耐震设计法规、ETABS 6版及前后处理软件

耐震法规、ETABS 6版及前后处理软件 本文之分为四大部份，第一部份简介建筑物韧性及耐震设计;第二部份简介结构分析软件ETABS 6版;第三部份简介由永安结构技师事务所 发展的ETABS 6版分析之相关前处理软件;第四部份简介由永安结构技师事务所 发展的ETABS 6版分析之相关后处理软件。 - 1 - 1. 结构设计规范分析(建筑物之韧性与耐 震) 建筑物通常以强度与韧性来抵抗地震，韧性较佳的建筑物，其设计地震力可以小一些。一般土木工程人员对强度都很清楚，但对韧性的观念，不免有些模糊。相关技师虽然已有较佳的了解，但还是不免缺乏整体的概念。譬如 , 何以建筑物具有韧性就可以耐震, , 要如何设计，结构物才会具有韧性, , 如何避免整体韧性行为不良(如软弱层)，该如何检核, 目前具法定地位的规范版本为中华民国九十四年七月一日颁布的『建筑物耐震设计规范及解说』、并于九十五年一月一日局部小幅修正之版本。前个一版本为八十六年七月颁布并在九二一地震之后八十八年十二月二十九日修正之版本。 八十六年七月版本的规范可说是台湾第一个“建筑物耐震设计规范”，与先前的建筑技术规则相比较，主要变革为: , 除了弱震区之外，规定所有建筑物均须进行韧性设计。 , 强震区(Z=0.28及Z=0.33)之设计须考虑垂直地震力。 八十八年十二月二十九修正之版本的规范较大的变革有下列数点: , 台湾本岛除了北、南二端为中震区(Z=0.23)之外，其余均为强震区(Z=0.33)。 , 台北盆地之正归化反应谱系数C由2.0提升为2.5。 九十四年七月版本的规范较大的变革有下列数点: , 将前版规范的ZC之乘积改变为谱加速度系数S。 a , 重新画分震区(以乡、镇、市、区为单位)，台北盆地再细分为四个区域。 , 增加回归期为2500年的最大考虑地震之相关条文。 , 引进近断层效应之考虑。 , 加入消能(制震)及隔震建筑之规范条文。 - 2 - , 所有震区之设计均须考虑垂直地震效应。 , 地盘分类之依据变更(86年版本为依据地盘周期T，94年版本第一类G 地盘之标准严格许多)。 - 3 - 1.1. 何以具韧性就能耐震 1.1.1. 韧性对耐震之效用及与周期之关系 将建筑物视为单自由度弹塑性振动系统，当其承受地震历时作用，由非线性动力历时分析可解出此系统的反应，如其最大的相对位移为u。由图例可看出，建筑物max 在地震中降伏后，所受地震力就不会再增加，只是最大相对位移u，会随地震变大max而增大。 图例 单自由度完全弹塑性系统 由弹塑性动力分析中，我们可假设同时有二幢劲度相同的建筑物，其一强度很强但无韧性，地震再大也不降伏，另一具有良好的韧性。只要此建筑物末降伏前的周期较长，可由动力分析中发现此二系统的最大位移值很接近，如下图所示，完全弹性的建筑物引致的地震力为P*，弹塑性建筑物引致的地震力为P**，其降伏位移与最大位移分别为u与u。因P*/P**=u/u，因此只要建筑物具R倍的韧性容量，其设计地震yuuy 1力就可取完全弹性建筑物设计地震力的倍，要是有一天碰到一个很大的地震，这两R 幢建筑物会同时破坏倒塌。 弹塑性系统之所以地震力会较小而位移又大约相同是因为在降伏之后，结构物之周期会变长且其阻尼比会上升，二项因素都能使得地震反应降低之故。以R=4为例，设计地震力可只取弹性地震力的1/4=25%。 - 4 - 图例 位移相等法则(长周期) 周期比较短的建筑物，周期变长之后仍然不够长，并不能有效降低地震反应，只有因为阻尼比增加能降低地震力，所以其地震力之降低并不如长周期建筑物那么有效，在某一个特定周期范围内，弹性系统与弹塑性系统吸收的能量大致相同，如图例所示，可导出如下关系 P* ,2R,1P** 1亦即弹塑性系统的设计地震方只能减少为完全弹性系统的倍，以R=4为 2R,1例，设计地震力可只取弹性地震力的38%。 - 5 - 图例 能量相等法则(短周期) 1.1.2. 建筑物之韧性容量 一幢建筑物耐震能力佳，意即其能承受较大地表加速度而不损坏倒塌之称，而其韧性好坏，可由其承受水平地震力P及其产生的侧向位移的关系曲线(如下图所示)来, *看。图中P与为开始降伏的侧力与对应的位移，而当侧力达P，位移达，建筑,,yuyu ,u物达极限破坏状态，我们可将称为韧性容量。 R,,y 图例 建筑物设计、降伏、极限地震力与韧性容量R - 6 - 1.1.3. 法规之设计地震力P d P Pe Pu Py Pd Δ Δy*ΔyΔe=FuΔyΔu 图例 法规设计地震力 P,ye上图为具韧性之建筑物侧力与位移之关系曲线，若定义、，并假,F,,uyP,ydPu定，P为弹性地震力，则由相似三角形之几何关系可得设计地震力为 ,1.4ePy Pe P,d1.4,Fyu 兹简略如下: - 7 - , 起始降伏地震力放大系数α:因构件设计皆隐含安全系数，因此设计地震力y 须放大倍之后，第一个断面才会降伏，α取决于控制断面的配筋或尺寸,yy 的垂直载重效应及地震效应的比例，第一个断面的降伏理论上是在众多断面 中地震效应比例最大者。经过统计及研究之后，RC建筑物强度设计法取 1=1.5、钢结构容许应力设计法取=1.2、钢结构极限设计法取=1.0、,,,yyy SRC极限设计法取=1.0。 ,y , 1.4:因构件不会同时一起降伏，在第一个断面降伏之后，侧力须逐渐上升才 能使构件断面一个接着一个降伏，最后到达极限状态时，保守估计侧力会上 升为1.4倍，所谓保守估计系指通常会超过1.4倍。 , 容许韧性容量R:将韧性用来抵抗设计地震(回归期475年之地震)时，亦须a 隐含安全系数，不可将韧性一次全部用完，只可使用到全部韧性容量的一部 份，称为容许韧性容量R，例如当建筑物的韧性容量R=4时，R可能为2.5aa 或3.0，其值从规范之规定。此外在最大考虑地震(2500年回归期之地震)时不 得超过全部的韧性容量R。 , 结构纟统地震力折减系数F:若为长周期之位移相等法则，则由定义可知u ;若为短周期之能量相等法则F,2R,1;极短周期F,Ruaua F=1.0(Question:1.4还有吗?);介于以上任二者之间以线性内插。 u 1 若依ACI 318-02或土木401-92草案新的载重组合系数及强度折减系数设计者取,=1.0。 y - 8 - 1.2. 耐震设计基本原则 耐震设计之基本原则为在中小度地震时保持在弹性限度内，设计地震时容许产生塑性变形，但韧性需求不超过容许韧性容量R，最大考虑地震时之韧性需求不超过韧性a 容量R。 所谓中小度地震、设计地震及最大考虑地震其回归期分别约为30年、475年及2500年;其50年之超越机率分别约为80%、10%、2%。 1.2.1. 基面之认定 基面系指地震输入于建筑物构造之水平面，或可使其上方之构造视为振动体之水平面。通常可订在地下室外墙顶面所在之楼层，无地下室外墙者则订在基础层。 1.2.2. 规则性与不规则性结构 任一结构可依其配置，区分为不规则性结构与规则性结构两类。 , 不规则性结构 , 立面不规则性结构 2, 劲度不规则性,软层(动) 软层者系指该层之侧向劲度低于其上一层之70%或其上三层平均劲 度之80%。 , 劲度不规则性,极软层 软层者系指该层之侧向劲度低于其上一层之60%或其上三层平均劲 度之70%，此种系统不被允许。 , 质量不规则性(动) 任一层之质量，若超过其相邻层质量的150%，称此建筑物具有质 量不规则性。屋顶下一层之质量大于屋顶层质量150%者，不视为 不规则。 , 立面几何不规则性(动) 任一层抵抗侧力结构系统之水平尺度若大于其相邻层者之130%以 上，视此建筑物具立面几何尺寸不规则性，但阁楼(塔屋)面积甚小 时，可不必考虑。 , 抵抗侧力的竖向立面内不连续性 抵抗侧力的竖向立面内错位距离超过构材长度者。 , 强度的不连续性,弱层 弱层为该层极限层剪力强度比值低于其上层比值的80%者。 2 括号内”动”表示应进行动力分析、”多”表示地震力输入方向应从多个方向输入而非仅从二主轴方向输入。 - 9 - , 平面不规则性结构 , 扭转不规则性(动、多) 在包含意外扭矩的地震力件用下，沿地震方向最大侧边层变位大于 两侧边平均层变位之1.2倍以上时，应视为具扭转不规则性。 , 具凹角性 结构及其侧力抵抗系统的平面几何形状具有凹角者，超过凹角部份 之结构尺寸大于该方向结构总长之15%以上者之谓。 , 横隔版不连续性 横隔版具有急遽不连续性或劲度不连续性，包含切角或开孔，其面 积超过全部面积50%以上者，或两层间有效横隔版劲度之变化超过 50%。 , 面外之错位性 侧向力传递之路劲具不连续性。 , 具不互相平行结构性系统(多) 就主要相互垂直主轴方向而言，竖向侧力抵抗构材不相互平行或对 称者。 , 规则性结构 在平面与立面上，或抵抗侧力的结构系统上，没有不规则性结构所具有的显 著不连续性。 - 10 - 1.3. 静力分析方法(94年7月版) 1.3.1. 适用范围 下列建筑物之耐震分析应采用动力分析方法: , 高度?50公尺或?15层之建筑物。 , 高度?20公尺或?5层之不规则性建筑物属于应进行动力分析者。 , 高度?20公尺或?5层，非全高度具有同一种结构系统者。 不须采动力分析者可采静力分析进行结构分析，地震力可假设单独分别作用在建筑物的两主轴方向上。 1.3.2. 最小设计水平总横力 构造物各主轴方向分别所受地震之最小设计水平总横力V依下式计算 PSIWeaD V,,1.4,F1.4,Fyuyu Sad其中因短周期结构与土壤互制后之阻尼比较高(约5%~14%)，得修正为Fu ,,Sad,,，则可得 ,,Fu,,m ,,ISaD,, V,W,,1.4,Fyu,,m 1.3.3. 工址设计水平谱加速度系数S aD S为工址水平向之设计谱加速度与重力加速度g之比值，由以下参数计算决aD 定: , 建筑物之基本振动周期T:依规范规定之经验公式计算，并得用其它结构力 学方法计算，但不得超过经验公式T之C倍。规范之经验公式有下列三codeU 者(H为基面至屋顶面高度，单位为公尺): n 3/4, SS建筑物: T,0.085Hcoden 3/4, RC、SRC、SS偏心斜撑建筑物: T,0.070Hcoden - 11 - 3/4, 其它建筑物: T,0.050Hcoden 在规范之解说中指出具有刚性非结构墙、剪力墙或斜撑构材之建筑物， 3/43/4。RC集合住宅应采用或其周期采用T,0.050HT,0.050Hcodencoden 3/4有所争议，结构技师公会也曾调查会员意见发函至内政T,0.070Hcoden 部营建署，营建署回函依建筑研究所之意见刚性非结构墙如果数量不多 3/43/4可同意采用。其实在暗示应采用，但不T,0.070HT,0.050Hcodencoden强制规定，最终结果还是由签证者自行负责。 D, 震区短周期设计水平谱加速度系数:代表工址所属震区在坚实地盘下，SS 设计地震作用时之短周期结构之5%阻尼谱加速度与重力加速度g之比值， D各震区中最小为0.5，最大为0.8。若=0.6，表示475年回归期地震发生SS - 12 - 时，基本振动周期T?T且阻尼比=5%的弹性结构，基面以上结构的平均加0 DD速度反应为0.6g，同时隐含地表加速度PGA=0.4=0.24g。用来表示等SSSS DD加速度段的谱加速度系数，本文中的图形若与值有关均采=0.6绘制。 SSSS D, 震区一秒周期设计水平谱加速度系数:代表工址所属震区在坚实地盘下，S1 设计地震作用时之一秒周期结构之5%阻尼谱加速度与重力加速度g之比 D值，各震区中(不含台北盆地)最小为0.3，最大为0.45。若=0.30，表示S1 475年回归期地震发生时，基本振动周期T为,秒且阻尼比=5%的弹性结 D构，基面以上结构的平均加速度反应为0.30g。用来表示等速度段的谱加S1 速度系数，等速度段与等加速度的周期分界点T可由定义得知0 DS0.31，台北盆地因为T超过1秒，规范条文另有不同的形式T,,,0.500D0.6SS3DD。本文中的图形若与值有关均采=0.3绘制。 SS11 , 地盘种类:若工址之地盘不是坚实地盘(第一类地盘)，谱加速度系数应再放 DDD大，应调整放大为工址短周期水平谱加速度系数，应调整SS,FSS1SDSaS DS0.3D1工址1秒周期水平谱加速度系数为。此时工址S,FST,,,0.511Dv0D0.6SS4放大系数F及F之规定如下图所示。 av , 近断层效应:若工址属近断层区域，则尚须考虑近断层效应，应再调整放大 DD为及。近断层调整因子F与F的值视那一个断S,NFSS,NFSav11DSAaSDVv 层及距离r有关，详细内容请参看规范条文。 3 规范直接制定台北一区~四区之T分别为1.60、1.30、1.05及0.85，在数学上台北一区至台北四0 区之S分别可取0.96、0.78、0.63及0.51;S分别可取1.28、1.04、0.84及0.68。 D1M1 4 台北盆地之F及F均为1.0，S=0.6、S=0.8。 avDSMS - 13 - DD有了S及S之后，可决定S为周期之函数，以=0.6、=0.30为例，三SSDSD1aD1S 种不同地盘之S与周期之关系如下图(红色部份为第一类地盘)及下列公式所示: ad - 14 - 在静力分析时，工址设计水平谱加速度系数于不得低于0.4S，以避免长周期建DS筑物的设计地震力过低。同时，长周期之建筑物，P-Δ效应较显著，在建筑物未降伏前，此效应会增加梁、柱的弯矩，在建筑物降伏后，此效应也会使韧性对耐震的效用变低，此亦为规范对长周期建筑物之设计地震力给予下限的另一原因。 1.3.4. 用途系数I 用途系数I依下列规定: , 第一类建筑I=1.5 地震灾害发生后，必须维持机能以救济大众之重要建筑物。 , 中央、直辖市及县(市)政府、乡镇市(区)公所之办公厅舍。 , 消防、警务及电信单位执行公务之建筑物。 , 国中、小学校之校舍。 , 教学医院、区域医院、省市立医院或政府指定医院。 , 发电厂、自来水厂与紧急供电、供水直接有关之厂房与建筑物。 - 15 - , 其它经中央主管机关认定之建筑物。 , 第二类建筑I=1.5 储存多量具有毒性、爆炸性等危险物品之建筑物。 , 第三类建筑I=1.25 下列公众使用之建筑物 , 教育文化类:幼儿园;各级学校校舍(第一类建筑物之外);集会 堂、活动中心;图书馆、数据馆;博物馆、美术馆、展览馆;寺 庙、教堂;补习班;体育馆。 , 卫生及社会福利类:医院、诊所(第一类建筑物之外);赡养、疗 养、扶养、教养场所;殡仪馆。 , 营业类:餐厅;百货公司、商场、超级市场、零售市场;批发量贩 营业场所;展售场、观览场;地下街。 , 娱乐业:电影院、演艺场所、歌厅;舞厅、舞场、夜总会;录像节 目播映、视听歌唱营业场所;保龄球馆。 , 工作类:金融证券营业交易场所之营业厅。 , 游览交通类:车站、航运站。 , 其它经中央主管机关认定之建筑物。 一栋建筑物如系混合使用，上述供公众使用场所累计楼地板面积超过三 千平方公尺或总楼地板面积百分之二十以上时，用途系数才需用1.25。 如一栋建筑物单种用途使用时，必须总楼版面积超过一千平方公尺，用 途系数才需用1.25。 , 第四类建筑I=1.0 其它一般建筑物。 1.3.5. 结构系统地震力折减系数F u D在设计地震时，仅能用到容许韧性容量R，当建筑物未降伏前之周期T?，Ta0 降伏之后可同时因周期拉长及阻尼比升高二项因素而降低地震力，适用于位移相等法 DD则，由错误～未找到引用源。1.1.3节之可知F=R。当0.6?T?0.2时视为降伏TTua00 后周期拉长仍然无法明显进入等速度段，仅能靠阻尼比升高一项因素而降低地震力， F,2R,1适用于能量相等法则，由错误～未找到引用源。1.1.3节之可知。当周期ua - 16 - DDD为0时视为完全为韧性取F=1.0。当0.2?T?0及?T?0.6区间时则以线性TTTu000内插计算。 当设计地震发生时，规范不希望韧性全被用尽，而只希望达到容许韧性容量R。a针对一般工址或近断层区域，允许非弹性位移达极限值之2/3;针对台北盆地，则因考虑其地震长周期之反复荷载周数较多，故仅允许非弹性位移达极限值之1/2。可推得结构系统容许韧性容量R与韧性容量R间之关系如下: a R,1一般工址与近断层区域:R,1， a1.5 R,1台北盆地:R,1， a1.5 1.3.6. 考虑短周期结构土壤互制之修正(S/F) adum 根据规范之解说，对短周期结构而言，因其与土壤互制后阻尼比较高，地震力需求会降低，所以根据S/F值之不同，取阻尼比为5%~14%左右，再依据规范第三章中adu 之短周期结构阻尼修正系数B，计算其折减后之S/F值，并依此于S/F设其上Saduadu限，以反应结构与土壤互制后阻尼比较高之现象。 规范之规定为S/F值小于0.3时不修正，超过0.8时取0.7倍，介于0.3~0.7之adu 间取以上二者之线性内插。在实务上建筑物结构只有在短周期部份的建筑物其S/Fadu值会略大于0.3而略有修正。至于何时会有S/F值大于0.8则是难以想象，那大概是adu - 17 - 位于强震区且毫无韧性的结构才会如此。 1.3.7. 避免中小度地震降伏之设计地震力 为避免韧性较佳之建筑物在地震不大时即产生降伏，最小设计水平总横力不得低 - 18 - 于 ,,IFSuad,,一般工址与近断层区域: *,VW,,4.2,Fyu,,m ,,IFSuad,,台北盆地: *,VW,,3.5,Fyu,,m 本节规定之目的在避免韧性较佳的建筑物在中度地震时即进入降伏状况，实务上R值超过4.0的建筑物会受此式控制设计地震力。以上之计算不须要考虑近断层效应N及N。 AV 1.3.8. 避免最大考虑地震崩塌之设计地震力 为避免建筑物在回归期为2500年的最大考虑地震下崩塌，地震设计最小总横力不得低于 ,,ISaM,, V,WM,,1.4,FyuM,,m 本节之计算与设计地震之计算完全雷同，原则如下 MDMD, 以2500年回归期之、取代475年之、，并据以计算2500年之SSSS11SS S。 aM ,,SaM,,, 以R取代R，并据以计算2500年之F及。 auM,,FuM,,m1.3.9. 地震力之竖向分配 最小总横力依下述竖向分配于构造之各层及屋顶。构造物顶层外加之集中横力Ft依下式计算: F,0.07TVt F不必大于0.25V;若基本振动周期在0.7秒以下，F可令为0。 tt 最小总横力V扣除F后之剩余部份，应依下式分配于构造物之各层之质量中t 心: VFWh，，,txxF ,xn Wh,ii,1i - 19 - 其中W为第x层之建筑物重量，h为第x层距基面之高度，亦即分配之权重为xx 该楼层之质量×高度。 1.3.10. 建筑物地下部份设计水平地震力 建筑物地下各层(含一楼版)施加之设计水平地震力为该层静载重乘以该层深度对应之水平震度K。水平震度K依下式计算: H,, K,0.11,SI,,DS40,, 其中H为自地表面往下算之深度(公尺)，可以不必大于20。本部份的地震力在实务上因地下室外墙具有很大的面内劲度而对整体结构之设计没有太大的影响。 1.3.11. 意外扭矩 为计及质量分布之不确定性，各层质心之位置应由计算所得之位置偏移与地震力垂直方向尺度百分之五。上述质心作移所造成扭矩称意外扭矩。 1.3.12. 容许层间相对位移角 ,,IFS5uad,,在地震力作用下，每一楼层与其上、下邻层之相对侧向位移除,VW,,4.2Fu,,m 以层高，即所谓层间相对侧向位移角应有所限制，其值不得超过0.005。 计算位移时应计及平移与扭转位移。若能证明非结构构材能承受较大层间变位而不致产生影响生命安全之破坏时，上述限制可酌予放宽。 1.3.13. 建筑物之间隔 为避免地震时引起的变形造成邻栋建筑物间的相互碰撞，建筑物应自留设计地震 ,,ISaD,,力作用下产生位移之倍。0.6的由来系考虑相邻两栋最0.6，1.4,RV,Wya,,1.4,Fyu,,m 大位移同时发生且反向之机率不高。若设计地震力由中小度地震之V*或最大考虑地震之V控制时应加以适当换算。 M 5 本地震力与中小地震力相比在于分母少了α，也就是表示当中小度地震(回归期约30年)发生时y 不希望非结构构材即产生破坏而影响使用性及生命安全或常常需要维修。 - 20 - 1.4. 静力分析方法(86年7月版) 1.4.1. 适用范围 下列建筑物之耐震分析可采用静力分析方法: , 建筑物高度小于50公尺且未达15层之规则性建筑物。 , 建筑物高度小于21公尺且不超过7层之不规则性建筑物。 以静力分析进行结构分析时，地震力可假设单独分别作用在建筑物的两主轴方向上。 1.4.2. 最小设计水平总横力 构造物各主轴方向分别所受地震之最小设计水平总横力V依下式计算 ZICW V,1.4,Fyu 6其中C/F可不必大于1.0。 u 1.4.3. 震区水平加速度Z 震区水平加速度系数Z代表工址所属震区回归期475年地震地表加速度与重力加速度g之比值。 台湾地区划分为地震一甲区(Z=0.33)、地震一乙区(Z=0.28)、地震第二区(Z=0.23)、地震三区(Z=0.18)、金门(Z=0.20)、马祖(Z=0.15)。 九二一大地震之后，内政部修正全台震区仅分为地震甲区(Z=0.33)及地震乙区(Z=0.23)二区。 1.4.4. 用途系数I 用途系数I依下列规定: , 第一类建筑I=1.5 地震灾害发生后，必需维持机能以救济大众之重要建筑物。 , 第二类建筑I=1.5 储存多量具有毒性、爆炸性等危险物品之建筑物。 , 第三类建筑I=1.25 6 虽然规范有此规定，但仍有不同意见认为不应设上限。 - 21 - 规范所规定或经中央主管机关指定之供公众使用之建筑物。 , 第四类建筑I=1.0 其它一般建筑物。 1.4.5. 工址正规化加速度反应谱系数C 工址正规化加速度反应谱系数C随建筑物基本振动周期T与地盘种类而改变如下 表所列示: 极短周 较短周期 短周期 中周期 长周期 期 第一0.333,T,1.315 T,0.030.03,T,0.150.15,T,0.333T,1.3151.2类地 C,C,1.0C,12.5T，0.625C,2.5C,1.02/3盘 T第二 0.465,T,1.837 T,0.030.03,T,0.150.15,T,0.465T,1.8371.5类地 C,C,1.0C,12.5T，0.625C,2.5C,1.02/3盘 T第三 0.611,T,2.415 T,0.030.03,T,0.20.20,T,0.611T,2.4151.8类地 C,C,1.0C,8.824T，0.7325C,2.5C,1.02/3盘 T 1.65,T,3.3台北 T,0.030.03,T,0.20.20,T,1.65T,3.33.3 C, C,1.0C,5.882T，0.824C,2.0C,1.0盆地 T台北 1.32,T,3.3 盆地 T,0.030.03,T,0.20.20,T,1.32T,3.33.3 C, C,1.0C,8.824T，0.7325C,2.5C,1.0(921T后) - 22 - 3.5 3.0 2.5水平方向正規化加速度反應譜Ch反應譜值Ch 3.0 2.0台北盆地(C=2.5)2.5台北盆地(C=2.0) 第三類地盤 1.52.0第二類地盤 第一類地盤 1.5 1.0 1.0 0.50.5 水平向基本振動週期T(sec)h 0.00.0 地盘分类除台北盆地区域外，余依工址地层周期T决定之。T小于0.2者为第GG3.5 一类地盘(坚实地盘)。T介于0.2至0.6之间者为第二类地盘(普通地盘)。T大于0.6GG 者为第三类地盘(软弱地盘)。 3.0 1.4.6. 结构系统地震力折减系数F u 結構系統水平向地震力折減系數F值(Ra=2.5)2.5uhFuh 3.0 2.02.5 2.01.5台北盆地 第三類地盤1.5第二類地盤1.0第一類地盤1.0 0.50.5 水平向基本振動周期T(sec)h0.00.0 - 23 - 3.5 3.0 /F)(Chuhm2.5水平向(C/F)值,適用於Ra=2.5huhm1.2 台北盆地(C=2.5)2.01.0台北盆地(C=2.0) 第三類地盤 0.8第二類地盤1.5 第一類地盤 0.6 1.0 0.4 0.50.2 水平向基本振動週期T(sec)h 0.00.0 1.4.7. 避免中度地震降伏之设计地震力 为避免韧性较佳之建筑物在地震时过早产生降伏，最小设计水平总横力不得低于 ,,ZIFCu,,* ,VW,,3.5,Fyu,,m 本节规定之目的在避免韧性较佳的建筑物在中度地震时即进入降伏状况，F值超u过2.5的建筑物会受此式控制设计地震力。 1.4.8. 地震力之竖向分配 最小总横力依下述竖向分配于构造之各层及屋顶。构造物顶层外加之集中横力Ft 依下式计算: F,0.07TVt F不必大于0.25V;若基本振动周期在0.7秒以下，F可令为0。 tt 最小总横力V扣除F后之剩余部份，应依下式分配于构造物之各层之质量中t 心: VFWh，，,txxF ,xn Wh,ii,1i 其中W为第x层之建筑物重量，h为第x层距基面之高度，亦即分配之权重为xx - 24 - 该楼层之质量×高度。 1.4.9. 建筑物地下部份设计水平地震力 建筑物地下各层(含一楼版)施加之设计水平地震力为该层静载重乘以该层深度对应之水平震度K。水平震度K依下式计算: H,, K,0.251,ZI,,40,, 其中H为自地表面往下算之深度(公尺)，可以不必大于20。 1.4.10. 意外扭矩 为计及质量分布之不确定性，各层质心之位置应由计算所得之位置偏移与地震力垂直方向尺度百分之五。上述质心作移所造成扭矩称意外扭矩。 1.4.11. 建筑物之间隔 为避免地震时引起的变形造成邻栋建筑物间的相互碰撞，建筑物应自留设计地震力作用下产生位移之倍。0.6的由来系考虑相邻两栋最大位移同时发生且0.6，1.4,Rya 反向之机率不高。 - 25 - 2. ETABS 6版结构分析软件 根据建筑技术规则建筑构造编第七条规定，使用电子计算器程序必须先经主管建筑机关备案。在内政部九十年一月十五日(台九十内营字第九?八二一七五号)文所核定备案的十八种程序中，ETABS 6版系适用于建筑物结构分析设计国内目前使用较普遍的程序。 本章节中将简介ETABS 6版的基本功能及输入数据，本文介绍包含大部份常用但非全部的ETABS 6版基本功能及输入数据，更详细的数据应参考ETABS使用者手册及相关手册。本章节中也加入了笔者个人的批注及看法。 图例:内政部电子计算器程序核准文部份内容 - 26 - 2.1. ETABS 6版术语及技术 为了正确使用ETABS软件、了解ETABS软件的各项假设、数据、术语及技巧等是必要的。 2.1.1. ETABS 构架(ETABS Frames) ETABS软件视建筑结构系统为一或数个构架在各楼层以楼版相连接而成。每个构架基本上系由垂直的柱子、水平的梁所组成，也可能含结构墙、及斜撑等杆件。 就结构分析而言，定义每个结点(node)的坐标是必须的，ETABS的坐标，水平坐标(X、Y)的由柱线(column lines)定义，垂直坐标(Z)由楼层高度定义(BASELINE为0)。 柱杆件仅能存在已定义过的柱线及楼层。梁跨(beam bay)定义为任2个不同柱线之间的连接，梁杆件仅能存在已定义过的梁跨及楼层。接头(joint)定义为柱线与楼层的交点。 除非建筑结构由大量相同的典型构架所组成，ETABS手册建议结构应以一个构架来建立分析。 2.1.2. ETABS楼版(ETABS Floor Diaphragms) ETABS 6版的楼版有二种，刚性楼版(rigid diaphragms)与柔性楼版(flexible floor elements)。水平的刚性楼版可存在任何楼层，其面内劲度(in-plane stiffness)为无限大，但面外劲度(out-of-plane stiffness)为0，同一楼层可同时存在一个以上的不同刚性楼版。 