「2023建築結構耐震評估與補強技術研討會」於2023年8月31日(四) — 9月1日(五)於國家地震工程研究中心(國震中心)順利舉行。國震中心為此活動之主辦單位，中華民國地震工程學會與中華民國結構工程學會為協辦單位。此外，此研討會係為中華民國內政部營建署代辦「建築物耐震能力詳細評估工作」共同供應契約投標廠商甄選須知之講習會，營建署為指導單位。本次研討會總共邀請了20位講者對於建築物耐震能力評估(包含靜力、動力分析技術與地震歷時選取方法等)與補強技術議題，提供最新的研究趨勢與成果，活動參與人數約100人。國震中心與協辦單位藉由本次研討會打造產、學、研之交流平台，讓來自各地的專家學者進行意見交換，使我國建築物抗震技術的研發課題，皆能聚焦及落實在工程實務上。為了有效推廣本次研討會受邀講者所發表的相關技術與新知，國震中心主辦單位特別將20位講者的簡報資料彙編成此報告。

2023年2月6日土耳其先後發生規模 Mw7.8與 Mw7.5的地震，兩次地震間隔僅九個小時，造成約五萬人死亡，倒塌與損傷的建築物達數十萬棟。國震中心派兩位同仁參與國際勘災隊伍，於2/18日晚上出發，2/19日抵達土耳其阿達納市，2/20日至2/24 日進行勘災，2/25日回程經伊斯坦堡，於2/26日回抵台灣。 此勘災報告先彙整強地動的相關資訊，其次將這五天的勘災工作所觀察到的災損情形分為建築、橋梁、工業設施與預鑄廠房三部分，分別記述所觀察到的破壞情形，並且盡可能判斷或推測可能的致災原因。最後除了針對結構災損的勘災結果做總結外，對於後續的研究工作及台灣社會應當進行的防救災整備工作提出建議與展望。 在附錄部分，依據勘災的日程，分別收錄各日的相關重要照片，除了可以更完整記錄此次的勘災工作，也可以為有興趣的讀者提供更多的災損資訊。

臺灣對於鋼筋混凝土建築結構的耐震能力詳細評估，在評估方法研究及工程實務應用均已相當成熟，但隨著建築物之老舊與設計規範之持續更新，臺灣既存的鋼構造建築結構之耐震能力可能有所不足，且近年來，採用鋼構造之新建建築結構逐年增加，往後將有越來越多鋼構造建築結構有耐震能力評估與補強之需求。本研究所述之鋼構造詳細評估法為延續鋼筋混凝土建築物耐震能力詳細評估方法之原理，以容量震譜法與非線性靜力側推分析為基礎，並使用國內工程師普遍使用之ETABS 程式進行非線性靜力側推分析以獲得容量曲線，透過容量震譜法轉換為耐震性能曲線，以進行結構耐震性能之評估。 本手冊依據耐震設計規範，研擬既有鋼構造建築之耐震性能目標。本版手冊之鋼柱及鋼梁非線性鉸參數採用ASCE 41-13 之建議，同心斜撐則採用本手冊建議之本土化非線性鉸參數。本手冊提供進行耐震評估時須檢核之項目與方法，以協助工程師確保耐震評估結果之合理性，避免對於評估結果錯誤判讀，而影響評估結果之準確性。 最後，本手冊提供抗彎矩構架及同心斜撐構架鋼構造建築之詳細評估案例，說明評估流程及探討評估結果，以供工程實務參考。

歷年來之地震災損報告均指出臺灣之中小學校舍為破壞最嚴重的一群建築物，因此儘速透過補強的手段來提昇校舍的耐震能力，實為當務之急。然而臺灣的公立高中職以下學校有 3,621 所，而校舍建築高達 27,227 棟。若無經濟有效之方法，如此龐大的數量極易耗盡財源，而難以成功。故採取經濟有效之策略，按照輕重緩急之順序，全面地逐年提昇校舍結構之耐震能力，方能解決此一問題。有鑑於此，教育部向政府申請專案經費，於2009 年至 2022 年投入新臺幣約 1,284 億之經費，全面地提昇公立高中職以下校舍結構之耐震能力。校舍計畫執行 14 年來，教育部已協助各縣市完成9,550 棟校舍之耐震能力提昇工程，其佔臺灣高中職以下校舍總數的 35%。如此高之工程鋪蓋率，此對臺灣校舍耐震能力之提昇確有助益。 臺灣公立高中職以下校舍耐震評估與補強計畫之推動、督導、管理及施作，全賴教育部、縣市教育局處與各級學校行政人員所完成。國家地震工程研究中心受教育部委託，成立老舊校舍耐震補強專案辦公室，以提供技術研發與行政支援之功能。國震中心於 2003 年全力投入校舍耐震補強計畫之準備工作，期間擬訂執行架構，並作技術與行政工作之整備。於 2009年開始協助教育部推動老舊校舍耐震評估補強計畫，而於 2022 年結案。故對國震中心而言，校舍耐震評估與補強計畫之推動為 20 餘年期的工作。本文即報告此校舍耐震補強計畫之緣起、推動策略、整備工作、技術特色、執行情況、資料統計與計畫成效等成果。

