建築防震構造 指導老師：蕭瑞陽 自控四甲49612080 陳重佑 自控四甲49612067 廖浩汶

目錄 前言 地震的影響 防震建築設計 防震建築範例 結論

前言 台灣地區處於環太平洋地震帶，所以地震發生頻率很 高，因此為了保障人民在災害中的安全，建築物之耐 震能力必須特別重視。因此，為了確保建築物在地震 力下之安全性，並避免再次發生如921大地震所造成之 傷害，必須補強舊有建築物之耐震能力及提昇新建築 物之耐震能力。

地震影響 由於板塊運動的能量相當大，所以其規模與影響範圍 也相當廣。通常來講，芮氏3以下的地震釋放的能量很 小，對建築物不會造成明顯的損害。人們對於芮氏4以 上的地震具有明顯的震感。在防震性能比較差且人口 相對集中的區域，芮氏5以上的地震就有可能造成人員 傷亡。地震產生的地震波可直接造成建築物的破壞甚 至倒塌；破壞地面，產生地面裂縫，塌陷等。

防震建築設計 主要是使建物本體具有韌性，地震時不破壞整體結構， 容許有適當的變形，利用搖擺的方式來消化能量。要設 計一座絕對耐震的房屋或橋樑，並非絕不可能。比如說 某座橋樑的造價只要200萬，為了要使它能夠承受地震 規模等於8.5至9.0的最大級的地震，它的工程費要漲到 500萬甚至1,000萬，那就不如等到橋毀後再重建一座。 所以除了考慮安全之外，還要合乎經濟的原則。市面上 應用減震的設計可分為三類，包括耐震設計、制震設計 與免震設計。

耐震設計 大部分一般建築採用的設計，以震度4-5級為基準之結 構設計防線。主要的核心觀念是「韌性」的觀念，單 以主體結構利用其變形來抵銷地震的能量，建築設計 多採「強柱弱梁」的觀念，使結構形成較有利之破壞 機制，其設計最高原則是「小震不裂、中震可修、大 震不倒」。

制震設計 「制震」建築利用特殊金屬材質的制震壁，或斜撐型的制 震器，這類的減震方式通常用肉眼就觀察得出來，優點 是當地震的能量傳到建物時，制震系統就輔助消化部份 能量，減輕主結構的負擔。制震設計分為兩種： 被動式消能系統：防止因地震力影響，造成建築物產生 加速、共振、加大位移變形現象，因此採在結構體中預 先裝置能吸收地震能量，減少構件塑性破壞的發生。 主動式消能系統：利用高感應器，在因風力或地震波到 達建築物前而發生的微動時，利用設置在在建築物內的 裝置來抵消地震力或風力。

被動式消能系統 (一)制 震 牆 (Viscous Wall Damper) 本體是用黏性剪斷抵抗阻力之制震裝置，在充填有黏 性體（OILES）之鋼板槽間， 插入內部鋼板（阻力 板）。OILES 黏性體是一種高黏性之高分子材料，在 各種試驗下都有良好之不易燃燒性、耐候性、耐久性。 在重複的剪斷下亦不降低其黏性，仍保有安定之抵抗 阻力。

被動式消能系統 (二) BMD （Binghum Material Damper） 為一種軟性的消能桿件，原理是利用黏性阻尼器之阻 尼效應吸收地震能而轉化為熱能。當地震或強風造成 建築物搖晃時，則在相互運動下會產生抵抗力來吸收 震動能量。較適用於舊建築物的補強或裝置於有限空 間的耐震對策。

被動式消能系統 (三)LED （Lead Extrusion Damper） 和BMD原理相同，只是填充材不同，是由鉛擠壓消 能桿件利用阻尼器吸收地震能而轉化為熱能，以發揮 其衰減性能。

被動式消能系統 (四)TMD-RP(Tuned Mass Damper-Roller Pendulum type) 調諧質塊阻尼器是一種置於高層及超高層大樓頂部的 能量吸收機構。是利用質量慣性效應來平衡地震力， 以降低建築物振動之作用力。

主動式消能系統 AMD（Active Mass Damper） 屬質量慣性效應且置於高層及超高層 大樓頂部的自動制震機構。和TMD- RP不同的是除了應用滾動擺動體之 被動控制裝置（TMD-RP）為基本構 造，還採用驅動裝置及控制機器，即 由電腦來控制建築物之搖晃，是主動 性制震機制。此機構會於微小震動產 生時以反力平衡地震力或其它外力。

免震設計 「免震」建築主要是在柱子中間裝設隔震器，當發生 地震時，會把大部份的地震能量隔絕在主結構外，剩 餘的部份能量才由主結構的樑和柱吸收。因此，隔震 技術不僅可以使結構物本身的震害減輕，還可以使其 內部重要設施不受地震危害。免震結構具備以下的四 種機能：絕緣／制動機能、支持機能、阻尼機能、復 原機能。

絕緣／制動機能：遏抑地震以外的搖晃；抑制達到一定 數值的外力，使用鉛心的高剛性固定建築物，同時防止 颱風及強風等引起的搖晃。 支持機能：以鋼板補強之橡膠，牢固地支撐著建築物。 與橡膠單體比較，上下方之剛性高能安定支撐建築物。 阻尼機能：為鉛心之功能，能衰減建築物之劇烈搖晃。 隨積層橡膠變形，鉛心也產生塑性變形以吸收地震能量 ，同時迅速衰減振動。 復原機能：回復建築物的位置。地震平靜後，橡膠具有 復原力，使建築物回復到原來的位置。

隔震器 滑動式系統 這類隔震器是利用擺垂原理將地震的動能轉化為位能，再慢慢消散掉這些能量將建築物回歸原來位置。這類隔震器材質為鋼材，磨差面鍍鐵氟龍。 因本身之間上下構造沒有連結，不能抵抗向上之拉力，故適 用於高寬比較小之建築。

隔震器 支承墊系統 積層橡膠隔震器(RB)：其構造是一層鋼片一層橡膠累 積多層而形成。 鉛心橡膠隔震器(LRB）：隔震器中心加裝圓柱體之鉛 心則可抵抗較大之 橫向力

比較

範例 耐震結構、免震結構解說

範例 制震牆解說

結論 建築物是人們生活居住、工作及各類活動的空間。因 為台灣處於地震帶，所以建築的防震設計是不可少。 經歷921大地震更讓我們注重防震的能力。隨著科技的 進步，免震建築技術不斷在發展，使抗震能力不斷在 改良和成熟中，並朝向地震來時，建築物不搖動不損 毀。 參考文獻： http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1508111006799 http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1306012600183 http://www.homerarchi.com/dialogue_earthquake.htm

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