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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:江照全
研究生(外文):Chao-Chuan Chiang
論文名稱:隔震構造在建築計畫設計準則之研究
論文名稱(外文):A Study On Design Criterion In Seismic Isolation Structure
指導教授:蔡仁惠蔡仁惠引用關係
指導教授(外文):Jen-Hui Tsai
口試委員:宋治中陳清泉黃德琳
口試委員(外文):Ji-Chu SoChing-Chuan ChenTe-Lin Huang
口試日期:2008-01-05
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:建築與都市設計研究所
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:114
中文關鍵詞:隔震建築隔震層隔震元件
外文關鍵詞:Seismic Isolation StructureSeismic Isolation LayerSeismic Isolation Device
相關次數:
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台灣位在歐亞板塊和菲律賓海板塊間的地震帶上,地震發生頻率十分頻繁,以往對建築物的耐震程度只要求「大震不倒、中震可修、小震不壞」。但發生在88年9月21日的集集大地震,其地震強度達芮氏規模7.3,為24年4月21日台中新竹地震以來傷亡人數次高紀錄,造成多棟建築物無法承受強震而倒塌,也使得建築物的隔震與減震消能相關技術蓬勃發展。
在經歷過規模7.3的強震後,隔震與減震消能技術已非單純的使結構物在地震發生時不致破壞,而是著重於強化建築物結構系統,降低地震所造成的影響並提高建築物整體安全性。
有鑑於國內隔震構造設計發展日漸普及,內政部於91年首度公佈實施「建築物隔震設計規範」,94年7月1日起實施之「建築物耐震設計規範與解說」統一規範應用,並將其合併於「耐震設計規範」第九章,其內容主要以結構設計分析、隔震器實體測驗與性能保證測試為主,對隔震構造在建築計畫之設計準則卻沒有詳加訂定、說明,以致無法提供設計者完善的遵循方針。
本研究透過國內外隔震設計規範及相關文獻,彙整隔震和傳統建築計畫兩者間之差異,探討分析隔震在建築設計上面臨之問題,並提出可行的解決方案與對策,將其轉化為隔震構造建築計畫之設計準則。
期望藉由本研究之成果,提供建築設計實務操作過程之原則性掌握及設計參考,俾有效提昇整體設計品質及落實計畫目標,讓我國之建築物設計達到更為安全、穩固之目標。
Taiwan is located in seismic zone between Eurasian Plate and Philippine Plate, and earthquakes occur frequently. Formerly, the requirement of earthquake precaution building design is “No collapse in strong earthquake, reparable in normal one, and no damage in weak one.” However, the 921 Earthquake which happened on September 21st 1999 was measured 7.3 on Richter scale. It caused the second heaviest casualties since the Taichung and Hsinchu Earthquake which happened on April 21st 1935, and caused many building collapses, but it promoted the significant development of shock absorption technologies as well, such as Earthquake Isolation and Earthquake Reduction. After this Richter magnitude scale 7.3 earthquake, the isolation structure and shock absorption not only let building not be damaged but reinforce the structure system to reduce the destruction and to better the construction safety.
Due to the pervasion of isolation structure design, Ministry of the Interior proclaimed the “Isolation Structure Design Code” in 2002 and add it into “Construction Earthquake Resistance Design Code” as chapter 9 on July 1st 2005. The main content is about structure design and analysis, and the performance test of seismic isolation equipments. There is no clear seismic isolation architecture design guidance for designer to have a completed direction to follow.
Through collecting the “Isolation structure design code” and other references, comparing the diffierence between seismic isolation design planning and traditional architecture planning, and analyzing the problems about utilizing seismic isolation structure in architecture design, I anticipate the result of this research will provide design guidance to formulate seismic isolation architecture design standard. Furthermore, the goal of this research is to increase the design quality and to construct safer building in the future.
目 錄
中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vii
表目錄 xi
圖目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究內容與範圍 1
1.2.1 研究內容 1
1.2.2 研究範圍 2
1.3研究方法與步驟 3
1.3.1 研究方法 3
1.3.2 研究步驟 6

第二章 相關文獻回顧 7
2.1隔震構造基本認識 7
2.1.1 隔震原理 7
2.1.2 隔震方法及基本要件 7
2.1.3 隔震構造特性與優點 10
2.1.4 隔震構造技術歷史研究 13
2.2隔震裝置類型 19
2.2.1 單純支撐建築物荷重隔震元件類 20
2.2.2 衰減地震水平力之消能衰減隔震元件類 25
2.3一般建築物與隔震性比較 27
2.3.1 隔震制震耐震的系統比較 27
2.3.2 隔震建築物與傳統建築物地震反應之比較 30
2.4國內隔震相關設計規範 32
2.4.1 建築物耐震設計規範及解說 32
2.4.2 隔震層不計入樓地板面積計算容積率之相關規定 34
2.4.3 建築技術規則 34
2.4.4 建築結構隔震設計手冊之研訂 35
2.5國外隔震相關設計規範 36
2.5.1 日本免震構造協會「免震積層橡膠入門」 36
2.5.2 日本免震構造協會「免震建築設計與細部」 37
2.5.3 日本免震建築物之技術基準解說及計算例解說 37
2.6研究議題思考方向 37

