本研究目的主要在研發新型隔震元件，以改善傳統滑動式隔震元件在小型地震作用下勁度不足而在大型地震作用下位移過大問題。本研究之搖擺式隔震元件可以使結構物在小型地震力作用下維持不動，在中大型地震作用下產生剛體搖擺來隔絕地震能量，在振動過程當中結構未有任何破壞發生，且地震過後因鋼材之回復力可使結構物回復原位，達到自復位功能。當施加於結構之外力大於某一特定值時，結構開始反覆擺動，其衰減快慢則端視於搖擺過程中隔震元件撞擊基礎面之消能大小。結構反應可用力變形關係與上述理論發散阻尼以修正彈性反應譜推估之。 本研究以振動台試驗來證搖擺式隔震元件之設計，研究包含隔震元件之斷面高寬比，搖擺支點幾何形狀（直線、曲面或高階曲面），及彈簧勁度與震波型態等參數對於結構隔震行為之影響，透過試驗與分析來尋求最佳設計參數。試驗結果顯示高寬比愈大，振動週期雖然拉長，但是仍在短週期範圍內，結構反應增加。高階曲面表現佳，有較小結構位移。有無彈簧對隔震行為影響不大。Kobe震波比El Centro震波有較大結構反應。此外，搖擺介面之剪力榫設計可使結構回復原位，但是在搖擺過程中難免有微量滑動之發生。在考慮此滑動量後之理論阻尼與實驗組尼相比，可謂接近。

一般而言，同心斜撐構架(CBF) 透過對角配置斜撐來消散地震力。然而在地震過後結構物留下過大的殘留變形，使得結構物難以修復。故本文對具自復位功能同心斜撐構架受震後可減少留下之殘留變形之可行性進行探討。在類似的文獻中，由於在梁柱接合處將兩者分開，受地震時令梁端可在柱面上進行搖擺，而未引發任何損壞。本文提出透過梁翼板底部所安裝之摩擦阻尼器或在斜撐上安裝摩擦阻尼器或摩擦鉸阻尼器來消散地震能量。為了驗證此設計想法，本文設計了一個實際尺寸之構架，此構架為單層單跨之同心斜撐構架，並在橫向進行循環反覆載重試驗。研究參數包含了能量消散的型式不同或是位置不同與摩擦材料之不同，如磷青銅和黃銅。試驗的結果顯示，具自復位功能同心斜撐構架可實現少量的殘留變形與較好之耐震性能。而所有的試驗可看出，當在斜撐上安裝磷青銅摩擦阻尼器，可比其他型式斜撐消散較多能量。

一般而言，偏心斜撐構架(Eccentrically Braced Frame) 透過連桿梁(Link)之塑性變形來消散地震能量。但是偏心斜撐構架於震後會產生過大之殘留變形，造成結構修復困難。故本文研究偏心斜撐構架(Eccentrically Braced Frame)具自復位(Self-centering)之可行性。與過去之結構自復位功能皆設計於梁接柱面上不同，本文將連桿梁(Link)與相鄰梁分離，並於梁端施加預力來提供自復位性能以降低地震過後之殘留變形。此外，因連桿梁界面上比梁柱界面有更大轉角變形，故於此加裝消能元件可以增強構架之耐震性能。 因此，本文建造一座大型單跨單層斜撐構架進行橫向反覆載重試驗。研究參數包含加裝在連桿梁(Link)界面上之消能元件種類如摩擦鉸與角鋼，以及施加不同正向力之摩擦鉸與兩種不同角鋼厚度等。試驗結果發現，在加裝不同消能元件之偏心斜撐構架皆可發揮自復位(Self-centering)效能，且皆可有效提高構架之耐震性能。其中，摩擦鉸消能元件之消能效果未如角鋼優異，但由於角鋼是透過本身之塑性變形來達到消能效果，故於震後必須更新。雖然實驗過程中發現構架在連桿梁(Link)與梁交接處有不少面外位移，但是本文所提之理論模式可以大致模擬構架之力變形關係。

