近年來，全世界強烈地震發生的次數越來越頻繁，而且發生的地震規模有明顯增大之現象，強震來襲時，既有建築物是否能繼續屹立不倒，早已成為人類極度關切的問題，因此近年來有關建築結構耐震能力評估之研究，如雨後春筍般地蓬勃發展。台灣位處環太平洋地震帶，高層建築物又大都使用鋼結構，在當前國內有關鋼建築結構耐震能力評估模式尚未完善之際，鋼建築結構耐震能力分析便成為一項重要研究課題。
本文以20層規則韌性抗彎矩鋼建築結構為例，先採用擬靜力法進行結構分析設計及應力檢核，再以側推分析進行耐震能力評估，並分析比較採用不同FEMA塑鉸、不同豎向地震力分佈、不同塑性轉角、不同柱梁彎矩強度比、不同梁斷面尺寸、不同柱斷面尺寸和經濟型斷面及搭配不同普通同心斜撐、韌性同心斜撐與偏心斜撐系統，對此韌性抗彎矩鋼建築結構耐震能力之影響，藉以瞭解不同影響因子對此類鋼建築結構耐震能力之影響，以及一般耐震能力評估模式在評估此類建築結構耐震能力之適用性。研究結果顯示，NCREE評估算式所算得的耐震能力較符合原設計值，其中又以層間位移轉角2%所對應的耐震能力較接近原設計值，極限地震力所對應之耐震能力則有高估之現象。本文之研究成果可供工程實務界及學術界參酌引用。

In recent years, the strong earthquakes have occured frequently and their Richter scale has increased significantly in the world. Whether the existing buildings can continue to maintain undamaged or not has become an extrem concern of human. Therefore, the studies on the seismic capacity assessment have mushroomed in recent years. Taiwan is located in the Circum-Pacific seismic zone and there are so many high-rise buildings constructed of steel. As the seismic capacity assessment for steel building structures are not perfect for the time being, the study on seismic capacity analysis of steel building structures has become an important issue.
A 20-story steel building structure with moment-resisting ductile frame is selected as a basic structure in this thesis. The basic building structure is analyzed and designed by quasi-static analysis method first. The pushover analysis method is used to assess the seismic capacity of this basic building structure then. The seismic capacity of steel building structures with different FEMA plastic hinge, different distribution of vertical seismic force, different plastic rotation, different bending- strength ratio between column and beam, different beam section size, different column section size, economic section size selection and with different ordinary concentrical braces, different buckling restrained braces and eccentric braces are also investigated in this thesis. The main purpose of these investigations is to realize the different effects of these factors on the influence of structural seismic capacity and the suitability of general seismic capacity assessment model for these steel structures. The results have shown that the seismic capacity assessment results based on NCREE formula are more satisfied with the original design value. In particular the seismic capacity corresponding to 2% inter-story drift ratio is closer to the original design value and the seismic capacity corresponding to ultimate strength is overvalued. The results of this thesis are available for engineering practitioners and academics references.

