能之比較

碰到設計地震後，上構幾乎不必維修

傳統與消能建築物不同地震大小反應之比較

建築物增設位移型阻尼器，勁度增一半，屋頂變位0.06m降伏

V

D

708

960

1250

06.0 092.0 323.0

944

08.0



14

mD

tV

gPGA

g

mD

tVgPGA

gACT

f

f

y

151.0)0116522.0(1165.0470.008.0323.008.0

6.1033)1165.022.0(1165.0470.0

9441250944

22.0

470.008.0323.01165.0

0755.0944

3.89108.0

3.8911165.0

11.094411.0

1165.05530529.1

944529.1695.0

2.1sec695.0 667.0

=−×−−

+=

=−×−−

+=

=

=×=

=×=

=×==

=×

====

破壞地表加速度

，當

，，

mD

tV

gPGA

f

227.0)1165.033.0(1165.0470.008.0323.008.0

8.1128)1165.033.0(1165.0470.0

9441250944

33.0

=−×−−

+=

=−×−−

+=

=



15

0.00790.2040.2270.33

0.00520.1870.1510.22

0.00260.1610.0760.11

θA=V/W

(g)D(m)

PGA(g)

消能建築物不同地震大小之反應

0.7051.110.33

0.6931. 180.22

0.6841.200.11

θ(D)/θAD/APGA(g)

傳統與消能建築物不同地震大小反應之比較

加速度變大，層間變位較小，耐震能力增加至0.470g



16

隔震建築物隔震層之配置

隔震層勁度中心要儘量與上部結構重心重合



17

捷運新店線公館站聯合開發大樓

隔震層

GL

結論

1. 隔震建築物不論在大、中、小地震下，上部結構引致之加速度及

層間變位角均小於傳統建築物。加速度變小有助於降低居民恐慌

的程度，也可以降低室內擺設與設備損害的程度，而層間變位角

降低有助於控制非結構牆損害之程度。

2. 隔震建築物上部結構的設計地震力低於傳統建築物，因此梁、柱

尺寸及配筋可以減少，造價自然降低。此外，其韌性需求低，因

此韌性細部的要求可以不似傳統建築物那麼嚴格。



18

3 . 配置降伏型阻尼器之消能建築物只是將傳統建築

物的耐震性能做較小幅度的改變，雖然可增加阻尼

比，使耐震能力提高，但幫助畢竟有限。此外，對

上部結構而言，加速度反而增加，對居民恐慌性與

設備損害程度之控制不但沒有幫助，甚至稍有不

利。當然層間變位角變小，有助於控制非結構牆的

損壞。

4 . 隔震建築物大幅改變傳統建築物的耐震性能，但也

要付出較高的代價。多了個隔震層，難以當做適當

的用途，而隔震層上、下因相對位移大，因此電梯、

管線的配置需要特別的處理。



建築物隔震技術概論...0.22 878.7 0.159 0.215 0.0075 0.11 743.7 0.134 0. 108 0.0038 d(m)...

Documents