預力預鑄梁柱結構系統，使用無握裹預力鋼腱貫穿梁而連結柱，在地震過後利用預力鋼腱的預力作用，使構架回到原來的位置(Self-centering)，並可以降低地震後結構的殘餘變位。但是應用於實際結構時，剛性樓板勢必降低梁柱界面開口。因此，有必要針對樓板傳力機制進行研究。 本文為探討預力預鑄混凝土立體構架在雙向載重下之樓板傳力機制。建造一組單跨單層含樓板梁柱之立體構架，包含4根柱、4根梁以及2塊裝組合樓板。4根柱及2根梁分為兩組平面構架，即重力構架和預力構架。為了模擬真實地震力作用，力量加載由重力構架作雙向加載，經由2塊裝樓板和2根橫向梁，將地震力傳遞至預力構架。樓版及橫向梁皆施加預力，具有自回位之功能，同時不會影響預力構架梁柱接頭界面之開啟。 主要研究參數為兩塊裝樓板及橫向梁的預力變化對其傳力行為研究，並探討立體構架在雙向載重下之耐震行為。實驗結果顯示此結構系統在雙向載重下都能維持彈性關係只有微細裂縫，同時結構具有自回位的功能。

預力梁柱系統，使用未握裹預力鋼腱貫穿梁而連結柱。在強烈地震侵襲下，梁柱界面可以開合而未有塑性變形，其結構橫向勁度與耐震強度主要來自預力鋼腱之束制，且其耐震能力可隨結構位移之增加而持續增加。因預力鋼腱應力皆維持在彈性範圍內，整體結構之殘留變形非常小，地震過後結構將可回覆至原來位置（Self-Centering）。如果此彈性行為消能不足，可以加裝消能元件，如銲接或栓接於接合處之角鋼或鋼棒等提供所需之遲滯消能行為。 本研究探討自回位設計單層單跨預力預鑄立體構架中之預力預鑄樓板在單向載重下之傳力機制與破壞行為。建造一單層單跨預力含板梁柱立體構架，包含四支柱與二根梁及一塊板結合。四支柱與二根梁分屬不同構架，即重力構架與預力構架。為模擬真實地震慣性力傳力過程，試驗時橫向力由重力構架施加，透過樓板傳遞至支撐橫向力之預力構架。故界於兩構架間之預力預鑄樓板需負責傳遞剪力，但不可阻礙預力構架梁柱之開合。此預鑄樓板以預力鋼腱貫穿也具有自回位功能。主要研究參數為立體構架中預鑄樓板之勁度（剛性與柔性）對其傳力行為影響。試驗結果顯示兩者皆具有自回位功能，柔性樓板之勁度不足無法帶動預力構架之變形，而剛性樓板由於板厚不足、試驗構架設計不良讓預力構架發生旋轉等因素，樓板帶動預力構架之變形也不大。然而剛性樓板之傳力效能確實比柔性樓板大。

由於近年來國內外歷經數次的大規模地震，各國對於橋樑的耐震規範皆有不同的更新與發展。而本研究即針對傳統橋樑支承系統中之剪力鋼棒、橡膠支承墊與止震塊作相關之耐震性能研究。 因為現今橋樑在支承部分大多已經改良為盤式支承或剪力鋼箱之型式，而傳統橋樑之支承系統皆因未經過耐震設計，在地震力作用下容易讓橋柱受損，造成人力花費以及修復困難。而本研究導引出以支承摩擦消能來抵抗地震力概念，減少下部結構損壞來降低修復或補強施工之困難。一方面作為功能性支承之基礎研究，另一方面為簡支橋樑耐震補強的新思考方向。 本研究內容除了就早期的傳統橋樑支承系統做其耐震性能探討之外，並提出在不同配筋方式下止震塊與橡膠支承系統的理論力行為模式。且以SAP2000之結構分析軟體，將所建立之模型輸入建立一橋樑分析模型，觀察其在遭受地震力時之結構歷時反應，探討支承與橋柱破壞機制為何。由本文研究結果發現，止震塊發展理論之分析模式確可有效預估其剪力強度與其衰退行為隨位移增加之強度。再者，剪力鋼棒之試驗結果，亦可提供橋樑耐震設計與評估之參考。