目錄
中文摘要	II
英文摘要	III
目錄	IV
表目錄	VI
圖目錄	IX
第一章 緒論	1
1-1 研究動機與目的	1
1-2 研究方法	2
1-3 研究內容	2
第二章 文獻回顧	4
2-1 鋼結構耐震設計文獻	4
2-2 建築物耐震能力評估文獻	9
2-3 側推分析評估文獻	10
第三章 基礎理論	14
3-1 前言	14
3-2 擬靜力分析法	14
3-3 側推分析法	20
3-4 塑性鉸參數	24
3-5 ATC-40容量震譜法	27
3-6 NCREE之性能曲線	29
3-7 SERCB之耐震能力評估	31
3-8 挫屈束制斜撐構材(BRB)	32
第四章 鋼建築結構之耐震能力影響分析	35
4-1 前言	35
4-2 分析模式	35
4-2-1 分析基本資料	35
4-2-2 有限元素分析模式	37
4-3 分析結果與探討比較	38
4-3-1 基本結構之耐震分析設計與耐震能力分析	38
4-3-2 不同FEMA塑鉸規定對結構耐震能力分析結果之影響	47
4-3-3 不同豎向地震力分佈對結構耐震能力分析結果之影響	50
4-3-4 不同塑性轉角設定對結構耐震能力分析結果之影響	60
4-3-5 不同柱梁彎矩強度比對結構耐震能力分析結果之影響	66
4-3-6 不同梁斷面尺寸對結構耐震能力分析結果之影響	72
4-3-7 不同柱斷面尺寸對結構耐震能力分析結果之影響	78
4-3-8 不同經濟斷面考量對結構耐震能力分析結果之影響	83
4-3-9 不同普通同心斜撐斷面對結構耐震能力分析結果之影響	89
4-3-10 不同韌性同心斜撐斷面對結構耐震能力分析結果之影響	95
4-3-11 不同偏心斜撐連桿梁長度對結構耐震能力之影響分析	101
4-4 小結	107
第五章  結論與建議	110
5-1 結論	110
5-2 建議	112
參考文獻	113

表目錄
表3- 1  FEMA273之梁塑鉸設定	25
表3- 2  FEMA273之柱塑鉸設定	25
表3- 3  FEMA356之梁塑鉸設定	26
表3- 4  FEMA356之柱塑鉸設定	26
表3- 5  阻尼比修正係數	31
表3- 6  結構系統之地震力折減係數 	32
表3- 7  地表加速度計算方式	32
表4- 1  基本結構之梁、柱、樓板斷面尺寸與材料性質	37
表4- 2  基本結構X向之豎向地震力分配	39
表4- 3  基本結構X向之位移與進度	40
表4- 4  基本結構Y向之位移與勁度	41
表4- 5  基本結構之桿件最大內力與最大應力比值	42
表4- 6  基本結構X向與Y向側推分析結果	44
表4- 7  基本結構X向與Y向耐震規範PGA計算結果	44
表4- 8  基本結構X向與Y向耐震能力分析結果	44
表4- 9  FEMA273和FEMA356塑鉸之X向側推結果比較	48
表4- 10  FEMA273和FEMA356塑鉸之X向耐震規範PGA比較	48
表4- 11  FEMA273和FEMA356塑鉸之X向耐震能力比較	48
表4- 12  FEMA273和FEMA356塑鉸之Y向側推結果比較	49
表4- 13  FEMA273和FEMA356塑鉸之Y向耐震規範PGA比較	49
表4- 14  FEMA273和FEMA356塑鉸之Y向耐震能力比較	50
表4- 15  不同豎向地震力分佈之X向層間位移	51
表4- 16  不同豎向地震力分佈之Y向層間位移	52
表4- 17  不同豎向地震力分佈之X向層間位移轉角	52
表4- 18  不同豎向地震力分佈之Y向層間位移轉角	53
表4- 19  不同豎向地震力分佈之X向側推結果比較	55
表4- 20  不同豎向地震力分佈之X向耐震規範PGA比較	55
表4- 21  不同豎向地震力分佈之X向耐震能力比較	55