第三章 文獻探討 39
3.1敷地配置計畫之探討 39
3.1.1 建築面積 40
3.1.2 建築基地 41
3.1.3 建築物高度 42
3.1.4 牆面線、建築物突出部分 43
3.1.5 騎樓及無遮簷人行道 44
3.2隔震構造計畫之探討 45
3.2.1 地板牆面及天花板規劃 46
3.2.2 樓梯、欄杆、坡道 47
3.2.3 昇降及垃圾排除設備 48
3.2.4 停車空間 49
3.3建築防災計畫之探討 51
3.3.1 隔震建築物防火適用範圍 51
3.3.2 隔震建築物防火構造及其限制 51
3.3.3 隔震建築物防火區劃及其內部裝修限制 53
3.3.4 隔震建築物防火披覆及切割縫防火 54
3.3.5 隔震建築物防火避難設施 56
3.4建築設備計畫之探討 58
3.4.1 隔震建築物電氣設備 58
3.4.2 隔震建築物給水排水系統及衛生設備 59
3.4.3 隔震建築物消防設備 61
3.4.3 隔震建築物空氣調節及通風設備 61
3.5其他考慮事項之探討 62
3.5.1 隔震建築物附屬品之設置 62
3.5.2 隔震建築物元件更換計畫 63
3.5.3 隔震系統管理維護計畫 65

第四章 隔震構造設計準則彙整 67
4.1敷地配置計畫準則 67
4.2隔震構造計畫準則 67
4.3建築防災計畫準則 68
4.4建築設備計畫準則 69
4.5其他考慮事項準則 70

第五章 實際案例評估驗證 71
5.1國內案例 71
5.2國外案例 79
5.3其他注意事項 83

第六章 結論與建議 85
6.1結論 85
6.2建議 85
參考文獻 87
附錄A.B.C.D.目錄 89
附錄A.建築技術規則目錄 91
附錄B.內政部台內營字第0910009552號函 95
附錄C.管理維護計畫檢查表 97
附錄D.日本國內免震建築物ㄧ覽表(2000年~2007年) 103

表目錄
表2.1隔震裝置依據力學與功能分類 20
表2.2傳統建築物不同地震大小之反應 30
表2.3隔震建築物不同地震大小之反應 30
表2.4隔震與傳統建築物不同地震大小反應之比較 31
表2.5本研究之思考方向 38
表3.1管理維護檢查表 66
表5.1國內隔震建築案例一概要表 71
表5.2國外隔震建築案例一概要表 79