預鑄預力結構系統的優點為於地震過後， 因預力鋼腱之預力作用而使結構物回復至原來位置（Self-centering）並且可降低地震過後結構物之殘餘變形。文獻中顯示預鑄預力結構系統在反覆載重下有穩定的行為。 本研究中， 共有四組試體進行實驗測試， 每組試體皆為一個RC 柱與兩個RC 梁利用預力拉力夾緊成十字型梁柱接頭。其中研究參數包含梁柱界面（鋼板或塑膠板）、消能元件（消能鋼棒或消能角鋼）與交會區剪力箍筋間距的不同。實驗結果顯示試體自回位效應良好。採用鋼板界面會比塑膠板界面好， 可保護梁端角隅混凝土免於壓碎破壞。在消能元件上， 消能棒與消能角鋼於受力後皆有良好的消能容量。然而， 在消能元件抽換上， 角鋼的安裝與抽換皆比消能棒容易。在力變形關係理論模擬上， 本文提出之交會區剪力理論模式加上加州聖地牙哥分校汪家明教授與里海大學Ricles 教授力與梁柱界面開口理論可以準確評估梁柱接頭力與變形關係。

本研究藉由理論分析及實驗驗證來瞭解含樓版鋼管混凝土梁柱接頭之受力行為、破壞模式。並藉由實驗來釐清貫穿腹板與擴大梁翼板斷面在梁柱接頭中所扮演的角色。由實驗結果顯示接頭耐震性能良好，塑性行為主要來自於梁變形。由研究結果發現貫穿腹板對交會區所提供的剪力強度甚微，但其可以提高接合處之梁斷面剛性；而梁端擴翼翅板的動作將可使得塑鉸外移，保護柱面之梁翼銲道。由實驗結果顯示未加擴翼翅板之試體破壞乃因接合處的應變過大而破壞，如梁下翼板的斷裂、柱管被撕裂拉起等；塑性轉角平均0.03 弧度以上。 而邊柱試體加擴翼翅板後韌性行為良好，塑鉸外移、塑性轉角增加至0.04 弧度以上。 對於含樓版之交會區的分析模型，經與實驗結果比較發現軟化壓拉桿理論確實能夠有效且合理的來模擬CFT 之交會區行為。在梁的部分採用LRFD 所建議之部分複合斷面分析，經與實驗結果比較在正彎矩時斷面強度可準確評估但勁度的評估則稍差。而在負彎矩的部分僅考慮型鋼斷面的強度貢獻，對勁度的評估有良好的結果，而對斷面強度的評估則趨向保守。柱的部分本文所採用的分析方法也都能有效模擬其行為。在整體樑柱接頭耐震行為的模擬上，因強柱弱梁設計，模擬效果與梁行為類似。

本研究主要在探討RCS 平面構架之非線性理論分析行為。在2002 年中、美兩國合作於國家地震工程研究中心進行實尺寸三層樓三跨度RCS平面構架試驗。故先在2001 年進行含有樓版十字內柱接頭、代表頂樓之T型梁柱接頭與RC 柱等子結構之實驗，瞭解其各自耐震行為，以作為實尺寸構架之設計修改參考。 本文研究方法乃先對這些子結構試驗試體以Drain-2DX 程式進行非線性分析，建立模型。然後再據以建立二維平面構架模型並進行側推分析，再與平面構架擬動態試驗比對，以驗證該模型之可行性。最後，再進行構架之擬動態分析。 由實驗與理論分析之比較結果顯示，Drain-2DX 對於子結構(包含於2001 年所進行考慮各種可能影響子結構因素之結構)部份的模擬，都可合理的模擬出各子結構的強度與勁度，但由於Drain-2DX 程式本身限制，於遲滯迴圈模擬上出現較大差異。對於全尺寸之構架模擬而言，由側推靜力分析與擬動態試驗比較可知，側推靜力分析可合理模擬出構架的勁度與強度。但是，於擬動態模擬分析方面因試驗構架鋼梁續接處蓋板滑動與混凝土柱裂縫形成，構架勁度逐漸衰減，造成理論模擬比試驗構架勁度高，位移量小，且消能能力佳等現象。