表4- 22  不同豎向地震力分佈之Y向側推結果比較	58
表4- 23  不同豎向地震力分佈之Y向耐震規範PGA比較	58
表4- 24  不同豎向地震力分佈之Y向耐震能力比較	59
表4- 25  不同塑性轉角之梁塑鉸曲線設定	61
表4- 26  不同塑性轉角之X向側推結果比較	61
表4- 27  不同塑性轉角之X向耐震規範PGA比較	62
表4- 28  不同塑性轉角之X向耐震能力比較	62
表4- 29  不同塑性轉角之Y向側推結果比較	64
表4- 30  不同塑性轉角之Y向耐震規範PGA比較	64
表4- 31  不同塑性轉角之Y向耐震能力比較	65
表4- 32  梁斷面變化與其對應之梁柱彎矩強度比	67
表4- 33  不同柱梁彎矩強度比之X向側推結果比較	67
表4- 34  不同柱梁彎矩強度比之X向耐震規範PGA比較	68
表4- 35  不同柱梁彎矩強度比之X向耐震能力比較	68
表4- 36  不同柱梁彎矩強度比之Y向側推結果比較	70
表4- 37  不同柱梁彎矩強度比之Y向耐震規範PGA比較	71
表4- 38  不同柱梁彎矩強度比之Y向耐震能力比較	71
表4- 39  梁斷面變化與模型編號	73
表4- 40  梁斷面變化之X向側推分析比較	74
表4- 41  梁斷面變化之X向耐震規範PGA比較	74
表4- 42  梁斷面變化之X向耐震能力比較	74
表4- 43  梁斷面變化之Y向側推分析比較	76
表4- 44  梁斷面變化之Y向耐震規範PGA比較	76
表4- 45  梁斷面變化之Y向耐震能力比較	77
表4- 46  柱斷面變化與模型編號	79
表4- 47  柱斷面變化之X向側推分析比較	79
表4- 48  柱斷面變化之X向耐震規範PGA比較	79
表4- 49  柱斷面變化之X向耐震能力比較	80
表4- 50  柱斷面變化之Y向側推分析比較	82
表4- 51  柱斷面變化之Y向耐震規範PGA比較	82
表4- 52  柱斷面變化之Y向耐震能力比較	82
表4- 53  經濟梁斷面變化與模型編號	85
表4- 54  經濟柱斷面變化與模型編號	85
表4- 55  普通與經濟斷面之X向側推結果比較	85
表4- 56  普通與經濟斷面之X向耐震規範PGA比較	85
表4- 57  普通與經濟斷面之X向耐震能力比較	86
表4- 58  普通與經濟斷面之Y向側推結果比較	88
表4- 59  普通與經濟斷面之Y向耐震規範PGA比較	88
表4- 60  普通與經濟斷面之Y向耐震能力比較	88
表4- 61  普通同心斜撐斷面變化與材料性質	91
表4- 62  普通同心斜撐斷面變化之X向側推分析比較	92
表4- 63  普通同心斜撐斷面變化之X向耐震能力比較	92
表4- 64  普通同心斜撐斷面變化之Y向側推分析比較	94
表4- 65  普通同心斜撐斷面變化之Y向耐震能力比較	94
表4- 66  韌性同心斜撐斷面變化與材料性質	97
表4- 67  韌性同心斜撐斷面變化之X向側推分析比較	97
表4- 68  韌性同心斜撐斷面變化之X向耐震能力比較	97
表4- 69  韌性同心斜撐斷面變化之Y向側推分析比較	100
表4- 70  韌性同心斜撐斷面變化之Y向耐震能力比較	100
表4- 71  偏心斜撐構架之桿件斷面與材料性質	102
表4- 72  偏心斜撐構架連桿梁長度變化之X向側推分析比較	103
表4- 73  偏心斜撐構架連桿梁長度變化之X向耐震規範PGA比較	103
表4- 74  偏心斜撐構架連桿梁長度變化之X向耐震能力比較	103
表4- 75  偏心斜撐構架連桿梁長度變化之Y向側推分析比較	106
表4- 76  偏心斜撐構架連桿梁長度變化之Y向耐震規範PGA比較	106