從過去地震之震害調查，超過百分之九十五的人員傷亡，肇因於建築結構之損壞及崩塌。因此，如果能確保建築結構之耐震能力，即可大幅降低地震之災害。「建築物耐震設計規範」乃建築結構耐震設計之依據，遵守規範，建築物之耐震能力即能達到一定的水準，由此可知規範之重要性。從歷次災害性地震中學習，再加上科技之發展，規範不斷修訂、更新，最新之版本為：內政部100.1.19台內營字第0990810250號令修正，自中華民國一百年七月一日生效，距今已十一年。 國家地震工程研究中心組織「建築物耐震設計規範委員會」，由專家學者組成，就所提條文之修訂，討論其學理之合理性及實務之可行性，審查通過後，再送內政部營建署審議。截至2020年12月31日，12項條文修訂通過國家地震工程研究中心審查，其中8項亦通過內政部營建署審議。經歷多項條文修訂，前後章節用詞遣字可能有不一致之處。此外，十一年後重新檢視當年的規範，各章節之間的條文格式、解說格式、圖表格式、參考文獻格式及專有名詞亦可能有出入。有鑑於此，國家地震工程研究中心遂重整規範，納入12項條文修訂，統一條文、解說、圖表、符號及文獻之格式，提高其可讀性，供工程界參考。

國家地震工程研究中心既有之六層辦公大樓，自2019年底展開增擴建工程，預定於2020年十一月完工。本文主要探討二樓至七樓服務核樓板及鋼梁與既有 RC 結構接合處的設計與施工，為避免化學錨栓破壞 RC 梁柱交會區內部鋼筋，在接合處之鋼梁端下方新增一直托架與 RC 柱面上的 Ｔ型鋼件連接作為原接合設計。接合雖足以傳遞垂向剪力，設計地震作用所產生之梁軸力及層間位移作用下，梁軸力與接頭偏心造成額外彎矩，恐會對接合處錨栓造成過大拉力導致破壞。因此為進行一系列分析，採用13層 RC 與鋼構混合結構模型進行非線性動力歷時分析，採雙質心雙剛性樓板的 PISA3D 模型，得到二至七樓服務核與既有 RC 結構交界處之單一梁端最大軸力以及最大層間位移角，分別為165噸以及 1% 弧度。以上述力量和變形為設計需求，不考慮樓板協助抵抗此合力下，進行八組含原接合形式及七組補強方案 Abaqus 有限元素模型分析。接頭錨栓採只受拉之線性彈簧，另以只受壓線性彈簧為接頭端鋼板抵靠於 RC 面之邊界條件。以同步方式在梁端反曲點 3800mm 處施加軸拉 1.5mm 與面內向上 40mm 之位移控制組合，模擬設計地震下之設計需求。分析結果顯示原接合之直托架腹板產生明顯剪力降伏；此外多顆錨栓最大受力已超過 24mm HILTI 錨栓之極限強度20噸；並觀察到錨栓受力不均情形。在補強設計方案中以有或無斜托架與封板多種組合，比較結果後可知新增斜托架使鋼梁勁度提高，間接使錨栓總拉力以及梁端反曲點水平總力提高約20%；新增封板能使錨栓最大受力降低 30% 以上，且封板傳力使錨栓受力分佈均勻的效果顯著。本文藉由梁接頭與應力分析結果，在封板角落切除200×200mm應力很低之三角形區塊。本研究建議以雙腹側角鋼加勁及直托架封板切角式為最佳方案，除能夠符合設計需求外，可使梁發展出韌性較好之撓曲塑鉸，並提供未來檢視的開孔。PISA3D模型在新舊交界處之6DOF節點勁度設定為100tf/mm，經上述有限元素模型驗證後屬合理；交界處梁端強軸旋轉邊界條件應更改為固接。

