臺灣博碩士論文加值系統

以往設計隔震建築之步驟常為先設計整體隔震建築，再計算隔震建築之耐震能力。然而，此設計方法無法控制隔震建築之耐震能力，故本論文欲提供一以性能目標設計隔震建築之流程，解決此問題。
本論文為基礎隔震建築之性能目標設計法，是以一棟十五層樓鋼筋混凝土造建築物為範例，運用MIDAS軟體進行模擬與設計隔震建築。首先，訂定含隔震系統建築之性能目標，其目標除符合規範要求之行為，另有性能目標地表加速度值與上部結構所耗損的韌性。再者，考慮建築物之柱軸力不盡相同，需依照柱軸力進行差異化設計隔震器，並以隔震器破壞時為性能點，得隔震系統之層剪力與耐震能力，進而決定隔震器組合，則隔震層設計完成。接著，依據隔震器破壞時上傳至上部結構之基底剪力，調整設計水平地震力後，執行上部結構配筋，則上部結構設計完成。最後，運用MIDAS進行上部結構非線性靜力分析，檢核是否滿足原訂定之隔震建築性能目標，如若不符合，則需重新調整設計水平地震力，直至滿足性能目標。其中，各項數值皆符合性能目標，驗證此設計流程可行。
隔震建築設計過程與非線性靜力分析結果中，可知一者，可採用性能目標地表加速度與上部結構所耗損的韌性作為性能目標設計基礎隔震建築；二者，隔震建築計算性能目標地表加速度，應採用2500年回歸週期地震力下之設計反應譜，較為合理且保守；三者，規範設計水平地震力過於保守，使上部結構降伏強度過高。
本研究提供完整之以性能目標設計基礎隔震建築流程，供業界參考比較。

This study is about using the performance-based design for base-isolated buildings . The study introduces an example isolated building, which is a 15-story reinforced concrete building that was simulated and designed by MIDAS software . First , it set performance targets for the isolated building . The targets include the behavior of the specification , the peak ground acceleration of performance point , and toughness ratio . Second , in the study , the axial forces of column are not the same for each building, so it has to design the isolator according to the axial force of column . Then , I find out the performance point , which is the moment when the isolator is broken, and obtain the seismic base shearing force and ultimate peak ground acceleration . Next , the study decided a combination of isolators to complete the design of the isolation layer . Third , according to the base shear force of upper structure at performance point , it adjusts seismic base shearing force for design . Then , the study decided the reinforcement of structure to complete the design of upper structure . Finally , the study has to check whether the design matches the original targets . The seismic base shearing force for design must to be re-adjusted until it matches the performance targets . As a result , the values of the study are in line with the performance targets , and verify that the design process is feasible .


There are three ideas that we can learn from the process of designing isolation building. First , the peak ground acceleration of performance and toughness ratio can be used as the performance targets to design the base-isolated buildings . Second , it is more reasonable and conservative to use the design spectrum ,which is acted by 2500-year regression period seismic force ,to calculate the peak ground acceleration of performance. Third , the seismic base shear for design of specification is so conservative that the yield strength is too high.


For reference and comparison of people working in civil engineering industry, this study provides a complete design process with performance-based design for base-isolated buildings .

誌謝 i
摘要 ii
ABSTRACT iii
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 隔震系統 2
1.2.2側推分析 3
1.3 研究內容與論文架構 5
第二章 隔震建築之設計理論 6
2.1 鉛心橡膠支承墊 6
2.2 隔震結構簡介 7
2.2.1 發展背景 7
2.2.2 基本原理與實際應用 8
2.2.3 設計要求與限制 9
2.3 隔震設計理論推導 12
2.3.1 二自由度模型 12
2.3.2 單自由度與多自由度 16
第三章 耐震評估方法理論 19
3.1 非線性靜力分析 19
3.2 塑鉸性質與設定 20
3.2.1 雙曲率混凝土柱之模擬及非線性鉸 21
3.2.2 NCREE for MIDAS Gen 23
3.3 耐震性能曲線 30
3.3.1 容量曲線 31
3.3.2 兩線段化容量震譜 32
3.3.3 耐震性能曲線 34
第四章 隔震建築設計流程 38
4.1 基礎隔震建築範例介紹 39
4.2 設計目標 41
4.3 設計無差異化隔震器 42
4.3.1 等效阻尼比與有效振動週期 42
4.3.2 隔震器參數設計 45
4.4 設計差異化隔震器 53
4.4.1 差異化隔震器組合 53
4.4.2 單自由度靜力分析 54
4.5 隔震層耐震能力 57
4.5.1 非線性靜力分析 58
4.5.2 隔震器破壞時地表加速度AP值 61
4.5.3 475年回歸週期與2500年回歸週期反應譜對AP之影響 65
4.6 設計上部結構配筋 65
4.6.1 上部結構之設計水平地震力 65
4.6.2 地震力豎向分配 69
4.6.3 結構物之配筋 72
第五章 隔震建築之耐震能力 78
5.1 隔震建築之耐震曲線 78
5.2 檢核是否符合性能目標 81
5.3 修正設計 84
第六章 結論與建議 92
參考文獻 95
附錄一 符號與縮寫表 99
附錄二 LRB型錄 103

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