表4- 77  偏心斜撐構架連桿梁長度變化之Y向耐震能力比較	106

圖目錄
圖3- 1  多自由度系統(左)和等效單自由度(右)之力一變形關係圖	21
圖3- 2  FEMA273之塑鉸曲線圖	24
圖3- 3  FEMA356之塑鉸曲線圖	25
圖3- 4  ETABS內定之FEMA塑鉸曲線	27
圖3- 5  挫屈束制斜撐組成示意圖	34
圖3- 6  鋼側撐元件斷面	34
圖3- 7  鋼側撐BIB試體在漸進式反復載重加載下之遲滯迴圈	34
圖4- 1  基本結構3D圖     36
圖4- 2  基本結構平面圖	36
圖4- 3  基本結構之X向和Y向立面圖	37
圖4- 4  基本結構X向之各樓層層間位移比較	40
圖4- 5  基本結構X向之各樓層層間位移轉角比較	40
圖4- 6  基本結構Y向之各樓層層間位移比較	41
圖4- 7  基本結構Y向之各樓層層間位移轉角比較	41
圖4- 8  基本結構X向結構容量曲線圖	44
圖4- 9  基本結構Y向結構容量曲線圖	44
圖4- 10  基本結構X向降伏時之塑鉸圖	45
圖4- 11  基本結構X向崩塌時之塑鉸圖	45
圖4- 12  基本結構Y向降伏時之塑鉸圖	45
圖4- 13  基本結構Y向崩塌時之塑鉸圖	46
圖4- 14  FEMA273和FEMA356塑鉸之X向結構容量曲線比較	48
圖4- 15  FEMA273和FEMA356塑鉸之Y向結構容量曲線比較	49
圖4- 16  不同豎向地震力分佈之X向層間位移	51
圖4- 17  不同豎向地震力分佈之Y向層間位移	51
圖4- 18  不同豎向地震力分佈之X向層間位移轉角	52
圖4- 19  不同豎向地震力分佈之Y向層間位移轉角	53
圖4- 20  不同豎向地震力分佈之X向結構容量曲線	55
圖4- 21  不同豎向地震力分佈之X向降伏時塑鉸分佈圖	56
圖4- 22  不同豎向地震力分佈之X向崩塌時塑鉸分佈圖	56
圖4- 23  不同豎向地震力分佈之Y向結構容量曲線	58
圖4- 24  不同豎向地震力分佈之Y向降伏時塑鉸分佈圖	59
圖4- 25  不同豎向地震力分佈之Y向崩塌時塑鉸分佈圖	59
圖4- 26  不同塑性轉角之X向結構容量曲線比較	61
圖4- 27  不同塑性轉角之X向降伏時塑鉸分佈圖	62
圖4- 28  不同塑性轉角之X向崩塌時塑鉸分佈圖	63
圖4- 29  不同塑性轉角之Y向結構容量曲線比較	64
圖4- 30  不同塑性轉角之Y向降伏時塑鉸分佈圖	65
圖4- 31  不同塑性轉角之Y向崩塌時塑鉸分佈圖	65
圖4- 32  不同柱梁彎矩強度比之X向結構容量曲線	67
圖4- 33  不同柱梁彎矩強度比之X向降伏時塑鉸分佈圖	68
圖4- 34  不同柱梁彎矩強度比之X向崩塌時塑鉸分佈圖	69
圖4- 35  不同柱梁彎矩強度比之Y向結構容量曲線	70
圖4- 36  不同柱梁彎矩強度比之Y向降伏時塑鉸分佈圖	71
圖4- 37  不同柱梁彎矩強度比之Y向崩塌時塑鉸分佈圖	72
圖4- 38  梁斷面變化之X向結構容量曲線	73
圖4- 39  不同梁斷面尺寸之X向降伏時塑鉸分佈圖	74
圖4- 40  不同梁斷面尺寸之X向崩塌時塑鉸分佈圖	75
圖4- 41  梁斷面變化之Y向結構容量曲線	76
圖4- 42  不同梁斷面尺寸之Y向降伏時塑鉸分佈圖	77
圖4- 43  不同梁斷面尺寸之Y向崩塌時塑鉸分佈圖	77
圖4- 44  柱斷面變化之X向結構容量曲線	79
圖4- 45  不同柱斷面尺寸之X向降伏時塑鉸分佈圖	80
圖4- 46  不同柱斷面尺寸之X向崩塌時塑鉸分佈圖	80
圖4- 47  柱斷面變化之Y向結構容量曲線	82
圖4- 48  不同柱斷面尺寸之Y向降伏時塑鉸分佈圖	83
圖4- 49  不同柱斷面尺寸之Y向崩塌時塑鉸分佈圖	83