本研究的目的在探討搖擺橋柱在自由振動下之撞擊與滑動等消能行為，作為搖擺橋柱設計之參考。本文章共製造5 個試體，以下列研究參數包含尺寸效應(全尺寸與模型)、橋柱之斷面幾何形狀(圓形與正方形)、高寬比(2，4，6)、搖擺界面(鋼或硬塑膠材料)、預力鋼鍵配置與否和鋼鍵是否降伏等進行61 次試驗。試驗方法為將試體放置於基礎上，給予一初始角度後，瞬間放開使試體自由晃動。由試驗觀察發現振動行為包含滑動、晃動與撞擊。另外，本文也研究上述參數對最大角加速度、頻率域、滑動量、阻尼比和能量等方面加以分析。不論界面為何，除了未配置鋼鍵試體外，橋柱滑動行為不明顯，各試體第一撞滑動量大都在0~3mm 之間。除了高寬比2 鋼界面系列試驗配置鋼鍵後有較高阻尼比0.1 以上表現，其他試體阻尼比平均只有0.03 左右。

本研究計劃乃屬於一整合型複合構造行為研究計劃之子計劃，研究內容旨在探討鋼筋混凝土柱接鋼梁之梁柱接頭子結構在模擬地震力作用下之非線性行為與力量傳遞機制，藉由子結構反覆載重實驗所得之試驗資料與行為結果，應用於中、美兩國在2002 年於國家地震工程研究中心所執行鋼筋混凝土柱接鋼梁實尺寸三層樓平面構架耐震試驗。本研究共規劃設計三組試體，根據文獻建議採用之接合細節有加勁鐵筐、橫向鋼梁等，並搭配不同型式之交會區剪力箍筋。試驗結果顯示試體首先於交會區混凝土產生剪力裂縫，繼而鋼梁翼板與腹板降伏而於梁端部形成塑性鉸，而後鋼梁翼板與腹板產生局部挫屈造成強度衰減，最後導致鋼梁翼板撕裂造成最終破壞。梁柱接頭設置不同型式之箍筋，實驗結果顯示三組試體之交會區變形僅有些許非線性行為，故於交會區所設置之不同箍筋型式，皆提供交會區良好之圍束及剪力強度。梁柱接頭正交橫梁設置之有無，對交會區剪力裂縫型式有差異，惟與連續鋼梁結合對整體行為並無影響；遲滯迴圈顯示試體擁有相當的強度與韌性消能能力，耐震性能良好，更可知約90％之變形乃集中於鋼梁，交會區剪力變形有極微非線性之行為，柱則保持在彈性範圍內；消能機制主要由鋼梁非線性行為所提供，符合耐震設計強柱弱梁之設計理念。

本研究主要在探討中低樓層建築之樓版對鋼梁與混凝土柱(RCS)梁柱接頭之耐震行為影響，以作為中、美合作計畫之先期研究。此中、美合作計畫將於2002 年在國家地震工程研究中心進行實尺寸三層樓三跨度RCS 平面構架試驗。本研究針對此三層樓構造，進行子結構反覆循環載重試驗及近斷層位移反覆載重試驗，試驗項目包括一樓梁柱接頭交會區箍筋細節設計與樓版對交會區的影響進行研究，於文獻中選擇梁穿透式RCS 接頭型式引進國內，製作與整體構架相同斷面之次結構試體3 座(含樓版之十字型內柱)，以實驗驗證其耐震行為，深入探討樓版、接頭細節對接頭耐震行為影響。 試驗結果顯示，樓版對鋼梁提供橫向束制，穩定梁上翼版且延遲其挫屈發生時間，同時也有效預防梁上翼版發生扭轉挫屈。因此，在正彎矩作用下，梁柱結構之抗彎起始勁度與極限強度皆比承受負彎矩作用時高各約67%及27%。由於試驗構架為二維，試驗結果顯示模擬三維接頭試體（含橫梁）與二維試體（未含橫梁）並無明顯差異，試體之主要破壞位置發生於梁塑鉸區，鋼梁翼版與腹版相繼有挫屈之現象，最後鋼梁翼版斷裂破壞。由試體變形分離之結果發現絕大部分結構變形集中於梁上，柱撓曲變形與鋼梁對柱混凝土所產生之承壓變形所造成梁端之轉角皆很小，且維持在彈性範圍內，交會區剪力所造成梁端之轉角稍大，呈現些許非線性行為。觀察試體之遲滯迴圈消能能力，含樓版之試體消能能力比不含樓版之試體稍大，兩者之消能趨勢類似。