國家地震工程研究中心於2017年及2018年分別進行了三層樓與七層樓鋼筋混凝土構架的振動台實驗。本研究報告介紹針對這兩次振動台實驗的地震記錄選取與數值模型的建立方法。本研究分別挑選具近斷層效應的強地動歷時與一般的強地動歷時供振動台進行測試，地震紀錄選取的考量包括試驗的目的、試體的特性與振動台的性能等。並且依據兩種不同的理論建立數值模型，分別以結構分析軟體ETABS及PISA3D進行非線性反應歷時分析，數值分析結果與實驗結果進行比較，以確認數值模型的準確性。此外，以現行混凝土工程設計規範中的十層樓鋼筋混凝土建築為範例，以結構分析軟體PERFORM-3D進行增量式動力分析，建立其易損性曲線。

國家地震工程研究中心台南實驗室在2017年8月以一座一樓挑高且具非韌性配筋柱構件之三層樓RC試體構架，進行一系列的構件實驗及振動台試驗，邀請國內結構設計單位及專家學者共同針對此一RC試體構架進行分析模擬，其中針對如何使用適切的分析元素與模型以有效模擬其勁度、強度、破壞模式及非線性行為設定方式等詳加研討，希望可促進既有RC建物耐震評估程序及補強工法的研發與精進，並就建築物及相關構件行為之分析模擬技術與實務需求進行研討交流，期望能提供研討成果及技術給工程界參考，期以提昇國內結構設計與分析技術之水準。

為解決結構受震層間位移角分佈不均之問題，許多學者提出了不同的方法，如利用強脊系統（strongback system）來控制層間位移角，使其均勻分佈。研究顯示，目前對於強脊系統與主構架之間的勁度比並無明確之建議。因此本研究希望利用簡化分析模型對強脊系統進行大量的參數分析，提出有效的設計參數。 本研究以廣義建築模型（generalized building model，GBM）及含強脊系統之廣義建築模型（generalized building model with strongback，GBMSB）作為分析工具，以MATLAB軟體進行計算，探討強脊系統和原構架的適當勁度比及強脊系統的最佳層勁度分配法。研究針對在台北二區，第二類地盤的三、六、九和二十層建築進行參數分析，採用SRSS振態疊加法估算最大彈性層間位移角，並利用層間位移角的標準偏差作為均勻度指標，評估層間位移角分佈之均勻性，使層間位移角的標準偏差為最小之設計為最佳設計。分析結果顯示強脊系統為純剪力型式變形，且其層勁度呈線性遞減，並且於一樓加勁的勁度分配法效果最佳。 　　為了驗證參數分析之有效性，採用SAC研究計畫中的九層鋼構造抗彎矩構架，和國家地震工程研究中心台南實驗室的三層鋼筋混凝土構架試體作為驗證例。將原始結構模型（分別稱為SAC9和T3）、含最佳強脊系統之結構模型（分別稱為SAC9-SB和T3-SB）、及含非最佳強脊系統之結構模型，分別利用PISA3D結構分析程式進行475年回歸期的設計地震和2500年回歸期的最大考量地震的非線性反應歷時分析。結果顯示配置最佳強脊系統之SAC9-SB和T3-SB層間位移角之標準偏差平均值最小，能使層間位移角分佈最為均勻，且各樓層也更趨向於同一瞬間發生最大層間位移角，證明參數分析之有效性。