圖4- 50  普通與經濟斷面之X向結構容量曲線	85
圖4- 51  普通與經濟斷面之X向降伏時塑鉸分佈圖	86
圖4- 52  普通與經濟斷面之X向崩塌時塑鉸分佈圖	86
圖4- 53  普通與經濟斷面之Y向結構容量曲線	88
圖4- 54  普通與經濟斷面之Y向降伏時塑鉸分佈圖	89
圖4- 55  普通與經濟斷面之Y向崩塌時塑鉸分佈圖	89
圖4- 56  斜撐擺放位置(紅線處)	91
圖4- 57  普通同心斜撐斷面變化之X向結構容量曲線比較	91
圖4- 58  不同普通同心斜撐斷面尺寸之X向降伏時塑鉸分佈圖	92
圖4- 59  不同普通同心斜撐斷面尺寸之X向崩塌時塑鉸分佈圖	93
圖4- 60  普通同心斜撐斷面變化之Y向結構容量曲線比較	94
圖4- 61  不同普通同心斜撐斷面尺寸之Y向降伏時塑鉸分佈圖	95
圖4- 62  不同普通同心斜撐斷面尺寸之Y向崩塌時塑鉸分佈圖	95
圖4- 63  韌性同心斜撐斷面變化之X向結構容量曲線比較	97
圖4- 64  不同韌性同心斜撐斷面尺寸之X向降伏時塑鉸分佈圖	98
圖4- 65  不同韌性同心斜撐斷面尺寸之X向崩塌時塑鉸分佈圖	98
圖4- 66  韌性同心斜撐斷面變化之Y向結構容量曲線比較	99
圖4- 67  不同韌性同心斜撐斷面尺寸之Y向降伏時塑鉸分佈圖	100
圖4- 68  不同韌性同心斜撐斷面尺寸之Y向崩塌時塑鉸分佈圖	101
圖4- 69  偏心斜撐構架連桿梁長度變化之X向結構容量曲線比較	103
圖4- 70  不同連桿梁長度之X向降伏時塑鉸分佈圖	104
圖4- 71  不同連桿梁長度之X向崩塌時塑鉸分佈圖	104
圖4- 72  偏心斜撐構架連桿梁長度變化之Y向結構容量曲線比較	105
圖4- 73  不同連桿梁長度之Y向降伏時塑鉸分佈圖	106
圖4- 74  不同連桿梁長度之Y向崩塌時塑鉸分佈圖	107

1. 內政部營建署，「建築物耐震設計規範及解說」，民國100年。
2. 內政部營建署，「鋼構造建築物鋼結構設計技術規範-極限設計法規範及解說」，民國96年。
3. 陳正平，「鋼結構韌性剛構架梁柱接頭塑性轉角之意義探討」。
4. 葉禛輝，「高性能鋼骨抗彎構架系統之開發-梁柱接頭研究」，國立台灣工業技術學院，碩士論文，1993年。
5. 張惠雲，「鋼結構梁柱韌性接頭驗證介紹」，鋼結構梁柱韌性接頭應用研討會，2012年。
6. 謝依平，「高層建築鋼結構韌性構架樑柱接頭調查與研究」，成功大學，碩士論文，2012年。
7. 郝際平，陳紹蕃，「鋼結構在循環荷載作用下的局部屬曲和低週疲勞試驗研究」，土木工程學報，1996年。
8. 宋振森，顧強，郭兵，「剛性鋼框架梁柱連接試驗研究」，西安建築科技大學土木工程學院，建築結構學報，2001年。
9. 王柯，「多層鋼框架住宅結構體係受力性能及二階效應影響分析」，鄭州大學，碩士學位論文，2004年。
10. 秦雪映，「不同結構體系多層鋼結構的側推分析」，蘭州理工大學，碩士學位論文，2006年。
11. 陳正誠，「韌性同心斜撐構架與韌性斜撐構材之耐震行為與設計」，結構工程第15卷第1期，民國89年3月。
12. Charles W Roeder, Egor P Popov. Eccentrically braced steel frames for Earthquakes. Journal of the Structural Division, 1978.
13. Malley, J.O. and Popov, E.P., Shear Links in Eccentrically Braced Frames, Journal of the Structural Division, ASCE, Vol.110, No.9, September 1984.
