超高強度鋼筋混凝土高樓建築物之耐震性能分析與探討

宋裕祺 ； 林冠禎 ； 廖慧明 ； 蔡益超 ； 邱昌平 ； 蔡江洋 ； 洪曉慧

《結構工程》 28卷2期 (2013/06) Pp. 30-62

https://doi.org/10.6849/SE.201306_28(2).0002

摘要

台灣地狹人稠，所能利用之建築面積亦有所限制，建築物朝向高樓層發展為未來之趨勢，目前台灣房屋建築均以鋼筋混凝土（RC）建物居多，由於RC自重過大，其所建之樓層數約莫可達三十層樓左右。日本建設省在1988至1993年間的研擬超高強度鋼筋混凝土（New RC）研究計畫，將混凝土強度與鋼筋強度分別提昇到140MPa 與700MPa之等級，以有效降低構材斷面尺寸與自重，增加室內可用空間，有利於超高樓層使用。時至今日，日本已有超過700棟以上的超高層建築物使用New RC之建造案例，其最高樓層高達60層，已突破傳統RC 建築之限制。以超高強度鋼筋混凝土施作超高層建築物於日本已相當普遍，但在台灣仍缺乏實際案例。由於台灣位於環太平洋地震帶上，若台灣要以此技術應用於建築物之設計，在耐震能力方面需要多加考量。本文將以超高強度鋼筋混凝土之構件行為與高層建築耐震性能作為課題進行探討。超高強度混凝土力學行為與一般強度混凝土並不相同，若以一般混凝土之強度計算方法來考慮超高強度混凝土者，可能會有估算不準之疑慮，本文透過日本相關研究成果，所得超高強度混凝土應力與應變關係，計算超高強度鋼筋混凝土之撓曲行為，並參考台灣與日本相關研究所得構件剪力行為，綜合考量撓曲行為與剪力行為，以求得構件之塑鉸特性，進行側推分析，並與日本相關單柱反覆載重實驗資料進行比對，最後依據本文所建議之構件塑鉸計算方式，分析一棟超高層建築物，並以側推分析與非線性動力歷時分析之結果，判斷該棟建築物之耐震性能，並進行相關探討。本文亦針對構件非線性行為撰寫一套適用於超高強度鋼筋混凝土之自動化塑鉸計算程式（SERCB for New RC），提供視窗化工作環境並建立結構分析軟體所需的前、後處理分析工具，有效的將多工及繁雜的計算流程簡單化。本文所得結果可供為未來國內採用超高強度鋼筋混凝土高層建築物耐震設計參考之用。

關鍵字

材料組成律 ； 側推分析 ； 非線性動力歷時分析