為了使建築物的各樓層層間位移角分布較為均勻，前人提出許多方法如Strong back型式之結構系統。而本研究則希望在不增加額外結構之構件的情況降低結構各層最大層間位移角之分布差異，研究中提出的設計方法採用林瑞良博士提出的廣義建築模型 (Generalized Building Model, GBM)作為分析工具。廣義建築模型可顯示出結構模型的撓曲及剪力變形之趨勢，將此趨勢利用彎剪變形因子??表示，並利用廣義建築模型找出該結構模型各層最大層間位移角分布最均勻時所對應之彎剪變形因子，以α_opt表示，之後將原結構模型之桿件重新設計直到彎剪變形因子??與α_opt相同後，比較調整後之結構模型與原始結構模型的層間位移角分布情形，希望能夠利用此最佳化方法降低結構模型之最大層間位移角分布的差異。 　　研究中採用振態疊加法中的SRSS法則進行最大層間位移角計算，利用所得之各層最大層間位移角的變異係數來評估其分佈均勻性。考量結構愈靠近底層重要性通常愈高，因此在計算變異係數時，採用各層之樓層剪力與基底剪力的比值作為計算標準差時各樓層之權重。 　　重新設計後，將最佳化之結構模型及原始結構模型利用PISA3D結構分析程式進行475年回歸期之設計地震的非線性反應歷時分析，比較最佳化結構模型及原始結構模型的最大層間位移角分布結果。 　　研究中所採用的驗證例為SAC鋼研究計畫 (FEMA355c, 2000)中的九層及二十層鋼構造抗彎矩構架，進行歷時分析時，地震歷時只施加於此3D結構模型之z向。利用此方法對九層結構模型進行最佳化分析後，最佳化之九層結構模型利用振態分析法所得最大層間位移角分布之變異係數比原結構模型小。進行20個歷時分析後，其中的14個歷時分析中所得到的最佳化之LA-9模型的最大層間位移角分布之變異係數比原始LA-9模型低，顯示此方法確實能夠有效地降低九層樓模型的各樓層最大層間位移角分布之差異性；但在進行二十層模型最佳化設計時，利用廣義建築模型所估算的動力參數，如振態參與因子及模態形狀與實際有限元素模型所得之結果皆存在明顯誤差，故利用振態分析法所得之最大層間位移角變異係數反而比原始LA-20模型高。但在進行20個歷時分析時，其中的12個歷時分析所得最佳化之LA-20模型的最大層間位移角分布之變異係數又比原始LA-20模型低，顯示此設計方法應用在LA-20模型之效果並不一致。 關鍵字: 層間位移角分布、廣義建築模型、振態疊加法、變異係數、非線性反應歷時分析、PISA3D。

耐震規範中對立面不規則之建築結構有其定義與限制，另要求須以動力分析方法進行結構設計。採用習見之簡化分析方法，如模態側推分析法(Modal Pushover Analysis)或解耦合模態歷時分析法(Uncoupled Modal Response History Analysis)，除少數情形如底層較強或下半結構較強者外，對立面不規則結構進行地震反應分析之結果尚屬準確可應用。前人的研究建議，若立面不規則結構物之立面不規則特性來自底層較強或下半結構較強者，仍應使用嚴謹之整體結構有限元素模型非線性動力歷時分析法進行分析，而不應使用簡化分析方法。習見之簡化分析方法如上述二者，可歸類為單自由度簡化分析方法，原因為其結構在特定模態下之反應計算單純由該模態分布φn與求解相對應之單自由度系統運動方程式之反應Dn相乘而得。 本研究中將一立面規則之結構進行立面不規則特性之分配，使其分為上下二部分，稱為上結構與下結構，分配時僅將兩部分中其中一部分進行各樓層之質量、勁度及強度之改變，使原立面規則之結構形成立面不規則。此一經立面不規則特性分配之結構，在特定模態下之上下部結構非線性反應不以模態分布等比例產生反應，亦即其上下結構非線性反應不以單獨之單自由度反應Dn決定。 本研究提出雙自由度之簡化分析方法，以描述前述上下部結構反應在特定模態下不以模態成等比例之立面不規則結構物行為。建立雙自由度模態桿以模擬該模態雙自由度系統運動方程式之反應Dpn與Dbn。 驗證例中以規範FEMA355c建議之九層樓(基本週期2.78秒)及二十層樓(基本週期3.84秒)之鋼結構模型取其單向構架，進行立面不規則特性之分配為1.下半結構較強2.底層較強之3.下半結構較強且勁度較大2.底層較強且勁度較大之立面不規則結構四種模型，並以三種回歸週期(小地震72年、設計地震475年及最大考量地震2475年)之地震歷時各20個輸入進行分析。視整體結構有線元素非線性歷時分析反應為真值，並與簡化分析方法(單自由度與雙自由度方法)所得進行比較。 對於前人研究中不建議使用簡化分析方法之立面不規則結構物(底層較強或下半結構較強)，本研究証實在小地震作用下，結構多保持在彈性範圍內，雙自由度方法與單自由度方法等效。在最大考量地震及設計地震作用下，採雙自由度方法計算各樓層層間位移角之準確性，普遍優於單自由度方法；能將單自由度簡化分析方法對下部有較小層間位移角之樓層的高估誤差由15-40%降至4-9%，與真值比值之統計資料則較單自由度方法為集中。 本研究所提之雙自由度方法能有效提高習見簡化分析方法之準確性與適用性，可用於底層或下半結構強度較大之立面不規則結構的耐震分析。