在近代橋樑系統耐震設計中，橋柱是以「弱柱強樑」的原則設計，因此橋柱極易在地震的侵襲之下而受到損壞。損壞型態不一，常見的如撓曲失敗、剪力失敗及搭接握裹失敗等原因。本研究主要的目的是希望能夠在以不改變橋樑「弱柱強樑」原則下，並不要求彎矩修復率達到百分之百，但需提高橋柱韌性，不足之強度則考慮以隔震消能的方式來減低地震力需求﹔並且考量修復材料性質，務求達到快速修復的目標。修復的工法中，塑鉸區損壞的主筋是以經設計的啞鈴形替代鋼棒接續修復之，再使用具高流動性的無收縮混凝土填替已受損的混凝土，最後使用不同設計厚度的FRP 包覆，以提供橋柱因撓曲、剪力及握裹失敗所引致不足的橫向圍束應力及剪力強度。 實驗結果顯示，其中表現較好的為原始橋柱為撓剪破壞試體，經修復後為撓曲控制之韌性破壞，此外，該修復試體的變形容量較原始試體提高了50﹪以上，然而在極限強度的表現上，因混凝土內層受損所產生的裂縫修復困難，故未達預期目標。對於原始橋柱為撓曲失敗的試體，在經替代鋼棒、無收縮混凝土及FRP包覆修復後，彎矩修復率達75﹪，但因塑鉸區外之撓曲裂縫甚多未予修復，使起始勁度降低許多。而原始橋柱為握裹失敗橋柱，經以FRP 包覆修復後，仍因主筋搭接長度不足並未改變其破壞模式，但修復橋柱的變形容量相對地提高許多。 在耐震評估結果方面，UB-COLA 軟體對撓曲行為之控制、能量法評估搭接橋柱握裹強度衰退及Priestley Model 對原始橋柱之剪力評估和Seible Model 對碳纖包覆橋柱的剪力評估皆可大致預測橋柱之耐震行為。

本研究以圓形鋼管混凝土柱與H 型鋼梁進行研究，主要探討交會區鋼管徑厚比與接頭型式等對力量傳遞、破壞模式及韌性行為之影響。尋求具備耐震性能，而且施工方便、品質容易控制之樑柱接頭，期望能提昇圓形鋼管混凝土之可行性。 故設計五個試體，共四種接頭型式，其中每個試體的樑、柱尺寸皆相同，接頭型式以梁翼與隔板的接合方式不同、有無內隔板及接頭區徑厚比為變化參數，藉由柱軸力與梁端施以反覆載重來觀察樑柱接頭的力變形行為。 試驗顯示由於焊接施工品質的不良，殘留應力導致柱管焊道提早破壞，所以無法觀察出接頭型式對接頭力學行為的影響。故於完成二個試體試驗後改變研究參數，以變化不同軸力的方式來探討接頭區的力變形行為。經由理論分析與實驗結果比較可發現，軸力較高時，交會區剪力變形明顯，整體韌性行為較佳。此時本文提出之新理論較能準確預測其行為，軸力較低時，交會區剪力變形較小，整體韌性表現差，此時Fukumoto 理論較準確。由Fukumoto 與本文提出之新理論模式來預測交會區的行為，其結果都在合理範圍。由柱理論分析推測試體破壞在柱管的原因在於殘留應力的影響，經比較結果顯示殘留應力大約為69MPa。

本研究選擇圓形鋼管柱與H鋼梁之接頭進行研究，在接頭型式上採用傳統外橫隔鈑之外壁接合方式，深入探討混凝土、橫隔鈑與鋼管徑厚比對接頭區之力量傳遞、破壞模式及韌性行為之影響。本研究共製作六組試體進行結構耐震行為試驗，並發展相關理論分別探討接頭各部梁、柱及交會區之力變形行為。 試驗結果顯示除了接近強柱弱梁設計之試體因梁翼鈑拉斷破壞以外，其他傾向弱柱強梁設計試體之破壞模式皆由柱挫屈所致。經由試驗參數研究發現填加混凝土、柱管較小徑厚比、交會區柱管內內隔鈑加勁處理之接頭，在強度、韌性及鋼管挫屆之延後上皆有較佳表現。經由理論分析與實驗結果之比較可發現，梁、柱及交會區理論分析在強度預測上皆有不錯的表現。