圖目錄
圖1.1 建築部位構成圖 3
圖1.2 誘導式結構理論模型流程圖 5
圖1.3 研究流程圖 6
圖2.1 積層橡膠(鉛心)隔震元件 8
圖2.2 建築物震動週期位移示意圖 8
圖2.3 建築物震動週期位移示意圖 10
圖2.4 隔震構造特性 11
圖2.5 鉛心積層橡膠隔震元件 11
圖2.6 建築物地震位移示意圖 12
圖2.7 建築物減少梁柱斷面示意圖 12
圖2.8 鋼球弧形滑動軸承示意圖 13
圖2.9 滑動鐘擺型隔震原理示意圖 14
圖2.10 滾動鐘擺型隔震原理示意圖 14
圖2.11 搖擺式插梢柱及獨立柱支撐工法隔震原理示意圖 15
圖2.12 搖擺式插梢柱及獨立柱支撐工法隔震原理示意圖 15
圖2.13 被動型與自動型質量衰減裝置及地震譜解析示意圖 16
圖2.14 東京理科大學l號館雙層柱與鋼製消能元件隔震裝置示意圖1 17
圖2.15 配斯達小學隔震橡膠支撐結構工法 18
圖2.16 法國電力公司科貝克發電廠及隔震基座 18
圖2.17 威廉克連頓大樓彈塑性衰減裝置 19
圖2.18 天然積層橡膠隔震元件剖面圖 21
圖2.19 鉛心積層橡膠隔震元件剖面圖 21
圖2.20 高衰減積層橡膠隔震元件剖面圖 22
圖2.21 滾動型隔震元件 23
圖2.22 彈性滑動隔震元件 24
圖2.23 滑動單擺型隔震元件 24
圖2.24 彈塑性消能衰減元件 & 花瓣環型鋼消能衰減元件 25
圖2.25 黏性液消能衰減元件 25
圖2.26 油壓消能衰減元件 26
圖2.27 摩擦消能衰減元件 26
圖2.28 耐震結構 & 隔震結構系統圖 28
圖2.29 制震(消能)結構 & 地震力與結構位移圖 28
圖2.30 制震(消能)構造及消能元件示意圖 29
圖2.31 傳統與隔震建築物地震反應圖 31
圖3.1 敷地與隔震建築物的關係 39
圖3.2 隔震層外週外牆施作防護構造示意圖 40
圖3.3 隔震建築物與鄰棟間距及排水的關係 41
圖3.4 隔震建築物高度計算示意圖 42
圖3.5 隔震層高度計算示意圖 43
圖3.6 建築物上部構造牆面線位移示意圖 44
圖3.7 騎棲及無遮簷人行道地面伸縮蓋板照片 45
圖3.8 基礎隔震及中間層隔震示意圖 45
圖3.9 隔震器上下部承載支座 46
圖3.10 天花板及牆面維修人員及設備進出口 46
圖3.11 樓梯切開示意圖 47
圖3.12 欄杆與坡道切開示意圖 47
圖3.13 隔震建築物框架式與懸吊式昇降機比較示意圖 48
圖3.14 昇降機出入口伸縮蓋版照片 49
圖3.15 垃圾排除管道剖面示意圖 49
圖3.16 停車空間於地面層出入口與地坪細部圖 49
圖3.17 停車空間(坡道)剖面示意圖 50
圖3.18 隔震建物停車空間昇降機道剖面示意圖 50
圖3.19 積層橡膠的防火性能(溫度)示意圖 52
圖3.20 積層橡膠的防火性能(時間)示意圖 53
圖3.21 隔震層防火區劃平立剖面示意圖 54
圖3.22 隔震器防火披覆照片 55
文獻書籍:
[1] 日本免震構造協會編,「免震積層ゴム入門」,日本:Ohmsha,1997。
[2] 日本免震構造協會編,「免震建築の設計どデイテール(免震建築設計與細部) 」,台北:彰國社,1999。
[3] 日本免震構造協會編,「免震建物の建築、設備標準」,日本:日本免震構造協會, 2001。
[4] 江支川,「隔震技術入門」,台北:田園城市出版社,2000。
[5] 日本免震構造協會編,張宏成、劉銘崇 譯,「隔震建築」,台北:全華科技圖書,2006。
[6] 周鼎金,「建築設備」,台北:旭營文化事業,1999。
[7] 營建雜誌社編,「建築技術規則」,台北:營建雜誌社,2006。
[8] 詹添全、蔡益超,「建築物隔震設計與施工」,台北:財團法人中華建築中心出版,2005。
[9] 唐家祥、劉再華,「建築結構基礎隔震」,台北:淑馨出版社,1997。
[10] 武田壽一,「構造物免震防振制震」,台北:技報堂,1989。

學術報告:
[11] 蔡仁惠,「誘導式結構理論之建構與建築設計構思上之運用」論文,2003。
[12] 江照全、蔡仁惠、黃德琳、康梅菊,「隔震構造在建築計畫設計準則之研究」,中華民國建築學會第十九屆第一次建築研究成果發表會論文集,2007。
[13] 內政部,台內營字第0940087319號令,2005修正,「建築物耐震設計規範及解說」,2006年施行。
[14] 葉祥海、黃德琳,「建築物隔制震設計規範與實務之研究比較」,內政部建築研究所九十二年度自辦研究計畫成果發表會論文集,2003。
[15] 黃德琳,「建築制震設計與施工品管作業」,消防與防災科技雜誌,2007。
[16] 詹添全,「國內隔震建築推動現況」,台北市政府工務局建築管理處舉辦九 十一年度建築法令說明會論文集-國內隔震建築推動狀況,2002。
[17] 內政部,台內營字第0930088288號函,「建築物耐震設計規範及解說」,2005。
[18] 內政部,台內營字第0910009552號令,「隔震層規定」,2002。
[19] 段永定、高金盛、苟昌煥、曾清銓,「建築結構隔震設計手冊之研訂」,內政部建築研究所200112研究計畫成果報告,2001。
[20] 財團法人中華建築中心,「建築物隔震技術導論(研討會論文集) 」,2004。
[21] 許資生、詹添全,「捷運場站隔震系統設計之研究」,第六屆結構工程研討會,墾丁,2002。
[22] 詹添全,許資生,「世界隔震設備最新趨勢」,技師月刊第20期,臺北市土木技師公會發行,2002。
[23] 和椿技刊雜誌,第六期,「隔震與減震設備在結構物抗震及抗風設計上的應用」,1999。
[24] 日本建築學會,「免震構造設計指標」,1989。
[25] 日本免震構造協會編,JSSI「會誌MENSHIN」NO.56,2007。
[26] 黃鴻銘建築師事務所網路資料,2004。
[27] 詹添全、盧岡良,謝豐仰,王獻德,「隔震建築物規劃與細部設計原則之
研究」,第六屆建築生產及管理技術研討會論文集,台南成大,2003。
[28] 網路資料,http://www.tcoc.org.tw/newslist/034600/34687.asp。
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