當工程師進行結構設計時，為了節省分析時間，經常採用靜力分析取代動力分析來模擬結構的受震反應。由於質量中心位置、勁度中心位置、材料性質以及旋轉向地表加速度等不確定性因素，在結構分析時除了考慮質量中心與勁度中心之間的原始偏心量，無論是靜力分析或是動力分析，耐震設計規範規定需要再加上與地震力施加方向垂直之建築物平面尺度±5%的意外偏心量，以考慮上述之不確定因素。在考慮意外扭矩效應下，為降低靜力分析結果與動力分析結果之差異，耐震設計規範更將靜力分析中的意外偏心量再乘以意外扭矩放大係數。因此在考慮意外扭矩效應下，本研究評估以靜力分析估算建築物位移之可靠度，並且對於意外扭矩放大係數作出修正建議，期望使靜力分析所估算之位移能夠位於保守側。 本研究首先使用美國SAC計畫中三層、九層以及二十層樓建築做為示範構架，藉由調整結構之質量慣性矩來改變示範構架之頻率比，將頻率比調整至0.7、1.0、1.3以及1.6，並藉由改變結構質量中心在長向上的位置以改變其原始偏心量，將其長向之原始偏心量調整為0%至30%(每1%增量一次)，分別對示範構架進行靜力分析及動力分析，並且計算這兩種分析方式所得到之位移的差異值。採用易損性曲線之概念發展出差異曲線評估方法，將前述之位移差異值的絕對值表示成在各差異狀態下之超越機率，並且藉由此位移差異值的平均值來判斷靜力分析所得到的位移為高估或低估。研究發現，當考慮意外扭矩效應時，採用+5%意外偏心所得到的質量中心及柔度側位移較為保守、採用-5%意外偏心所得到的勁度側位移較為保守；當考慮原始偏心加上意外偏心效應時，靜力分析所估算的位移，除了對於三層樓建築稍微不保守外，對於九層及二十層建築均為保守，並且當建築總樓層數越高，靜力分析估算的位移就越保守。最後藉由計算靜力分析及動力分析位移差異值的標準差來顯示分析結果之變異性。第二部份對於意外扭矩放大係數提出改善方案，確保在考慮原始偏心加上意外偏心時，靜力分析估算所得之位移不小於動力分析所得之位移。本研究提出對於低矮樓層建築及中等高度樓層建築在頻率比小於一及等於一時的意外扭矩放大係數修正建議。

台灣是由歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊相互碰撞擠壓而成，每年會有15000至18000個大大小小的地震，因此在台灣設計建築結構時地震力是最重要的考量因素之一。現今社會越來越多造型獨特的建築，這些外觀特殊的建築往往會有平面不對稱的情形，受震時平移及旋轉的變形往往同時發生，角落位移有可能比質心位移還大甚多，且以傳統的靜力分析方法無法準確地預測其受震反應，因此常須採動力分析方得以檢核其耐震性能。隨著都市人口密度增加，高樓層建築也越來越多，許多高層建築加裝液態黏滯性阻尼器來增強其制震能力。本研究探討簡化的動力分析方法以計算加裝液態黏滯性阻尼器的平面不對稱建築之受震反應。以便用於初步設計、大量分析以及參數研究。 本研究主要分為兩個部分：一為具線性液態黏滯性阻尼器之非彈性平面不對稱建築的簡化分析，另一為具非線性液態黏滯性阻尼器之彈性平面不對稱建築的簡化分析。兩個部分均採用模態疊加法來計算結構之受震反應。第一部分，本研究利用動力分析軟體建立振態桿狀模型並設置雙線性參數以探討結構受震進入非彈性之反應。再比較本研究提出之簡化方法與傳統單自由度模態運動方程式運算結果之準確度。而第二部分使用數學軟體藉Newmark-β法計算具有外加非線性阻尼器的多自由度模態運動方程式。針對非線性外加阻尼項的計算，本文提出預測修正法以及等效阻尼係數法兩種簡化方法。預測修正法在分析過程中，預估了非線性項次的速度，並且修正上一步計算產生的不平衡力。等效阻尼係數法於Newmark-β法每一個計算步距計算每支非線性阻尼器對應於線性阻尼器之等效阻尼係數，再以此係數建置新的阻尼矩陣，進而求得下一步的結構反應。 上述兩個部份的研究均以PISA3D動力分析軟體建置有限元素模型之受震反應作為精確解比較其準確度。本研究第一部份中提出的簡化方法，在多數案例中誤差值均較傳統單自由度方法小，縱使有些分析案例峰值準確度沒有明顯優於或甚至劣於傳統簡化方法，但本研究提出之簡化方法預估之結構動態反應趨勢與有限元素模型分析得到的結果較相近。第二個部份之分析案例中，在阻尼指數 的情況，兩種簡化方法均有良好的表現，隨著 值增大，兩種簡化方法準確度均劇烈下滑。另外預測修正法於 的分析案例中受震反應隨著時間衰減的趨勢比較緩慢，等效阻尼係數法預測之受震反應隨著時間衰減的情形有比較精確的表現。兩種簡化方法均能有效地節省分析所需時間，等效阻尼係數法耗時約為有限元素法之16%，預測修正法耗時只為有限元素法之8%。

