中華民國內政部建築研究所中華民國內政部建築研究所

一.研究緣起
我國於2005年頒布施行的建築物耐震設計規範及解說中，首次增加了「隔震建築物設計」與「含被動消能系統建築物之設計」兩章節，爾後於2011年頒布施行的修正版本中，僅針對「隔震建築物設計」之內容進行微幅調整。在1999年九二一集集大地震及國內相關規範提出後，隔減震技術已廣泛應用於國內多項重要公共工程與民生建築，至今國內已超過150個建案採用隔震設計，近400個建案採用速度型消能元件進行減震設計。除此之外，國內於近十年內亦開始將隔減震技術應用於橋梁新建與補強工程。目前國內隔減震建築設計規範之分析與測試規定，主要仍依循FEMA 273與274 (1997年)之報告內容。然而，於FEMA368與369(2000年)以及其後發行的相關正式報告與準則，包括FEMA 450(2003年)，以及ASCE/SEI 7-05、7-10、7-16，隔減震建築之設計精神已有大幅變更，其中包括考慮性能導向與風險告知之設計地震需求、同時考慮第一與殘餘模態之等效線性靜力分析與反應譜動力分析程序、以及合理考慮變異性之邊界值分析；此外，分析時採用之地震歷時選取以及人造地震歷時製作，亦有因應近年全球記錄到的長延時與近斷層地表運動，而有所合理建議。因此，隨著全球耐震概念的演進及設計規範的脈動、因應國內工程業界於實務設計之回饋意見、以及鑒於國內近期多記錄到具有長週期高脈衝速度效應之近斷層地表運動(如1999年九二一集集大地震與2018年花蓮地震)，實迫切需要提出國內下一世代隔減震建築設計規範修訂方向與草案。
二.研究方法及過程
本研究的主軸為因應國際規範修訂與相關近斷層地震研究結果，提出國內隔減震建築設計規範之修正對策，以達到與全球並駕齊驅之目標，並同時兼顧本土特性與有效解決品管不良問題，研究內容包含對於國內外重要文獻蒐集與彙整(如ASCE/SEI 7-16)，以及目前國內針對近斷層地表運動效應對於地震工程之衝擊與因應對策。同時，針對美國規範中重大修訂之內容，進行了深入的理論探討以及示範例研究；包括隔震元件變異性對於設計參數之影響、隔震系統考量偏心扭轉之計算方式、以及隔震結構地震力豎向分配之方法。其中，針對隔震元件(系統)之變異性，除了探討美國規範中考量變異性之方式，更進一步針對我國耐震設計規範之內容以及特性，研討出適合我國之變異性考量方式，並於多組設計需求之示範例中，探討我國規範針對變異性規範修訂之保守性。
三.重要發現
本報告最後依據上述的研究成果與結論，提出國內隔減震建築設計規範之修正草案，包含相關分析設計與測試要求，可供國內相關工程師、產品供應商、以及公務部門使用。對於現行規範中，第九章隔震建築物設計，以及第十章含被動消能系統建築物之設計，提出了數項修訂與新增建議。新增部分包含隔震元件力學行為變異性之定義與解釋；以及於隔震元件試驗規定中，新增了出廠試驗之規定。修訂部分主要則建議將隔震元件動力歷時分析方法，包含近斷層區域之考量，合併至第三章中動力分析之相關規定；同時，因應出廠試驗之試驗項目，針對原有的性能保證試驗及實體試驗，亦於參考ASCE7-16後做了一定程度上之修訂。對於減震建築物，亦於規範建議修訂中，參考美國ASCE/SEI 7-16中相關概念，明確規定減震之定義，以避免業界於實務應用上，對於減震建築認知上之衝突與混淆。
四.主要建議事項
根據本研究之成果，提出以下具體建議。
建議一
進行「建築物耐震設計規範與解說第九章及第十章修正草案」審查：立即可行建議
主辦機關：內政部營建署
根據本研究成果羅列之規範第九章及第十章修訂項目，包含隔震系統設計參數之變異性、隔震元件出廠試驗等條文之新增，以及動力分析方法、減震建築之定義、與隔減震元件試驗規定等條文之修訂，皆經過數次產官學界專家之座談會進行協商，具有一定的嚴謹性、公平性、以及正確性，建議將修訂完成之第九章及第十章修正草案提送內政部營建署審查，以更新現有之「建築物耐震設計規範與解說」，早日頒布供工程界使用。

In 2005, the two new chapters,「Seismic design requirements for seismically isolated structure」and「Seismic design requirements for structures with damping systems」, have been firstly approved in the previous version of Taiwan seismic design code. Afterward, merely the former chapter was slightly revised in the current code, which was approved in 2011. Following the 921 Chi-Chi Earthquake and the proposing of new codes, the technologies of seismic isolation and energy dissipation have been widely applied in many public constructions and private buildings. Until present, there are more than 150 seismically isolated buildings and 400 damping system embedded structures. Moreover, in the last decade, such techniques have been applied in bridge and retrofit structures. The current Taiwan seismic design code still follows the American FEMA 273 and FEMA 274 standards, which are approved in 1997. However, according to the FEMA 368 and FEMA 369, approved in 2000, and the afterward FEMA 450 (approved in 2003), as well as ASCE/SEI 7-05, 7-10, and 7-16, the design concepts for seismic isolation and energy dissipation have been significantly improved, such as the linear static and dynamic spectrum analysis considering first and higher structural modes, and reasonably considering the boundary problems lead from the variabilities on isolation and energy dissipation devices. Furthermore, several suggestions have been made for deciding seismic ground motions, adapted for dynamic time history analysis, owing to the study on the near-field earthquake effects and long period ground motions. Therefore, in view of the improvements of global seismic design concept and the near-field ground motions discovered recent years in Taiwan, it is necessary and imperative to propose a revision for seismic design code on seismic isolation and energy dissipation.
In this context, this study aims to propose a revision to the current Taiwan seismic design code considering the latest global seismic design codes and the near-field effects discovered in Taiwan. The objects are to keep pace with the global developments in the seismic structural design field and to solve the quality control problems for isolation and energy dissipation devices in Taiwan. To this end, this study begins with references collecting and compaction. The American ASCE/SEI 7-16 standard will be focused. On the other hand, the study on the impacts and effects caused from near-field ground motions happened in Taiwan will be conducted. Besides, the revisions to seismic design code, such as requirements of seismic ground motions, seismic design and analysis process, and testing provisions, could greatly improve the promotion of seismic isolation and energy dissipation design in Taiwan.