14. 梁啟智，「高層建築結構分析與設計」，華南理工大學出版社，1992年。
15. 劉偉，卞延彬，「偏心支撐鋼框架抗震性能的試驗研究」，2003年。
16. 易方民，「高層建築偏心支撐鋼框架結構抗震性能和設計參數研究」，中國建築科學研究院，博士學位論文，2000年。
17. 申林，蔡益燕，鬱銀泉，「偏心支撐鋼框架設計方法」，2002年。
18. 崔粉英，「高層建築偏心支撐鋼框架抗震性能分析」，西南交通大學，碩士論文，2008年。
19. Federal Emergency Management Agency (FEMA), Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings , FEAM356, 2000. 
20. Federal Emergency Management Agency (FEMA), Global Topics Report on the Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings, FEAM357, 2000.
21. Federal Emergency Management Agency (FEMA), NEHRP Guidelines for Theseismic Rehabilitation of Buildings, FEMA273, 1997.
22. Applied Technology Council (ATC), Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings, ATC-40, 1996. 
23. Freeman S.A., Nicoleti J.P. and Tyrrell J.V Evaluation of Existing Buildings for Seismic Risk, A Case Study of Puget Sound Naval Shipyard Brerrerton,Washington. Proc of The U.S. National Conference on Earthquake Engineering, EERI，Ann Agbor Michchigath 1975.
24. J.A. Mahancy, S.A.Freeman, T.F Paret and B.E. Kehoe. The Capacity Spectrum Method for Evaluating Structural Response During the Loma Prieta Earthquake, Proc. 1993 National Earthquake Conf., Memphis, 1993.
25. 蔣佳銘，「混合式多層結構性能設計法耐震能力之研究」，私立中原大學碩士論文，2004。
26. 徐培福，戴國瑩，「超限高層建築結構基於性能抗震設計的研究」，土木工程學報，2005年。
27. Saidii M, SozenM A. Simple NonlinearAnalysis of RC Structures. ASCE, Struc. Div, 1981, 107(5)：937～95l
28. R.S. Lawson, V. Vance, H. Krawinkler. Nonlinear Static Pushover Analysis-Why, When and How? Proc, 5th U.S. Conference on Earthquake Engineering, Chicago, Volume, 1994:283~292
29. Fajfar P, Gaspersic P. The N2 Method for the Seismic Damage Analysis of RC Buildings. Earthquake Engineering and Structural Dynamic, 1996. 
30. Helmut Kawinkler, GD. PK. Seneviratna. Pros and Cons of a Pushover Analysis of Seismic Performance Evaluation Engineering Structures.1998, 20(4-6):452-464
31. Joseph M. Bracci, Sashi K. Kunnath, Andrei M. Reinhom. Seismic Performance and Retrofit Evaluation Ofreinforced Concrete Structure. Journal of Structural Engineering 1997.
32. Craig D. Compartin et al. Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Building:A Practical Overview of The ATC-40 Document, Earthquake Spectrum,2000,16:241-260
33. 陳瑞華，「台北鋼構建築地震破壞曲線之研究(二)」，內政部建築所，民國89年。
34. 葛杰、侯鋼領、陳樹華，「Pushover不同加載模式的高層鋼結構性能分析」，廣東工業大學學報，2010年。
35. 凌雲，「輕鋼框架結構抗震性能分析方法研究」，南京工業大學，碩士學位論文，2004年。
36. 孫國華，何若全，「基於鋼框架的不同水平荷載分佈模式側推分析」，全國現代結構工程學術研討會，2007年。
37. 閆顏，「Pushover分析在框架結構中的應用」，西南交通大學，碩士論文，2009年。
38. 李紀成、李晨、陳先、佟那，「Pushover分析方法並用」，遼寧省人防建築設計研究院，2010年。
39. 蔡雄，「基於性能的鋼框架結構抗震分析方法研究」，同濟大學土木工程學院，碩士論文，2009年。
40. 鍾立來、葉勇凱、簡文郁、蕭輔沛、沈文成、邱聰智、周德光、趙宜峰、楊耀昇、涂耀賢、柴駿甫、黃世建、孫啟祥，「校舍結構耐震評估與補強技術手冊第二版」，國家地震工程研究中心，民國98年11月。
41. 何明錦，「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估手冊-視窗化輔助分析系統 SERCB Win2012」，內政部建築研究所，2012年4月。