本研究探討在雙向平面不對稱建築受到雙向地震作用下的四個旋轉效應趨勢的原因。研究結果顯示振態平移與振態旋轉之間呈現非比例變形的現象以及振態偏心皆是了解這些旋轉效應趨勢的關鍵點。這些關鍵點是得自於採用三自由度振態系統來代表一個雙向平面不對稱建築的單一一個振態時所自動顯現出來的特性。並且，本研究提出一種可以有效地應用於平面不對稱建築的非線性歷時分析的「同形振盪器」。每一個同形振盪器是由一個剛性質量塊連接兩組彈簧阻尼盒裝置所構成，並且一個同形振盪器恰好可以代表原單向平面不對稱建築的一對振態。與一般僅能夠代表單一一個振態的單自由度振盪器相比較， 同形振盪器兼具有平移與旋轉的運動模式，更符合平面不對稱建築的受震行為。以少數幾個主要的同形振盪器取代多層樓單向平面不對稱建築的有限元素模型進行非線性歷時分析，可以顯著地增進分析的效率。

本研究針對雙向平面不對稱建築受到雙向地震作用下的受震反應控 制，提出雙向耦合式調諧質量阻尼器(BiCTMD)。 BiCTMD 是從三自由度 振態系統開發而來，三自由度振態系統代表一個雙向平面不對稱建築的單 一一個振態。本研究經由檢視加裝BiCTMD 的建築結構的?率反應函數振 幅之降低，確認BiCTMD 能夠有效減少彈性雙向平面不對稱建築的受震反 應。 本研究的數值例顯示一棟加裝BiCTMD 的二十層樓雙向平面不對稱建 築的屋頂兩側邊的最大位移均有顯著的降低。此外，本研究指出BiCTMD 可以有效降低非彈性平面不對稱建築的應變能需求，亦即，BiCTMD 可以 有效降低平面不對稱建築的受震損傷。

本報告說明雙向平面不對稱結構非彈性反應譜程式的開發背景、架 構、輸入及輸出檔的說明與案例驗證等。採用此程式進行雙向平面不對稱 結構非彈性反應譜研究的結果另見於本中心報告NCREE-11-009。

本研究提出雙向平面不對稱結構受雙向地震力作用下的反應譜(簡稱 為SAS)。首先將等強度SAS 與傳統等強度反應譜進行比較，發現由於非 彈性結構的振態旋轉與振態平移不成比例，會造成傳統等強度反應譜明顯 高估平面不對稱結構的振態韌性需求，並且傳統等強度反應譜也無法考慮 振態平移與振態旋轉間的互制效應。其次，本研究對於三自由度振態參數 對於雙向平面不對稱結構的韌性需求進行了廣泛的參數分析。最後，本研 究對於樓層平面側邊的最大位移與殘餘位移的正規化反應譜進行探討，發 現在僅考慮單一振態下，單自由度振態系統有時會高估兩倍的樓層平面側 邊的最大位移量。

在過去的研究中已證實採用三個自由度的振態運動方程式進行振態歷時分析，可以有效求得具非比例阻尼的雙向平面不對稱結構的受震反應。除了結構本身因加裝阻尼器所造成的非比例阻尼，另一種常見造成系統具有非比例阻尼的原因則是考慮土壤結構互制(SSI)效應。本研究提出以多自由度的振態運動方程式來分析具有SSI效應之彈性平面不對稱結構的受震反應。所考慮的系統為一置於彈性無窮半平面上的雙向平面不對稱結構並且同時受雙向地震力作用。土壤與結構間的互制力是採用與頻率無關的土壤彈簧與土壤阻尼器來模擬。首先，推導多自由度的振態運動方程式，並由逐步積分法求解該振態運動方程式以得到各振態歷時反應，再將各振態歷時反應作算數相加則可得到系統的總反應。此種多自由度的振態運動方程式仍保有原土壤結構系統非比例阻尼的特性，故本研究所發展的近似求解方法具有傳統振態分析的優點，亦即僅須考慮少數幾個前面振態的反應，即可得到精確的分析結果，而此方法又能夠同時考慮土壤結構系統的非比例阻尼效應。最後，以一棟四層樓建築在兩種不同土壤狀況下作為分析案例，證實所提分析方法的有效性。

地震對台灣的影響很大，近年政府為了強化地震的觀測與紀錄，協同中央氣象局、地震測報中心與中央研究院建立全台的地震觀測網，積極觀測、記錄與研究台灣所發生的地震。但是單純觀測地震的發生對降低地震災害並沒有多大的實質幫助，所以地震的即時預報、快速推估與警戒對於台灣而言是非常重要的課題。 國家地震工程研究中心自民國79年創立以來，一直致力於地震災損評估、建物耐震設計、橋梁減震分析…等相關領域之研究。地震即時警報系統希望運用近端測站所紀錄之短時P波資料和即時預報技術，並藉由國家地震工程研究中心歷年發展之結構物受震反應快速推估技術，在地震來襲時對地震影響範圍內的群眾提供預警，且預報可能受到損傷的建物，讓地震影響範圍內之居民能透過地震即時警報系統採取正確的應變措施以有效的減少傷亡、降低災害。 然而，如何推估大型結構物遭受地震後之反應一直以來都是工程師最關切的問題。地震為偶發性事件，歷時短而形式上無常理可尋且無法預測，因此準確的推估結構物受震反應是非常具挑戰性的目標。因此地震即時警報系統為了發展結構物受震反應快速推估技術，必須建立地震相關資料與結構物受震反應相關資料之資料庫，此資料庫可以提供各種快速反應分析方法的發展與驗證。結構物受震反應資料庫整合了歷年台灣的地震資料及特定結構物受震反應資料，因為真實結構物受震反應資料稀少，結構物受震反應資料庫更結合目標結構物的有限元素模型和依據此模型產生的大量結構物受震反應資料。此資料庫搭配各種快速反應分析方法，預料能在地震發生時快速且準確的推估結構物受震反應。

台灣地區位於亞太平洋地震帶上，介於歐亞大陸板塊與菲律賓板塊之交界處，因板塊運動而致使地震發生頻繁，據1901-2006年由中央氣象局統計的地震資料顯示，有97次的地震災害形成財產損失，有52次的地震災害導致人員傷亡，而1999年所發生的921集集大地震更對社會經濟、人民生命安全造成極大的傷亡，然以現今的科學技術而言，地震仍無法進行事前預估而先行避難，需藉由地震觀測網和歷史地震資料與當地的地質條件判定可能存在的危險區以先行規劃地震災害避難措施。 中央氣象局有鑑於台灣因其獨特之地理位置易受地震災害侵擾，於全台廣佈測站監測地震活動，理論上可透過地震之P波與S波的速度差先行規劃地震災害避難措施而減少災害損失並提高人民之生存率，但傳統的地震監測技術需透過地震觀測網之數個測站觀測資料聯合運算以得出地震震源位置、地震規模等相關數據，然此機制後端之運算主機需接收各測站的監測數據經彙整分析後方可得上述參數，對於離震央30公里內者無法提供事前預警，故國家地震工程研究中心將發展強震預警系統以彌補此塊缺失。 強震預警系統將以體波震源參數法(方案：I-A)、類神經網路分析-地震參數推估(方案：I-B)、結構物受震反應公式推演(方案：II-A)、利用境況模擬技術預估結構物反應(方案：II-B)以及類神經網路分析-結構物受震反應(方案：II-C)等五種研究方式依照其各自之研發時間需求而進行相關政策推廣，在物理模型方面，研究者以體波震源參數分析法結合程式開發整合至地震觀測測站運算核心，令測站能於收到P波資料之3秒內推估後續S波之主要頻率、地震規模與震度，並交由後續之結構物受震反應分析模組推算警戒區域內之建物安全性以決定相應之避難行動，又地震與結構物間本身為高度非線性相關，本計畫將以人工智慧中的類神經網路分析模式進行地震參數推估與結構物受震反應計算之研究，希能透過這些研究方法提高近震央端之地震預警可行性，進而保障人民生命財產安全，達到減災防治之成效。

振態運動方程式是結構動力的基礎，而結構動力在地震工程中扮演極重要的角色。每一個振態運動方程式都有一個相對應的單自由度(SDOF)振態系統，因此振態運動方程式與SDOF振態系統被視為是組成多自由度結構體運動的最基本要素。由於具備高效率的計算與簡易的觀念，振態歷時分析已被廣泛應用於各種結構的受震反應分析。雖然只有彈性結構具有不變的振態，但藉由振態側推分析，可以得到原多自由度結構屋頂位移與基底剪力的受力變形關係，由此非線性受力變形關係曲線，非彈性的SDOF振態系統亦被提出。此種非彈性的SDOF振態系統已廣泛地應用於地震工程當中，例如採用非彈性反應譜來估計多自由度結構的受震反應需求。在近幾年，一種能夠考慮結構高振態貢獻的振態分析已被發展與廣泛討論。然而，在振態側推分析雙向平面不對稱結構時，同時有兩個屋頂平移與基底剪力及屋頂旋轉與基底扭力的三種受力變形關係存在，並且當原多自由度結構進入非彈性時，代表前述三種受力變形關係的側推曲線在加速度—位移反應譜(ADRS)格式中會有分叉的現象產生。因此傳統SDOF振態系統無法同時模擬前述雙向平面不對稱非彈性結構的三種受力變形關係。本研究將雙向平面不對稱結構的振態運動方程式進一步分解成一組三個藕和的運動方程式，此一組三個藕和的運動方程式即稱為三個自由度(3DOF)振態運動方程式，並建立對應於此振態運動方程式的3DOF振態系統。利用3DOF振態運動方程式可精確求得3DOF振態系統的彈性參數，而藉由前述三種受力變形關係的側推曲線可以求得3DOF振態系統的非彈性參數。本研究證明採用3DOF振態系統對雙向平面不對稱結構進行振態歷時分析較採用傳統SDOF振態系統有效。本研亦究證實利用3DOF振態運動方程式可有效分析具非比例阻尼的雙向平面不對稱彈性結構的受震反應。

本試驗將TADAS 鋼板消能器安裝於一足尺三層樓鋼構架上，進行振動台動力構架試驗，以測試TADAS 鋼板消能器應用在構架上對受地震造成的結構反應折減效果。 本研究對雙向加裝TADAS 鋼板消能器構架施予單向地震、雙向地震與三向地震三種地震輸入型式。最大地表加速度達0.5g。 由振動台試驗結果可知TADAS 鋼板消能器能發揮遲滯消能的作用，有效降低構架受震反應。加裝TADAS 鋼板消能器之構架與不含消能器的抗彎矩構架之動態反應，在地表加速度0.5g 作用下相比較，其柱剪力折減率最大可達91％以上，樓層位移折減率最大可達93％以上。由TADAS 鋼板消能器的遲滯迴圈圖，可知TADAS 鋼板消能器具有穩定且飽滿的遲滯迴圈，韌性比可高達6，顯示TADAS 鋼板消能器具有優良的韌性消能特性。

本試驗將HADAS 鋼板消能器安裝於一足尺三層樓鋼構架上，進行振動台動力構架試驗，以測試HADAS 鋼板消能器應用在構架上對受地震造成的結構反應折減效果。並另進行HADAS 鋼板消能器的構件靜態反覆載重試驗，以測試HADAS 鋼板消能器的力學行為，以提供結構設計時之依據。 規劃對長向加裝HADAS 鋼板消能器構架與雙向加裝HADAS 鋼板消能器構架均施予單向地震、雙向地震與三向地震三種地震輸入型式。最大地表加速度達0.5g。並規劃十一組構件試驗試體，以了解HADAS 鋼板消能器尺寸、材料性質與方向性對其力學性質的影響。 由振動台試驗結果可知HADAS 鋼板消能器能發揮遲滯消能的作用，有效降低構架受震反應。雙向加裝HADAS 鋼板消能器之構架與不含消能器的抗彎矩構架，在地表加速度0.5g 作用下相比較，其柱剪力折減率可達90％以上，樓層位移折減率可達92％以上。由構件反覆載重試驗的遲滯迴圈圖，可知若能避免HADAS 鋼板消能器於淨寬最小處產生過大的應變而造成斷裂情形時，HADAS鋼板消能器具有穩定且飽滿的遲滯迴圈，最大變位角γ可達到0.25弳度以上；由疲勞測試可知，採反覆變位角γ為0.17弳度時，加載次數可達53 圈，故HADAS 鋼板消能器具有優良的韌性消能特性。