当柱线在某楼层与刚性楼版连接时，则该结点仅能有自己的Z平移、及绕X、Y轴旋转的3个自由度，而X、Y平移及绕Z轴旋转由刚性楼版之平移及旋转决定;ETABS也充许设定个别柱线在各楼层与刚性楼版的连接或分离，若柱线在某楼层未与刚性楼版连接，则在该楼层该柱线可有自己的X、Y、Z平移及绕X、Y、Z轴旋转等共6个位移自由度。 当ETBAS 6版进行动力分析时，其所考虑的质量仅有刚性楼版的质量及与刚性楼版相连接的构件所配置的质量，任何未与刚性楼版连接的柱线的相关杆件的质量并不会为ETABS所考虑。若有必要进行动力分析且同时又要考虑柔性楼版的劲度来反应建筑物的不规则时，结构应以一连串的刚性楼版与柔性楼版来模拟。 2.1.3. 多少位移自由度? 有限元素分析时，最花时间运算的部份在于求解一线性方程组，若未特别使用数学技巧时，须解一满矩阵，所需运算量正比于未知数(位移自由度)数目的3次方;若使用数学技巧解稀疏矩阵时，所需运算时间至少正向变动于未知数数目的2次方以上。 只要误差在可接受之范围，使用分析软件的设计者或软件本身常简化所分析的问 - 27 - 题以求较快得到解答。在本小节的说明中均假设每一楼层存在且仅存在一块刚性楼 版。 , 建筑结构物之有限元素分析，通常每一个独立之结点(node)可有自己的X、Y、Z平移(translation)及绕X、Y、Z轴旋转(rotation)等共6个位移(displacement)自由度(degree of freedom)，若某一楼层有N个结点，则该楼层共具有6N个位移自由度(未知数)。 , 在RC建筑物结构物分析时，常将楼版视为面内劲度为无限大之刚性楼版，与刚性楼版相连接的结点之X、Y平移及绕Z轴旋转受到刚性楼版的束制(constrain)，每一个结点之自由度仅剩Z平移、及绕X、Y轴旋转的3个自由度，再加上刚性楼版本身之X、Y平移及绕Z轴旋转之3个自由度，整个楼层之位移自由度共有3N+3。与未束制时相比，所需运算量约在25%以下。刚性楼版之假设，若建物平面不是很狭长或很不规则，尚可算是接近事实。 , 侧向动力分析时，ETABS 6版更进一步将建筑结构物简化成所谓的剪力屋(shear building)或称为剪力构架(shear frame)，也就是 , 质量集中在刚性楼版。 , 结构之侧向劲度(lateral stiffness)完全由刚性楼版之水平向的3个位移自 由度(X、Y平移、绕Z轴旋转)决定，其它所有构件绕X、Y轴旋转之劲 度在计算侧向劲度时全部予以忽略，亦即柱子的 EI,EI,2323,,,,变成，即剪力M,,，,，M,2,,,,abababLLLL,,,, ，MM12EIabba。其它所有构件沿Z轴平移之位移自由度在计,,,V3LL 算侧向劲度时全部予以静态浓缩(static condensation)而消除掉 (eliminated)。 在此假设之下，侧向动力分析时每一楼层之位移自由度只有『3』个，若有M层楼，则振态(mode shape)共有3M个。忽略θ、θb即代表梁及楼版系a 统的挠曲(flexure)行为相对于柱子是刚性(rigid)或无限劲度(infinitely stiff)，但此假设与事实不符，低楼层(例如3层楼透天厝)的梁挠曲劲度虽可能大于柱子，但相对值并非很大;而高楼层柱子的挠曲劲度是比梁还大的。 之所以要假设为剪力屋构架，系因为动力分析时须求解特征值(eigenvalue)及其相对应之特微向量(eigenvector)，所须求解之特微值数目即为未知数(位移自由度)之数目(假设为Q)，数学上为求解Q次之多项方程式或Q×Q方阵行列式值(determinant)为0之数值方法，不论数值技巧多么高明、所须运算量 23皆正比于Q至Q、若不做剪力屋之简化，Q将变为未简化的(2N+3)/3倍。 剪力屋之假设与动力分析结果虽然与真实行为有所差距，但因其简化后的结 - 28 - 构劲度较大，通常会导致较短的周期及较大的反应(基层剪力Baseshear)，以 较大的基层剪力并适当分配至各楼层作为设计依据是安全的，就安全角度而 言以剪力屋模式来分析并据以设计并无不可。 2.1.3.1. 静态浓缩 动力分析之运动方程式可写成下式(为方便说明，假定没有阻尼) ，，m0ukkuf(t)，，,,，，,,,,HHHHHHVH，, ,,,,,,,,,,，，0mukku0VVVVHVVV,,，，,,，，,, 在上式，可将水平及铅直分开写为 ，， 水平方向 mu，ku，ku,f(t)HHHHHHHVV ，， 铅直方向 mu，ku，ku,0VVVVHHVVV ，，因水平地震时，铅直向因而产生之位移加速度相对很小，故可视为成mu,0VVV ,1立，由铅直方向可推得，代入水平方向可得 u,,kkuVVVVHH ,1，， ，，mu，k,kkKu,f(t)HHHHHHVVVVHH 浓缩劲度矩阵(condensed stiffness matrix)即为 :,1 k,k,kkkHHHHHVVVVH 经静态浓缩后，动力分析可写为仅含水平方向自由度之运动方程式 :，， mu，ku,f(t)HHHHHH 2.1.4. ETABS载重状态及载重组合(ETABS Load Conditions and Load cases) 载重状态(load conditions)定义为ETABS内部所分析的个别独立载重，包括3个垂直载重状态(I、II、III)、3个静态侧向载重状态(A、B、C)、及2个动力侧向载重状态(D1、D2)。垂直向的动力载重状态在ETABS 6版中并未提供。 - 29 - 载重组合(load cases)为载重状态的权重组合，不同于载重状态的8个限制，载重组合之数目并没有限制。载重组合对设计者最大用处是各杆件之内力(如轴力、弯矩、剪力、扭矩等)会按载重组合之定义输出至文字文件etabsfile.FRM，若设计者并非使用ETABS所附的如CONKER、STEELER、WALLER等后处理软件，而系使用其它后处理软件来设计杆件，etabsfile.FRM为唯一方便取得杆件内力的管道。 真正的载重组合可在后处理软件时定义，故建议在ETABS分析中的载重组合只取各载重状态之单一值即可，亦即最多8组。 2.1.5. 刚域(Rigid Zone) 所有建筑物结构的构件都具有限的尺寸、且与其跨度相比并非小至可以忽略，一般相信梁与柱相交的梁柱接头的刚域(rigid zone)内是没有显著的挠曲及剪力变形，大部份以心至心(center to center)为假设的结构分析其劲度矩阵并不符合实际情形，可能高估变位及构件内力。 ETABS 6版会自动考虑梁、柱杆件相接合的情形而计算刚域的大小，并修正劲度矩阵进行结构分析。 2.1.6. P-Delta Effects 在结构分析中，因侧向位移及垂直载重而产生的二次弯矩称之为P-Delta效应(P-Delta effects)，ETABS 6版软件可考虑P-Delta效应而将其反应在几何劲度修正(geometric stiffness correction)。但ETABS 6版无法反应模拟大侧位移之P-Delta效应，例如隔震建筑物之分析，诸如此类分析须以人为方式将二次弯矩加在隔震层上下楼层的接头中。 设计良好的建筑结构其二次效应很少超过一次效应的10%，系统不良的二次效应可能很大，甚至造成不稳定的结构，不稳定的结构在ETABS的结构分析过程中就会产生奇异(singularity)的错误中断，提醒设计者必须就结构系统加以改善。 2.1.7. 刚心及质心(Center of Rigidity and Center of Mass) 材料力学中的断面有所谓的剪力中心(shear center)，当断面合力不经过剪力中心时就会引起断面扭转。同理，当侧力不经过楼层刚心时也会引起楼层的扭转偏心(torsional eccentricity)，动力分析时楼层刚性版的质心(center of mass)若未与刚心重合，同样会引起扭转偏心。 早期楼层之刚心(center of rigidity)定义在仅有一层楼时，侧力不会引起楼层扭转之平面位置。在多楼层时由于楼层与楼层之间会有交互作用，因此广义的某楼层刚心定义为其它各楼层均无侧力时，该楼层侧力不会引起该楼层扭转之作用平面位置(但可能引起其它楼层扭转)。刚性楼版在各楼层的刚心位置的计算是由ETABS软件自动完成的，但刚性楼版质心的位置常由设计者指定。 - 30 - 2.2. ETABS杆件(ETABS Elements) 2.2.1. 柱杆件(Column Element) , 柱杆件(column element)仅能垂直地存在柱在线的各楼层，其全长为该楼层之 高度。 , 柱杆件的上、下端点在主、次轴的挠曲上可以呈连续(continuous)或铰接 (pinned)。 , 柱杆件可为定断面(prismatic)或变断面(non-prismatic)。 , 柱杆件的效应为轴向(axial)、剪力(shear)、挠曲(bending)及扭转(torsional)的 变形(deformation)及相对应内力。 , 柱杆件的自重(self-weight)以楼层至楼层(story to story)间的全长为基础，并平 均分配至上、下二端。 , 柱杆件的质量(self mass)以楼层至楼层间的全长为基础，并平均分配至上、下 二端。 2.2.2. 梁杆件(Beam Element) , 梁杆件(beam element)仅能存在于已定义的梁跨的任何楼层上，梁通当为水 平，但ETABS 6版可允许梁倾斜1层楼，可用于模拟斜屋顶的梁。 , 梁杆件的二端点在主、次轴的挠曲上可以为固接(fixed)或铰接(pinned)，设定 成部份朿制(partially restrained)也是允许的。 , 梁杆件可为定断面(prismatic)或变断面(non-prismatic)。 , 梁杆件可有刚域来修正劲度，刚域的大小由ETABS自动计算，两端点的内 力系以刚域外的支承面为基准而非接头中心。 , 梁杆件的效应为轴向(axial)、剪力(shear)、挠曲(bending)及扭转(torsional)的 变形(deformation)及相对应内力。轴向、次轴剪力、及次轴挠曲效应只有在 梁的二端点不属于同一刚性楼版才会显现出来，否则均为0。 , 梁杆件的自重(self-weight)以分布荷重的形式存在于梁的净跨长。 , 梁杆件的质量(self mass)以分布在梁的净跨长，并平均分配至左、右二端。 , 梁杆件上可以施加平行于梁主轴方向载重，亦即梁为水平时，载重为铅直。 2.2.3. 柔性版杆件(Floor Element) , 柔性版杆件(floor element)仅能存在于已定义的柔性版跨(floor bay)的任何楼层 - 31 - 上，柔性版通常为水平，但ETABS 6版可允许柔性版倾斜1层楼。柔性版跨 须定义在3或4个柱线之间。 , 柔性版上可定义间距相等的小梁(equally spaced secondary beams)，并可将版 的垂直载重自动移转到临接的梁杆件。 , 柔性版杆件的内力系输出在接头(joint)且以结点力(nodal force)的方式呈现。 , 柔性版杆件的劲度只有面内膜劲度(in-plane membrane stiffness)，且只有在柔 性版的结点不同时属于同一刚性版时才为有效，柔性版杆件的面内劲度可具 有正交(orthotropic)的方向性。柔性版杆件的面外劲度为0。 , 计算，两端点的内力系以刚域外的支承面为基准而非接头中心。 , 柔性版杆件的自重以均布的形式存在，并会分配至结点或邻近的梁杆件。 , 柔性版杆件的质量以均布的形式存在，并会分配至结点或邻近的梁杆件。 , 柔性版杆件上可以施加垂直载重及侧向载重。 2.2.4. 斜撑杆件(Brace Element) , 斜撑杆件(brace element)存在任意两柱线及任意两楼层间的垂直平面上。 , 斜撑杆件的上、下端点在主、次轴的挠曲上可以呈连续(continuous)或铰接 (pinned)。 , 斜撑杆件必须为定断面(prismatic)。 , 斜撑杆件没有刚域，杆件内力之输出为在上、下二端点之位置。 , 斜撑杆件的效应为轴向(axial)、剪力(shear)、挠曲(bending)及扭转(torsional) 的变形(deformation)及相对应内力。 , 斜撑杆件的自重(self-weight)以楼层至楼层(story to story)间的全长为基础，并 平均分配至上、下二端。 , 斜撑杆件不能输入载重，因此斜屋顶梁必须以斜梁模拟。 2.2.5. 隔板杆件(Panel Element) , 隔板杆件(panel element)可存在任意两柱线的两连续楼层之间。 , 隔板杆件可在两端另外配置墙墩(piers)。 , 隔板杆件必须为定断面(prismatic)。 , 隔板杆件没有刚域，其劲度以楼层高度及两柱线间之全距为计算基准，不受 其上下左右之梁杆件及柱杆件之影响。 , 相连接的隔板杆件可以组合成墙(wall)，并且以剪力墙(shear wall)的形式呈现 - 32 - 其内力，也就是说其挠曲是垂直向的，剪力是水平向的。墙的效应如轴向 (axial)、剪力(shear)、及挠曲(bending)的变形(deformation)及相对应内力是以 墙重心所在位置为准。 , 隔板杆件的劲度系建立在薄膜有限元素(finite element membrane)，只有面内 劲度，但墙墩可提供额外的轴向、扭转及面外挠曲的劲度。隔板杆件面内劲 度的形成包含了扭转劲度，因此可与相连接的柱、梁、斜撑等杆件形成弯矩 之连续，不须要人为的修正杆件的配置，例如刚性梁(rigid beam)。 , 隔板杆件的自重(self-weight)以楼层至楼层(story to story)间的全长为基础，并 平均分配至隔板的四个结点。 , ETABS手册警告并建议平面上看起来细长的柱子不要用隔板杆件来模拟，否 则与其相连接的柱、梁等杆件在连接端的固接状态(fixity)并不正确，而且对 挠曲而言，隔板杆件过于刚劲(stiff)。 2.2.6. 连杆杆件(Link Element) , 连杆(link element)可存在任意两接头(joint)之间。 , 连杆的二端点在主、次轴的挠曲上可以呈连续(continuous)或铰接(pinned)。 , 连杆直接以整个连杆之劲度(total stiffness properties)来定义而非定义在断面性 质上。 , 连杆可为线性或非线性。 , 连杆的内力输出在两端点的局部坐标。局部坐标若连杆为垂直，则以柱杆件 视之;若为水平，则以梁杆件视之;其它情形，则以斜撑杆件视之。 , 连杆没有自重(self-weight)及质量。 2.2.7. 接地弹簧杆件(Spring Element) , 接地弹簧(spring element)之一端可存在BASELINE除外的任意接头(joint)，另 一端为接地。 , 接地弹簧直接以三个方向的弹簧常数(spring constant)定义其劲度。 , 接地弹簧可为线性或非线性。 , 接地弹簧的内力输出在两端点的局部坐标系统。 , 接地弹簧没有自重(self-weight)及质量。 - 33 - 2.3. ETABS 6版输入数据文件 ETABS的输入资料文件为自由格式(free format)，除了每一列尾部的0可以省略外，任何资料为0时都必须输入，ETABS限制每一数据列的数据不得超过80个字符，若某一列所须数据之个数或位数较多而无法在80个字符之内输入完毕时，可在列尾加注，则下一列会被视为同一列输入数据。任何第一字段为的列“\”“$”均会被视为批注列(comment line)，若$出现在数据列的某处，则其后的内容均被视为批注(comment)。 在本文接下来的ETABS输入数据说明中，会尽量先附一段范例，再加以解说。 2.3.1. Main Control Data 2.3.1.1. Program Name and Version $ 1. Main Control Data $ 1.a Program Name and Version ETABS 6.0 如上表所列示，请输入ETABS 6.0。 2.3.1.2. Heading Data $ 1.b Heading Data STRUCTURAL ANALYSIS FOR BM54 2001 7/27 17:30 DEAD,LIVE,LATERAL FORCE ANALYSIS (FORCE-KN MASS-TON LENGTH-M TIME-SEC) Heading data共有二列，每列至多可有70字符，这两列的内容会出现在ETABS报表的每一页。上表所列示为参考内容。 2.3.1.3. Control Data $ 1.c Control Data $------------------------------- CONTROL DATA ----------------------------- $ N N N N N N N N N N N N N N I I I I I I I $ S M D T M L P M C B F B P S L D S P R S U $ T D F F A D E A P P P R P P A Y T D G L N $ S R T P T N D F I $ S T $ : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 7 4 1 1 0 5 21 12 9 11 0 1 3 13 1 0 0 1 0 1 3 Control data为一数据列，各变量依序说明如下: , NST:不包含BASELINE的楼层总数。 , NMD:刚性楼版的最大编号。 , NDF:具不同性质及载重的构架数，建议值1。 , NTF:全部的构架数，建议值1。 - 34 - , NMASS:建议值0，表示不由ETABS自行计算质量相关数据;若>0时，则 表示由ETABS自行计算质量相关数据时共有NMASS种质量分布形式，请 参考ETABS 6版使用手册。 , NLD:载重组合(load cases)的组数。 , NPER:动力分析时，所欲产生的振态及周期总数，此数值至多为实际具有 质量及杆件相连的刚性楼版总数的3倍。 , NMAT:材料性质资料数，至少为1。 , NCP:柱断面性质资料数。 , NBP:梁断面性质资料数。 , NFP:柔性版性质资料数。 , NBRP:斜撑断面性质资料数。 , NPP:隔板断面性质资料数。 , NSP:接地弹箕及连杆性质资料数。 , ILAT:静态侧向分析指针，建议值1表示由使用者定义指定侧向载重，其它 值请参考ETABS 6版使用手册之说明。 , IDYN:动力侧向分析指标， , = 0:不做动力分析。 , = 1:仅作振态及周期分析。 , = 2:反应谱分析。 , = 3:线性历时分析。 , = 4:非线性历时分析。 , IST:结构类型指针，建议值0。 , = 0:三度空间，刚性楼版可绕铅垂轴旋转。 , = 1:二度空间，仅能在宇坐标之X-Z平面位移。 , = 2:二度空间，仅能在宇坐标之Y-Z平面位移。 , = 3:三度空间，但刚性楼版无法绕铅垂轴旋转。 , IPD:P-Delta分析指标，建议值1表示含P-Delta分析，0表示不含P-Delta 分析。但采历时动力分析时，若弹簧之水平向劲度太小或侧向位移太大，则 可能造成发散无法收敛，此时应改成不含P-Delta分析，二次弯矩则以joint load方式补正。 , IRGD:接头刚域指标，RC、SRC构造参考值0表示刚域不折减;SS构造参 考值2表示刚域折减50%;1、3、4分别表示刚域折减25%、75%、100%。 刚域折减100%(IRGD=4)表示没有刚域，为心至心的结构分析。不论IRGD 为多少，梁柱构件内力均是取接头面外之断面处的内力。 , ISLF:构架自重计算指标，建议值1表示构架自重由ETABS自行计算并计 入载重状态I。 , IUNIT:输入数据的单位系统，建议值3表示为SI制，力量及荷重为仟牛顿 KN、质量为公吨TON、长度为公尺M、时间为秒SEC。IUNIT=3可以与 - 35 - CSI本身的ETABS的后处理软件(CONKER、STEELER、WALLER)接轨， 并可正确地反应P-Delta效应及动力分析。若设计者习惯或后处理软件指定 力量及载重之单位为吨重tf者，因为ETABS 6版并无该选项，则此时IUNIT 必须设定为0，表示由使用者负责其输入数据在各单位间是协调一致的 (consistent set of unit)、而为了使P-Delta分析及动力分析都能正确无误，当 采用力量及载重为吨tf时，质量之数值必须采用ton/G，其中标准实验值 G=9.80665，也就是说若质量为100公吨，则在ETABS中须输入 100/9.80665=10.19716，此一新单位可模拟于英制的惯性质量slug。(P.S.在英 制中质量有重力质量pound mass及惯性质量slug双轨单位，公制没有，但并 不表示公制不能没有双轨，上述的ton/G是具有物理意义的，只是没有适当 的单位名称而已。)。 单位一致性对于分析结果之重要性说明如下表，其中以动力分析若发生错误 所造成之结果最为严重，若无把握时，建议采用本软件自动转至ETABS时 的IUNIT=3。 物理式 说明 动力分析时，建筑物之周期会影响反应之大小，而周MT, 期又与建筑物之质量及结构劲度有关，如果M与K之K 单位不能配套时，得到错误的周期，所得的分析结果 将是错的离谱，其反应在设计上的结果不是很不安全 就是很不经济。 F,MA 地震历时分析时，加速度与质量的乘积为惯性力。若 单位不一致时可能造成惯性力为KN但其它载重却为tf 之荒谬结果。 W,MG在作P-Delta分析时，垂直力之计算系取质量M与重力 加速度G之乘积。若单位不一致会得到不正确的P- Delta效应。 F,K, 劲度K、位移Δ与力F之关系如左式，若单位不一致， 会得到不正确的位移或杆件内力，不正确的侧位移也 会导致不正确的二次效应。 2.3.1.4. Miscellaneous Parameters $ 1.d Misscellaneous Parameters $ GRAV EVT CUT PDFAC PROFILE 9.8066 0.0001 0.0000 1.0000 , GRAV:重力加速度值，当IUNIT=3时，标准实验值为9.80665。 , EVT:动力分析计算特征值时，在反复试算中周期的容许变化误差，ETABS 内定值为0.0001。 , CUT:在作振态分析时，若短周期己低于CUT，则停止计算特征值的程序， 因现今计算机速度已足够快，参考值0表示将所有NPER个振态全求出来。 - 36 - , PDFAC:当进行P-Delta分析时，P-Delta效应的缩放因子，ETABS内定值为 1。 , PROFILE:使用者定义断面数据库的文件名称，例如AISC.PRO，本资料通 常留空。 2.3.2. Story Data $ 3. Story Data $ SID SH NDIA $ ND IMST DMASS DMMI XM YM DKX DKY DKR RF 3.000 1 4 0 23.18 260. 17.01 2.73 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 R1 3.200 1 3 0 174.63 6673. 13.33 4.65 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 5F 3.200 1 2 0 234.78 13184. 10.58 4.63 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 4F 3.200 1 2 0 237.97 13064. 10.58 4.61 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3F 3.200 1 2 0 237.21 13053. 10.57 4.61 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 2F 3.400 1 2 0 229.29 12496. 10.49 4.58 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 1F 3.000 1 1 0 296.53 14702. 9.74 4.70 0.10E+31 0.10E+31 0.10E+31 由上至下，每一楼层一组数据，共NST组数据，说明如下: 2.3.2.1. Control Data , SID:楼层识别符号，至多8个字符。 , SH:楼层之高度。 , NDIA:该楼层质量不为0或外部楼版劲度不为0的刚性楼版总数。 2.3.2.2. Diaphragm Data Lines 共NDIA列，每一列定义一刚性楼版之数据。 , ND:刚性楼版编号，不得小于1，也不得大于NMD。 , IMST:刚性楼版质量计算方式，建议值0表示由在同列中后续的资料 DMASS、DMMI、XM、YM等数据指定，若>0表示由ETABS自行计算， 请参考ETABS 6版使用手册。设计者应注意DMASS、DMMI、XM、YM等 数据仅指定刚性楼版的质量有关资料，而在实际分析时，若有其它杆件连接 到与该刚性楼版连接的接头，其分配到该接头的质量会被ETABS自动再加 到该刚性楼版中，而重新计算DMASS、DMMI、XM、YM等数据。故前处 理软件设计者应就其软件在计算刚性楼版之质量数据时，是否已计入其它杆 件之质量，而决定在材料性质中单位质量之指定与否。 , DMASS:本刚性楼版的质量。 , DMMI:本刚性楼版对质心的质量二次矩(转动惯量)。 - 37 - , XM、YM:质心之坐标。 , DKX、DKY、DKR:刚性楼版的接地弹簧沿X、Y及绕Z轴的弹簧常数， 接地弹簧作用在质心上。此数值可用来模拟地下室的土壤弹簧。 2.3.3. Material Property Data $ 4. Material Property Data $ MID MTYPE E U W M ALPHA DP1 DP2 DP3 DP4 1 C 2.13E7 0.200 23.55 0.000 1.0E-5 4.12E5 2.06E4 2.75E5 $ fc=210 2 C 2.13E7 0.200 0.00 0.000 1.0E-5 4.12E5 2.06E4 2.75E5 $ fc=210 3 W 2.13E7 0.200 23.55 0.000 1.0E-5 4.12E5 2.06E4 2.75E5 $ fc=210 4 C 2.30E7 0.200 23.55 0.000 1.0E-5 4.12E5 2.40E4 2.75E5 $ fc=245 5 C 2.30E7 0.200 0.00 0.000 1.0E-5 4.12E5 2.40E4 2.75E5 $ fc=245 6 W 2.30E7 0.200 23.55 0.000 1.0E-5 4.12E5 2.40E4 2.75E5 $ fc=245 7 C 2.46E7 0.200 23.55 0.000 1.0E-5 4.12E5 2.75E4 2.75E5 $ fc=280 8 C 2.46E7 0.200 0.00 0.000 1.0E-5 4.12E5 2.75E4 2.75E5 $ fc=280 9 W 2.46E7 0.200 23.55 0.000 1.0E-5 4.12E5 2.75E4 2.75E5 $ fc=280 10 S 2.00E8 0.300 76.97 0.000 1.2E-5 2.35E5 $ CNS SM400 and A36 11 S 2.00E8 0.300 76.97 0.000 1.2E-5 3.20E5 $ CNS SM490 and A572 Gr50 12 S 2.00E8 0.300 76.97 0.000 1.2E-5 4.50E5 $ CNS SM570 本段数据中，DP1至DP4为设计参数，ETABS 6版的后处理软件如CONKER、STEELER、WALLER等会使用到该参数，若设计者系用其它后处理软件，则可不填该数据。 , MID:材料编号，由1开始至NMAT。 , MTYPE:S、C、W、M、O分别表示Steel、Concrete frames、Concrete Wall、Masonry、及Other。 , E:弹性模数。 , U:包松比。 , W:单位体积的重量。 , M:单位体积的质量。 , ALPHA:热膨胀系数。 , DP1:当MTYPE=S时，为钢材的降伏应力;当MTYPE=C、W、M时，为 主钢筋的降伏应力。 , DP2:当MTYPE=S时，为强制指定的钢材的主轴容许应力，建议此数值为 0，表示由STEELER根据各杆件的无支撑长度及肢材宽厚比等条件依相关规 范自行计算;当MTYPE=C、W时，为混凝土抗压强度。 , DP3:当MTYPE=S时，为强制指定的钢材的次轴容许应力，建议此数值为 0，表示由STEELER根据各杆件的无支撑长度及肢材宽厚比等条件依相关规 范自行计算;当MTYPE=C、W、M时，为剪力筋的降伏应力。 , DP4:当MTYPE=C、W时，为计算剪力强度的等效混凝土强度，建议其值 为0表示与DP2中之数质相同，只有在轻质骨材混凝土等特殊情况下才须指 定本数据。 - 38 - 2.3.4. Section Property Data 2.3.4.1. Column Properties $ 5. Section Property Data $ 5.i. Column Properties $ ID ITYPE IMAT DMAJ DMIN TF TW RJ RIMAJ RIMIN 1 RECT 1 0.500 0.500 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 2 RECT 1 0.500 0.800 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 3 RECT 1 0.400 0.400 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 4 RECT 1 0.100 0.100 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 5 RECT 1 0.100 0.100 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 6 RECT 1 0.100 0.100 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 7 RECT 1 0.100 0.100 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 8 RECT 1 0.100 0.100 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 9 RECT 1 0.100 0.100 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 , ID:柱断面性质编号，按顺序由1至NCP。 , TYPE:柱断面之形式，请参考图例。RECT为矩形实心断面(通常适用于RC 柱)、CIRCLE为圆形实心断面(通常适用于RC柱)、I-SECT为工字型断面(通 常适用于H型钢)，此外还有PIPE、BOX、C-SECT、T-SECT、L-SECT、 USER、VARIABLE等，请参考ETABS 6.2之定义。 , IMAT:断面之材料性质编号MID。 , DMAJ:断面之主轴尺寸。 , DMIN:断面之次轴尺寸。 , TF:翼板厚度: , TW:腹板厚度: , RJ:扭转常数(torsional constant)的缩放倍数。参考值RC断面为0.7，钢骨断 面为1.0。 , RIMAJ、RIMIN:主轴及次轴之惯性矩之缩放倍数。参考值RC断面为0.7， 钢骨断面为1.0。 - 39 - 图例:各种断面形式 - 40 - 2.3.4.2. Beam Properties $ 5.ii. Beam Properties $ ID ITYPE IMAT DBMAJ DAMAJ DMIN TF TW RJ RIMAJ RIMIN 1 RECT 2 0.500 0.000 0.300 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 2 RECT 2 0.600 0.000 0.300 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 3 RECT 2 0.100 0.000 0.100 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 4 RECT 2 0.100 0.000 0.100 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 5 RECT 2 0.650 0.000 0.300 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 6 RECT 2 0.600 0.000 0.400 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 7 RECT 2 0.650 0.000 0.400 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 8 RECT 2 0.100 0.000 0.100 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 9 RECT 2 1.200 0.000 0.500 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 10 RECT 2 0.100 0.000 0.100 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 11 RECT 2 1.200 0.000 0.600 0.000 0.000 0.700 0.7000E+00 0.7000E+00 , ID:梁断面性质编号，按顺序由1至NBP。 , TYPE:梁断面之形式，请参考图例。RECT为矩形实心断面(通常适用于RC 梁)、I-SECT为工字型断面(通常适用于H型钢梁)，此外还有CIRCLE、 PIPE、BOX、C-SECT、T-SECT、L-SECT、USER、VARIABLE等，请参考 ETABS 6.2之定义。 , IMAT:断面之材料性质编号MID。 , DBMAJ、DAMAJ:断面之主轴分别在楼版面以下及以上的尺寸，二者之和 即为图例中之DMAJ。 , DMIN:断面之次轴尺寸。 , TF:翼板厚度: , TW:腹板厚度: , RJ:扭转常数(torsional constant)的缩放倍数。参考值RC断面为0.7，钢骨断 面为1.0。 , RIMAJ、RIMIN:主轴及次轴之惯性矩之缩放倍数。参考值RC断面为0.7， 钢骨断面为1.0。 2.3.4.3. Brace Properties $ 5.iv. Brace Properties $ ID ITYPE IMAT DMAJ DMIN TF TW RJ RIMAJ RIMIN 1 RECT 1 0.400 0.400 0.000 0.000 1.000 0.7000E+00 0.7000E+00 本段定义除了ID由1至NBRP、及TYPE不能为VARIABLE之外，与柱断面完全相同。 - 41 - 2.3.4.4. Panel Properties $ 5.v. Panel Properties $ ID ITYPE IMAT TV TH TSHR BI DI BJ DJ 1 MEMB 3 0.120 0.120 0.120 0.000 0.000 0.000 0.000 2 MEMB 3 0.150 0.150 0.150 0.000 0.000 0.000 0.000 3 MEMB 3 0.200 0.200 0.200 0.000 0.000 0.000 0.000 , ID:隔板断面性质编号，由1至NPP。 , ITYPE:必须为MEMB。 , IMAT:断面之材料性质编号MID。 , TV:垂直向隔板之等效厚度。 , TH:水平向隔板之等效厚度。 , TSHR:计算剪力时隔板之等效厚度。 , BI、DI:端点I之墙墩断面尺寸，无墙墩时请填0。 , DJ、DJ:端点I之墙墩断面尺寸，无墙墩时请填0。 - 42 - 图例:隔板断面 - 43 - 2.3.4.5. Spring/Link Properties $ 5.v. Spring Properties $ ID ITYPE $ K1 K2 K3 K11 K22 K33 1 LINEAR 0.15E+06 0.98E+03 0.98E+03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 2 LINEAR 0.69E+06 0.98E+03 0.98E+03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3 LINEAR 0.57E+06 0.98E+03 0.98E+03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 4 LINEAR 0.49E+06 0.98E+03 0.98E+03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 5 LINEAR 0.19E+06 0.98E+03 0.98E+03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 6 LINEAR 0.57E+06 0.98E+03 0.98E+03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 ETABS 6版弹簧有很多种，本文中仅介绍线性弹簧，其它各类型弹簧请参考 ETABS手册。 , ID:弹簧性质编号，由1至NSP。 , ITYPE:LINEAR表示为线性弹簧。 , K1、K2、K3、K11、K22、K33:弹簧常数。 2.3.5. Frame Data Sets 每一不同构架须准备本段资料一组，共NDF组。 - 44 - 2.3.5.1. Frame Control Data $ 6. Frame Data Sets $ 6.i. Frame Control Data $ 6.i.a Frame Heading Main Frame of BM54 $ 6.i.b Frame Control Data $ NFID NC NB NF NJLP NBLP NFLP IJ MBR MPAN MLNK MCONL 1 30 49 0 0 298 0 1 0 0 13 2 , 第一列数据为Frame Heading，以72个字符为限。 , NFID:构架编号，依序由1至NDF。 , NC:柱线总数，至少为1。 , NB:梁跨总数。 , NF:柔性版跨总数。 , NJLP:接头载重样式(load pattern)总数。 , NBLP:梁载重样式总数。 , NFLP:柔性版载重样式总数。 , IJ:接头(joint)与刚性楼版连接指标，= 0表示所有接头在各楼层均与编号1 的刚性楼版相连接;= 1表示要个别指定接头与刚性版之连接状态。 , MBR:最大的斜撑杆件数目，不得超过32767。 , MPAN:最大的隔板杆件数目，不得超过32767。 , MLNK:最大的弹簧及连杆数目，不得超过32767。 , MCONL:单一梁跨中，所允许的最多的集中载重数目。 2.3.5.2. Column Line Coordinates and Orientation $ 6.ii. Column Line Coordinates and Orientation $ N XC YC TC 1 0.250 0.250 0 2 5.440 0.100 0 3 12.640 0.100 0 4 15.450 0.100 0 5 18.630 0.250 0 6 0.250 4.550 0 7 5.440 4.550 0 8 12.640 4.550 0 9 18.630 4.550 0 10 0.250 9.230 0 11 5.440 9.380 0 12 12.640 9.380 0 13 18.630 9.230 0 14 15.500 6.132 0 15 18.680 6.132 0 16 0.000 0.000 0 17 0.000 0.000 0 18 0.000 0.000 0 19 0.000 0.000 0 20 0.000 0.000 0 21 20.190 0.350 0 , XC、YC:柱线之坐标。 - 45 - , TC:主轴方向与正X轴之夹角(度)。 图例:柱线之转角 - 46 - 2.3.5.3. Beam Bay Connectivity $ 6.iii. Beam Bay Connectivity $ N IC JCISLOPE 1 1 2 0 2 2 3 0 3 3 4 0 4 4 5 0 5 6 7 0 6 7 8 0 7 8 22 0 8 10 11 0 9 11 12 0 10 12 13 0 11 1 6 0 12 6 10 0 13 2 7 0 14 7 11 0 15 3 8 0 16 8 12 0 17 4 22 0 18 5 9 0 19 9 13 0 20 14 15 0 21 4 14 0 22 5 15 0 23 21 23 0 24 23 24 0 25 1 2 0 26 1 2 0 27 1 2 0 28 1 2 0 29 1 2 0 30 1 2 0 31 5 21 0 32 9 23 0 33 13 24 0 34 12 25 0 35 22 9 0 36 25 13 0 37 22 14 0 38 9 15 0 39 14 25 0 40 15 13 0 41 1 2 0 42 1 2 0 43 1 2 0 44 1 2 0 45 1 2 0 46 1 2 0 47 1 2 0 48 1 2 0 49 1 2 0 , N:梁跨编号，由1依序至NB。 , IC、JC:梁跨两个端点之柱线编号。 , ISLOPE:0表示梁跨为水平，1表示柱线IC端低一个楼层，-1表示柱线JC 端低一个楼层。 - 47 - 2.3.5.4. Joint Load Patterns $ 6.v. Joint Load Patterns $ N F FX FY MXX MYY MZZ TEMP 本段数据定义接头载重样式。值得注意的是在同一个接头载重样式中可时定义3个方向的力及力矩，这表示在后续的接头载重配置中，载重状态I、II、III也可输入侧向力，载重状态A、B、C也可输入垂直力，这点让设计者有了很大的弹性及方便处理一些特殊的问题，例如山坡地建筑两侧不平衡土压力的输入。 , N:载重样式编号号，由1依序至NJLP。 , F、FX、FY:Z、X、Y轴方向之力。 , MXX、MYY、MZZ:绕X、Y、Z轴之力矩。 , TEMP:温度的变化值。 图例:接头之载重 - 48 - 2.3.5.5. Beam Load Patterns $ 6.vi. Beam Load Patterns $ N NCON W1 L1 W2 L2 W3 L3 W4 L4 $ D1 P1 D2 P2 D3 P3 D4 P4 1 0 0.00 0.00 10.09 1.06 10.09 2.12 0.00 3.18 $ I RF 4 2 0 0.00 0.00 1.76 1.06 1.76 2.12 0.00 3.18 $ III RF 4 3 0 0.00 0.00 10.25 1.06 10.25 2.12 0.00 3.18 $ I RF 20 4 0 0.00 0.00 1.75 1.06 1.75 2.12 0.00 3.18 $ III RF 20 5 0 0.00 0.00 13.08 2.01 13.08 4.02 0.00 6.03 $ I RF 21 6 0 0.00 0.00 2.59 2.01 2.59 4.02 0.00 6.03 $ II RF 21 7 0 0.00 0.00 13.13 1.96 13.13 3.92 0.00 5.88 $ I RF 22 8 0 0.00 0.00 2.57 1.96 2.57 3.92 0.00 5.88 $ III RF 22 9 1 0.00 0.00 17.84 2.40 17.84 4.80 0.00 7.20 $ I R1 2 3.60 31.80 , N:由1依序至NBLP。 , NCON:集中载重数目。 , W1、L1…W4、L4:参考图例，为分布荷重之数据。当为均布载重时，只要 填写W1即可。当Li为小于0之数值时，表示为全长L的比例。 , Di、Pi:共NCON组，集中载重离端点柱线I之距离及载重大小。若Di为 小于0之数值时，表示为全长L的比例。在本段资料中，每4组集中载重数 据占一列数据。 - 49 - 图例:梁跨载重 - 50 - 2.3.5.6. Joint Assignments (Diaphragm and Springs) $ 6.viii. Joint Assignments (Diaphragm) $ NC1 NC2 NSAME SD1 SD2 IDIA ISPR 1 30 0 RF RF 4 0 1 30 0 R1 R1 3 0 1 30 0 5F 2F 2 0 1 30 0 1F 1F 1 0 如果IJ为0则本段数据不需要输入，所有柱线在各楼层均假设为与编号1的刚性 楼版相连接，若IJ为1，则输入下列格式之数据，最后以空白行表示本段资料的结束。 , NC1、NC2:起、始柱线编号 , NSAME: , 0:表示由NC1到NC2之接头配置如本列后续数据。 , >0:表示由NC1到NC2之接头配置相同于编号NSAME的柱线。 , SD1、SD2:起(上)、始(下)楼层名称。 , IDIA:与刚性版的连接柱态 , IDIA>0:表示接头与编号IDIA的刚性版相连接。 , IDIA=0:表示接头未与刚性版相连接。 , IDIA<0:表示接头未与刚性版相连接，但该接头之质量分配至编号为 IDIA绝对值之刚性楼版。 , ISPR:接地弹簧之弹簧性质编号。 2.3.5.7. Column Assignments $ 6.ix. Column Assignments $ NC1 NC2 NSAME SD1 SD2 ID IPMAJ IPMIN 1 1 0 5F 2F 1 0 0 2 2 0 R1 2F 2 0 0 3 3 0 R1 2F 2 0 0 4 4 0 RF 2F 2 0 0 5 5 0 RF 2F 1 0 0 6 6 0 5F 2F 1 0 0 7 7 0 R1 2F 1 0 0 8 8 0 R1 2F 1 0 0 9 9 0 R1 2F 1 0 0 10 10 0 5F 2F 1 0 0 11 11 0 R1 2F 2 0 0 12 12 0 R1 2F 2 0 0 13 13 0 R1 2F 1 0 0 14 14 0 RF RF 3 0 0 15 15 0 RF RF 3 0 0 本段数据必需要输入，最后以空白行表示本段数据的结束。 , NC1、NC2:起、始柱线编号 , NSAME: , 0:表示由NC1到NC2之柱杆件配置如本列后续数据。 - 51 - , >0:表示由NC1到NC2之柱杆件配置相同于编号NSAME的柱线。 , SD1、SD2:起(上)、始(下)楼层名称。 , ID:柱断面性质编号，0表示无柱杆件。 , IPMAJ、IPMIN:主、次轴的连续状态。 , =0:上端连续、下端连续。 , =1:上端连续、下端铰接。 , =2:上端铰接、下端连续。 , =3:上端铰接、下端铰接。 2.3.5.8. Beam Assignments $ 6.x. Beam Assignments $ NB1 NB2 NSAME SD1 SD2 ID IPMAJ IPMIN IPI IPJ 1 1 0 5F 2F 5 0 0 0 0 1 1 0 1F 1F 11 0 0 0 0 2 2 0 R1 2F 5 0 0 0 0 2 2 0 1F 1F 11 0 0 0 0 3 3 0 R1 2F 5 0 0 0 0 3 3 0 1F 1F 11 0 0 0 0 4 4 0 RF RF 2 0 0 0 0 4 4 0 R1 2F 5 0 0 0 0 4 4 0 1F 1F 11 0 0 0 0 5 5 0 5F 2F 5 0 0 0 0 5 5 0 1F 1F 11 0 0 0 0 6 6 0 R1 2F 5 0 0 0 0 6 6 0 1F 1F 11 0 0 0 0 7 7 0 R1 R1 7 0 0 0 0 7 7 0 5F 2F 5 0 0 0 0 7 7 0 1F 1F 11 0 0 0 0 8 8 0 5F 2F 5 0 0 0 0 若NB不为0，则输入本段数据最后以空白行表示本段资料的结束。 , NB1、NB2:起、始梁跨编号 , NSAME: , 0:表示由NB1到NB2之梁杆件配置如本列后续数据。 , >0:表示由NB1到NB2之梁杆件配置相同于编号NSAME的梁跨。 , SD1、SD2:起(上)、始(下)楼层名称。 , ID:梁断面性质编号，0表示无梁杆件。 , IPMAJ、IPMIN:主、次轴的连续状态。 , =0:I端连续、J端连续。 , =1:I端铰接、J端连续。 , =2:I端连续、J端铰接。 , =3:I端铰接、J端铰接。 , IPI、IPJ:I端、J端的部份束制(partial fixity)状态设定，本设定只有在 IPMAJ、IPMIN=0时才为有效。数值可由0至100，0表示完全束制，100表 示铰接。 - 52 - 2.3.5.9. Brace Location and Assignments $ 6.xii. Brace Location and Assignments $ NBR SD1 SD2 IL IU ID IPMAJ IPMIN ISLOPE 若MBR不为0，则输入本段数据最后以空白行表示本段资料的结束。 , NBR:起始斜撑杆件编号，亦即本列数据中最上面的斜撑编号，其下的斜撑 编号则由ETABS自动以1递增。本编号应为唯一且介于(含)1至MBR之 间。 , SD1、SD2:起(上)、始(下)楼层名称。 , IL、IU:斜撑底端、顶端之柱线编号，两者不得相同。 , ID:斜撑断面性质编号，0表示无斜撑杆件。 , IPMAJ、IPMIN:主、次轴的连续状态。 , =0:底端连续、顶端连续。 , =1:底端铰接、顶端连续。 , =2:底端连续、顶端铰接。 , =3:底端铰接、顶端铰接。 , ISLOPE:斜撑倾斜的楼层数，至少为1，其上限数值须合理，不得斜入超过 BASELINE。 2.3.5.10. Panel Location and Assignments $ 6.xiii. Panel Location and Assignments $ NW SD1 SD2 IC JC ID 若MPAN不为0，则输入本段数据最后以空白行表示本段资料的结束。 , NW:墙(wall)编号，本编号介于(含)1至32767之间。在同一楼层拥有同一 墙编号NW的隔板(panel)会被整理合并成一座墙(wall)，本设定不影响实际结 构分析结果，仅作用在输出分析结果时，将隔板转换成合理的墙由后处理软 件分析与设计。 , SD1、SD2:起(上)、始(下)楼层名称。 , IC、JC:隔板I端、J端之柱线编号，两者不得相同。 , ID:隔板断面性质编号，0表示无隔板杆件。 2.3.5.11. Link Location and Assignments $ 6.xiV. Link Location and Assignments $ NL SD1 SD2 IL IU ID IPMAJ IPMIN ISLOPE 1 1F 1F 1 1 1 0 0 1 2 1F 1F 2 2 2 0 0 1 3 1F 1F 3 3 3 0 0 1 - 53 - 4 1F 1F 4 4 4 0 0 1 5 1F 1F 5 5 5 0 0 1 6 1F 1F 6 6 6 0 0 1 7 1F 1F 7 7 7 0 0 1 8 1F 1F 8 8 8 0 0 1 9 1F 1F 9 9 9 0 0 1 10 1F 1F 10 10 10 0 0 1 11 1F 1F 11 11 11 0 0 1 12 1F 1F 12 12 12 0 0 1 13 1F 1F 13 13 13 0 0 1 若MLNK不为0，则输入本段数据最后以空白行表示本段资料的结束。 , NL:起始连杆编号，亦即本列数据中最上面的连杆编号，其下的连杆编号则 由ETABS自动以1递增。本编号应为唯一且介于(含)1至MLNK之间。 , SD1、SD2:起(上)、始(下)楼层名称。 , IL、IU:连杆底端、顶端之柱线编号。两者可以相同表示垂直之连杆，但此 时ISLOPE不得为0。 , ID:连杆性质编号，0表示无连杆。 , IPMAJ、IPMIN:主、次轴的连续状态。 , =0:IL端连续、IU端连续。 , =1:IL端铰接、IU端连续。 , =2:IL端连续、IU端铰接。 , =3:IL端铰接、IU端铰接。 , ISLOPE:连杆倾斜的楼层数，若为0则表示为水平。ISLOPE之上限数值须 合理，不得斜入超过BASELINE。 2.3.5.12. Joint Load Assignments $ 6.xv. Joint Load Assignments $ NC1 NC2 NSAME SD1 SD2 LI LII LIII LA LB LC 若NJLP不为0，则输入下列格式之数据来配置接头之载重，最后以空白行表示本段资料的结束。 , NC1、NC2:起、始柱线编号 , NSAME: , 0:表示由NC1到NC2之接头载重如本列后续资料。 , > 0:表示由NC1到NC2之接头载重相同于编号NSAME的柱线。 , SD1、SD2:起(上)、始(下)楼层名称。 , LI、LII、LIII、LA、LB、LC:载重状态I、II、III、A、B、C所对应的载重 样式编号，0表示无相对应载重。 - 54 - 2.3.5.13. Beam Load Assignments $ 6.xvi. Beam Load Assignments $ NB1 NB2 NSAME SD1 SD2 LI LII LIII 4 4 0 RF RF 1 0 2 20 20 0 RF RF 3 0 4 21 21 0 RF RF 5 6 0 22 22 0 RF RF 7 0 8 若NBLP及NB均不为0，则输入下列格式之数据来配置梁杆件之载重，最后以空白行表示本段资料的结束。 , NB1、NB2:起、始梁跨编号 , NSAME: , 0:表示由NB1到NB2之梁跨载重如本列后续资料。 , >0:表示由NB1到NB2之梁跨载重相同于编号NSAME的梁跨。 , SD1、SD2:起(上)、始(下)楼层名称。 , LI、LII、LIII:载重状态I、II、III所对应的载重样式编号，0表示无相对应 载重。与结点载重不同的是，梁跨无法输入载重状态A、B、C之载重。 2.3.6. Frame Loaction Data $ 7. Frame Location Data $ IF XN YN TN FHED 1 0.00 0.00 0.00 First Frame of BM54 每一列数据定义一个构架，共NTF列数据。 , IF:构架类型编号，介于(含)1至NDF之间。 , XN、YN、TN:构架局部坐标原点在宇坐标的坐标值及转角。当构架总数 NTF=1时，建议构架之局部坐标与宇坐标完全重合。 , FHED:构架之文字叙述，32个字符为上限。 - 55 - 2.3.7. Lateral Static Load Data $ 8. Lateral Static Load Data $ 8.i. User-Defined Lateral Static Loads $ SID ND LC FX FY X Y MZ RF 4 A 60.80 0.00 17.01 2.73 0.00 RF 4 B 0.00 60.80 17.01 2.73 0.00 RF 4 C 0.00 0.00 17.01 2.73 -18.34 R1 3 A 275.85 0.00 13.33 4.65 0.00 R1 3 B 0.00 275.85 13.33 4.65 0.00 R1 3 C 0.00 0.00 13.33 4.65 -127.97 5F 2 A 297.62 0.00 10.58 4.63 0.00 5F 2 B 0.00 297.62 10.58 4.63 0.00 5F 2 C 0.00 0.00 10.58 4.63 -133.66 4F 2 A 227.41 0.00 10.58 4.61 0.00 4F 2 B 0.00 227.41 10.58 4.61 0.00 4F 2 C 0.00 0.00 10.58 4.61 -102.08 3F 2 A 152.68 0.00 10.57 4.61 0.00 3F 2 B 0.00 152.68 10.57 4.61 0.00 3F 2 C 0.00 0.00 10.57 4.61 -68.55 2F 2 A 76.00 0.00 10.49 4.58 0.00 2F 2 B 0.00 76.00 10.49 4.58 0.00 2F 2 C 0.00 0.00 10.49 4.58 -34.13 1F 1 A 167.20 0.00 9.74 4.70 0.00 1F 1 B 0.00 167.20 9.74 4.70 0.00 1F 1 C 0.00 0.00 9.74 4.70 -75.12 本段所须数据视ILAT之内容而定，若ILAT=0则不须本段资料。本文之解说系以 ILAT=1(User-Defined Lateral Static Loads)时所需之资料。 , SID:楼层识别符号。 , ND:刚性楼版编号。 , LC:载重状态，应为A、B、或C。 , FX、FY:宇坐标X、Y向作用在刚性楼版之侧向力。 , X、Y:侧向力之作用点。 , MZ:绕宇坐标Z轴作用刚性楼版之弯矩。 - 56 - 图例:刚性楼版之侧向载重 2.3.8. Lateral Dynamic Spectrum Data $ 9. Lateral Dynamic Spectrum Data $ 9.a Title Information Ground Acceleration Spectrum Curves Data $ 9.b Control Data $ ANG ICQC DAMP 0 SRSS 0.050 $ 9.c Sprctrum Data $ SPECFIL SF NDAMP IPRN STIFF.SPC 0.430 1 1 STIFF.SPC 0.430 1 1 当IDYN=2时，本段数据用来定义动力分析所须之地表加速度反应谱。 , 第一列为反应谱标题列，以50字符为限。 , ANG:地震力输入之方向(度)。 , ICQC:振态组合之方式，建议值为SRSS，但各振态周期接近时设为CQC。 , DAMP:组尼比(damping ratio)，参考值0.05。各种类型建筑物参考值为RC - 57 - 构造0.05，SS构造0.02、SRC构造0.03，但因多数反应谱系建立在阻尼比 为0.05，因此不同于0.05的阻尼比分析应按建筑物耐震设计规范3.3节修正 加速度反应谱。 , SPECFIL:定义反应谱的文件名称。档案内容可依建筑物耐震设计规范表2.1 之各类地盘水平加速度反应值来设定。档案内容的第一列为阻尼比值，接下 来每列分别定义周期及反应值，最后以空白行结束。在档案所定义之周期之 间，ETABS以线性内插求反应值。 , SF:反应谱值的缩放乘数，此数值应依动力分析所得总横力之调整规定计 算，相关规定请参考建筑物耐震设计规范3.4节。 , NDAMP:反应谱所提供的的不同阻尼比值数目，通常为1。 , IPRN:打印指标，= 0表示打印，= 1表示不打印。 0.05 0.000 1.000 0.030 1.000 0.150 2.500 0.333 2.500 0.340 2.463 0.350 2.416 0.400 2.210 0.406 2.189 0.450 2.043 0.465 1.999 0.500 1.905 0.550 1.788 0.600 1.687 0.611 1.667 0.650 1.599 0.700 1.522 0.750 1.454 0.800 1.392 0.850 1.337 0.900 1.287 0.950 1.242 1.000 1.200 1.050 1.162 1.100 1.126 1.150 1.093 1.200 1.063 1.250 1.034 1.300 1.007 1.315 1.000 10000 1.000 - 58 - 2.3.9. Lateral Dynamic Time History Data $ 10. Lateral Dynamic Time History Data $ 10.a. Title Information MIDDLE-SITE TIME HISTORY $ 10.b. Control Data $ ANG NSTEP DT DAMP NDAMP 0 2048 .024305 .05 $ $ 10.c. Overriding Damping Data $ N D $ 10.d. Acceleration History Data $ HISTFILE SF IHTYPE HDT NPL IPRN MD804001.ACC 0.320*9.81 E .024305 1 1 $ 10.e. Nonlinear Analysis Iteration Control Data $ DTMAX FTOL ALPHA MAXITR .005 $ 10.f. Nonlinear Analysis Initial Load Combo Data $ XI XII XIII XA XB XC 0.0 0.0 0.0 当IDYN=4时，本段数据用来定义动力历时分析的地表加速度数据及相关参数， ，，，隔震建筑常采用非线性动力历时分析。 Mu，Cu，Ku,f 第一列为标题列，以50字符为限。 第二列为主控制列，设定相关主要变量。 , ANG:地震力输入之方向(度)。 , NSTEP:输出的记录时间点数目。 , DT:分析输出的记录时间间隔，DT×NSTEP代表整个历时区间(time span)。 , DAMP:整栋建筑之阻尼比(适用于所有振态)，通常设为0.05。 , NDAMP:如果有特定振态之阻尼比异于DAMP，可在此输入欲个别设定阻 尼比的振态数。 第三列适用于NDAMP不为0时，共输入NDAMP列，每列含二个变量。 , N:振态数。 , D:阻尼比，必须<1.0。 第四列为地表加速度历时的相关资料，共有二列，每列含下面资料。 , HISTFILE:含地表加速度历时资料的文件名称。 , SF:因为档案HISTFILE的加速度历时可能已正规化或有其预设之单位，故 欲转换至与IUNIT兼容的单位时须加以适当的缩放，SF即是此缩放系数， 例如若输入档已正规化到其最大值为1.0，欲模拟地表最大加速度为0.32g则 2须令SF=0.32×9.81=3.14方能得到3.14 m/sec的最大加速度。 , IHTYPE:历时间隔的参数，’U’代表不等时间间隔，’E’代表固定时间间隔 (较常用到)。 , HDT:当IHTYPE=E时的固定时间间隔值。 , NPL:档案HISTFILE每列所含的数据数。 , IPRN:打印指标，= 0表示打印，= 1表示不打印。 - 59 - 第五列为非线性历时分析递回收敛相关参数。 , DTMAX:最大时间次间隔。 , FTOL:收敛容许误差。 , ALPHA:根据ETABS User’s Manual之说明，本参数用来降低有关非线性阻 尼组件的杆件内力，目的是为了使非线性历时分析能成功。默认值,表示不 降低，若为0.3表示只取70%的杆件内力，本参数至多为1.0。 第六列为初始状态，共有6个数值，表示为load condition I、II、III、A、B、C 7的线性组合。建议本段数据全部设为0，如须载重组合可予后处理时再组合即可。若初始状态会影响非线性弹簧的非线性行为，则必须在此适当设定初始状态，例如常期载重之变位对于GAP组件的影响。 当欲将分析结果输出(记录)时，可设定记录时间间距DT(例如0.05秒)及记录笔数nstep(例如1200)。ETABS实际分析时所采用的时间点会视HDT及DT而定，为其二者之联集。如果设定DT为0.0125，则ETABS会设定切割时间点为0.01、0.0125、0.02、0.025、0.03、0.0375、0.04…之不等间距，因此建议最好设定HDT与DT有简单的倍数关系。DT的值可考虑为最高振态周期的十分之一左右。 由一个时间点计算到下一个时间点，非线性方程式须经反复试算(Iteration)才能得到结果，在试算过程中可能会重新修改劲度矩阵或阻尼矩阵，在平衡方程式得到收敛后反复试算就会停止。如果收敛无法达到，ETABS会自动切割到更小的时间间距然后继续试算。有数个参数可以用来控制这样的间距切割: , 试算收敛容许误差FTOL(Iteration Convergence Tolerance):为了判断平 ，，，Mu，Cu，Ku,f衡收敛达到与否，程序会计算是否小于FTOL来作为f -6判断标准，FTOL的默认值为1×10。 , 最多试算次数MAXITR(Maximum Iterations Per Step):本参数控制每次 为达平衡收敛而可容许的最多反复试算次数，一般情况下可设定为10， 若试算达到MAXITR次数时仍未达平衡收敛则，ETABS就会进行间距 切割。 , 最大次间距DTMAX(Maximum Substep Size):例如当HDT=DT=0.01， 若设定DTMAX为0.002，则当切割更小时间间距时其次间距即为 0.002，但若ETABS认为为达收敛而有必要时，会切的比DTMAX更小 (例如0.001)。 非线性历时分析的结果受以上时间积分参数的影响很大，明显地较小的时间间隔 7隔震分析时，常假定长期载重所造成的侧向变位小至可忽略，不会影响ISOLATOR1的水平向非线性行为。 - 60 - 及误差容许值可以得到较正确的结果但会耗费较多的时间及磁盘空间，因此可先以较大的时间间距及误差容许值进行分析然后渐渐缩小并观察结果之变化，再决定最后采用之值。 2.3.10. Load Case Data $ 11. Load Cases Data $ L LTYP XI XII XIII XA XB XC XD1 XD2 1 0 1.40 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2 0 0.00 1.70 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3 0 0.00 0.00 1.70 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.87 0.00 5 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.87 6 0 0.00 0.00 0.00 1.87 0.00 0.00 0.00 0.00 7 0 0.00 0.00 0.00 0.00 1.87 0.00 0.00 0.00 本段数据定义载重组合各载重状态结果之缩放倍数及组合之方式。若后处理软件非采用ETABS系列者，本段数据必须定义方能自etabsfile.FRM中取得结构分析结果作为分析设计的依据。 , L:由1至NLD。 , LTYPE:组合方式指针，参考值0。 , = 0:线性组合，考虑正负号。 , = 1:线性组合，取绝对值。 , = 2:A、B为SRSS，其它为线性组合。 , = 3:D1、D2为SRSS，其它为线性组合。 , XI、XII、XIII、XA、XB、XC、XD1、XD2:各载重状态分析结果之缩放倍 数。 - 61 - 2.4. ETABS 6版输出档案 视ETABS执行的输入数据而定，ETABS 6版可输出至8个档案。输出档案的主档名与输入档案etabsfile相同，但各具有固定的扩展名。 2.4.1. etabsfile.EKO 本档案为文字文件，包括ETABS从输入档案所读取到的数据，同时也包含进而衍伸计算出的数据。本档案除了帮助设计者了解其输入数据是否如其预期之外，更重要的是自行发展的后处理软件取得构架及断面等数据之管道。 2.4.2. etabsfile.EIG 本档案为文字文件，当ETABS之执行包含动力分析时，本档案包含了特征值等相关数据，如各振态的period、participation factor、direction factor、effective mass factor、mode shape。其中最重要的是有效质量的累积，在作动力分析时所取的振态数至少要满足有效质量的累积到不含基面以下的建物总质量的一定比例(比如说90%)以上。 2.4.3. etabsfile.STR 本档案为文字文件，内含以楼层及刚性楼版为主的各项数据。其中较为实用的资料为各楼层的刚性楼版在各种载重状态(load condition)下的位移(平移及转角)，可用来计算楼层偏移角(drift ratio)及碰撞距离等。动力分析时的各刚性楼版的Story shear可用来反推刚性楼版各楼层之侧力分布，以做为静力分析用。 2.4.4. etabsfile.DSP 本档案为文字文件，记录各接头在各种载重组合(load cases)下的位移及转角。 2.4.5. etabsfile.FRM 本档案为文字文件，包含所有杆件在各种载重组合下的杆件内力，各杆件的内力系以各杆件的局部坐标方式输出。视杆件性质的不同，各杆件内力输出的格式及内容也不尽相同。 自行发展的后处理程序，取得杆件内力的管道通常为本档案。 - 62 - 2.4.5.1. 柱杆件 因为柱杆件跨中没有载重，故整个跨的剪力为常数，扭矩为常数，而柱之自重因离散化到上下二个端点，因此轴力也是常数。因轴力、剪力及扭矩因在整个跨为常数，所以只取净跨上端点的值为代表。 因剪力为常数，弯矩必在二端点为极值，故取柱之净跨二端点之值为分析设计之依据。 图例:柱杆件内力 - 63 - 2.4.5.2. 梁杆件 因梁杆件在跨中有主轴方向载重，故在整个净跨中取2个端点、1/4、1/2、3/4处5个断面处之主、次轴弯矩、主轴剪力为分析设计之依据;而轴力、扭矩、及次轴剪力为常数，只取端点I之内力为代表值。 图例:梁杆件的内力 - 64 - 2.4.5.3. 斜撑杆件及连杆 斜撑及连杆基本上与柱杆件相同，因为跨中没有载重，故整个跨的剪力为常数，扭矩为常数，而自重因分离化到上下二个端点，因此轴力也是常数。因轴力、剪力及扭矩因在整个跨为常数，所以只取净跨上端点的值为代表。 剪力为常数，弯矩必在二端点为极值，故取柱之净跨二端点之值为分析设计之依据。 图例:斜撑杆件的内力 - 65 - 2.4.5.4. 墙杆件 由隔板(panel)所组合而成的墙(wall)杆件，其主、次轴之弯矩取在上下二楼层面断面之值，剪力、扭矩、及轴力因为在墙的整个高度为常数，取墙之上端之值为代表。墙的主轴方向由组合的隔板中之第一个隔板之走向来定义。 图例中的3-D wall并不方便为后处理软件所分析设计，建议将其定义组合成3个2-D wall。 图例:墙杆件的内力 - 66 - 2.4.6. etabsfile.SUM 本档案为文字文件，包含了构架的每种载重组合的整体结果数据，包含最大及最小位移、最大及最小各种不同断面杆件的内力、基底(BASELINE)每一柱线的反力、以及总反力。 本档案中的反力可用来作为基础梁平均反力分力与设计的参考依据。 2.4.7. etabsfile.LOG 本档案为文字文件，包含ETABS执行期间显示在屏幕上的各种讯息，以及所有的警告及错误讯息。如果软件执行结果异常或与预期不符，设计者可检视本档案内容作为解决之参考。 2.4.8. etabsfile.PST 本档案为二进制文件，包含构架之几何形状、载重内容以及分析结果，为ETABS之相关后处理软件与ETABS连接之管道。ETABS 6版的后处理软件包括ETABSOUT、、STEELER、CONKER、及WALLER。 2.5. 实务应用之不便处 在实际从事建筑物结构设计时，ETABS 6版仍有一些不便之处，例如: , 斜撑杆件无法输入载重:对于复杂的斜屋顶构造，屋顶载重输入必须藉由只 能斜单一楼层的梁来达成，但如此则逼迫分析者过度简化斜屋顶之结构模 型，或者将斜屋顶切割成为过多的楼层造成繁杂的结构仿真。 , 隔板(panel)组件不具面外劲度:对于剪力墙或地下室外墙而言，其厚度可能 达30公分以上，其面外之劲度相对于梁柱并不算小，忽略不计将造成结构 仿真不完全正确。 , 斜撑及隔板不具刚域、劲度计算以全长为依据:与事实有所差距。 2.6. V8版之简介 ETABS目前已出版至V9版，基本上V7~V9可说是同一个版本，笔者称之为ETABS 2000(可由其文字输入文件之扩展名为e2k看出)，因为V9版是2006年才刚推出，业界之使用以V8版居多，兹简介V8版与V6版之重大且具有相当优点如下: , 图形接口:结构模型输入、分析结果输出及设计检核结果输出均可用图形接 口表示。在输入方面另可import图形交换文件DXF文件。 , 楼版载重:虽然V6版也有楼版载重(floor load)之功能，但是V8版神奇之处 在于其能判断与主副梁的交界而自动细分(mesh)将楼版载重转至梁载重。此 - 67 - 点可让使用者只要沿平面外围设定控制点决定一个楼版，填上单位面积的 DL及LL之后，其余则由V8版自动将楼版载重转成各梁的梁载重，可大量 节省传统结构分析填载重的时间。 , 面弹簧:本功能可让使用者藉由在基础层设定面弹簧(area spring)，其值通常 取垂直地盘反力系数K，如同楼版载重一样，V8版可自动mesh与主副梁的V 关系，进而在其内部处理中转换为梁特定的线弹簧，并在结构分析中可得到 基础梁的反力值(reaction force)，这点可让使用者不须再将基础梁另外分析设 计或以活载重来模拟基础梁之反力。在应用时要特别注意的是面弹簧是可以 受拉的。 , Pushover:V8版可以在梁、柱杆件端点及跨中设定塑性铰，进而进行 pushover analysis(称为静力增量分析或推垮分析)，可验证结构的非线性行为 是否具有设计时假定的韧性容量，也可用来求取极限状态时柱端弯矩，对于 不希望柱子降伏的强柱弱梁原则有很大的帮助与了解。另外pushover也可用 来作为耐震能力评估的依据。 , 铅直方向的动力分析:对于垂直地震力的分析设计，一直以来都是以等值的 静载重之增减来模拟，V8版虽提供了铅直方向(Z dir)的动力分析功能，但业 界利用此功能并将之纳入结构分析设计还未普遍及成熟。 V8版当然功能是远比V6版强大，但是失去了有限元素分析的味道(结点node与杆件element);楼版载重及面弹簧的mesh既神奇又具极大吸引力让使用者去使用，但其方法及过程对使用者而言却是一个黑箱子不容易了解及检查;整个结构分析流程是以对象导向的作图方式完成，不免让人担心不具结构分析专业知识的人也能操作;太多的自动化也会让使用者渐渐习惯而疏于检查结构模型及分析设计结果。软件的进步对结构专业人员当然是好消息，但知难行易若遭人误用恐非软件精进的初衷。 - 68 - 3. 前处理软件 ETABS 6版的输入档案，常见的产生方式有三种，使用文字编辑器(如PE2、BOXER)直接输入、使用ETABS所附之ETABSIN软件、及使用自行发展的前处理软件，其中以使用自行发展的前处理软件较为方便及有效率。 8本章介绍由永安结构技师事务所发展主要适用于RC建筑物结构的前处理软件E6WEIGHT.EXE(1.3.0版)、E6INPUT.EXE(1.3.0版)及EPLANER.EXE的输入档案数据格式及说明。 E6WEIGHT.EXE根据档案E6WEIGHT.DAT、E6TAB2.DAT的内容，计算出各刚性楼版的各项数据，并按照【建筑物耐震设计规范及解说】之规定计算出作用于各楼 9层刚性楼版的侧向地震力，以及未与刚性楼版相连接的接头的侧向地震力，并将该资料写入E6TAB1.DAT。计算地震力很重要的依据是被离散化到各楼层刚性楼版或独立自由结点的质量，此质量在本软件中主要根据为以下三项: , 置入结构分析模型中的结构杆件之自重，其中柱子、斜撑、隔板(panel)及斜 梁的自重(质量)会被离散化到上下结点(楼层)各1/2(隔板为4个结点各 1/4)。 , 梁的静载重平均离散化各1/2至二端的结点，其中大、小梁上的墙壁并未离 散化各1/2至上、下楼层，原因是未必合理且有困难。例如墙壁可能为较低 矮的女儿墙，离散1/2至上一楼层未必合理;其上一楼层也无法保证必定存 在相关的结点可以被离散化分配质量(例如屋顶层的女儿墙);对一般典型的 住宅建筑物(一楼墙量较少)而言，此一计算方式对标准层几无影响，但会略 为高估2楼版之质量，略为低估屋顶版(指不含塔屋的FT_LEVEL)之质量。 , 直接作用在结点的静载重。 E6INPUT.EXE根据E6WEIGHT.DAT、E6TAB1.DAT、E6TAB2.DAT的档案内容，产生ETABS 6版的输入档案A、A1、A2，其中在地震力方面A1作用在质心位置处不含偏心扭矩，而A及A2有5%的偏心扭矩如图例所示。 8 使用本软件亦可建立钢骨结构之模型。 Pe9V, 所产生之侧向地震力系依据耐震规范计算，主要用于新建建筑物之分析设计用，1.4,Fyu 若使用者欲将其应用在目前业界通用之既有建筑物之耐震评估程序，应另行调整至，不可V,0.1CW弄混，否则可能会高估耐震能力。 - 69 - 0.05LX 0.05LX A LYA1 A2 LX 图例 地震力作用点 0.05LY 0.05LY - 70 - FINDCOLUMN.EXE为一个辅助小程序，可自建筑图之CAD图文件中以DXFOUT指令转出R12/LT2格式之DXF文字文件中取得柱子之尺寸及坐标等数据(柱子必须以适当图层(layer)及POLYLINE对象构成，且可选择以ORIGIN图层画一圆为参考原点)。 EPLANER.EXE为辅助软件，根据E6WEIGHT.DAT、E6TAB2.DAT的档案内容，将梁、柱构架之平面及立面图绘制成图形交换文件PLANE.DXF、FRAME.DXF，均可依各别楼层检视，方便设计者了解及规划构架系统。 图例:FRAME.DXF图形交换文件 - 71 - 图例:EPLANER.EXE所产生之PLANE.DXF图形交换文件 - 72 - 3.1. E6WEIGHT.DAT $ NST NDF NTF IDYN NMD XSIZE0 YSIZE0 LATFAC JOB (5I5,3E10.0,1X,A40) 5 1 1 2 2 5.00 13.80 1.00 TWCE $ EQ-ZONE I-BUILD BASE-TYPE STRUCTURE BaseLevel FT-LEVEL C94 SS_D S1_D SS_M S1_M F94 NAD NVD NAM NVM Td,x Td,y 2 2 3 2 5 1 0.60 0.30 0.80 0.45 .491 .348 $____SID ________SH________DL________LL____SLAB-T__IFC_ICFY_IBFY (A8,2X,4E10.0,3I5) RF 3.10 .48 .15 .15 1 3F 3.10 .52 .20 .15 1 2F 3.50 .52 .20 .15 2 1F 3.10 .52 .20 .15 2 B1F 2.50 1.38 -7.50 .55 2 $ TYPE-NO. TOTAL-P XSIZE YSIZE ANGLE (2I10,3E10.0) 1 4 0.00 0.00 P-NO. X-COORD Y-COORD (10X,I10,2E10.0) 1 0.200 4.795 3 2 0.200 13.495 7 3 4.820 13.495 8 4 4.820 4.795 4 $ TYPE-NO. TOTAL-P XSIZE YSIZE ANGLE (2I10,3E10.0) 2 4 0.00 0.00 P-NO. X-COORD Y-COORD (10X,I10,2E10.0) 1 0.200 0.275 1 2 0.200 13.495 7 3 4.820 13.495 8 4 4.820 0.275 2 $ ID IDD LEVEL DEAD-LOAD X-COORD. Y-COORD. (2I10,3E10.0) 1 1 5 1.0 2.4 9.0 以上数据为E6WEIGHT.DAT档案格式内容范例，为格式化的输入文字文件，说明如下: - 73 - 第一列及第三列为批注列，第二列为数据列，格式为(5I5,3E10.0,1X,A40)，第四列为数据列，其格式为(3I10,2I5,2I10,I5,4E5.0,I5,6E5.0)。各变量说明如下: , NST:楼层数，与ETABS 6版之定义相同。 , NDF、NTF:与ETABS 6版之定义相同，但目前版本内定2者均为1。 , IDYN:与ETABS 6版之定义相同，0为静力分析、1为振态分析、2为反应谱分 析、3为线性历时分析、4为非线性历时分析。 , NMD:与ETABS 6版之定义相同，但在本软件中增加包含了楼版范围之定义功 能，用于计算单位面积静重及5%意外偏心扭矩之依据，因此具不同楼版范围的 刚性楼版就必须定义为不同编号之刚性楼版。 , XSIZE0、YSIZE0:建筑物之平面尺寸，单位公尺，只用于规范时，V,ZKCIW HT,0.09结构物周期之计算，其中H为建筑物高度，D即为建筑物平面尺 D 寸。 , LATFAC:依法规计算出的侧向地震力之缩放倍数，当本软件将侧向地震力写入 E6TAB1.DAT时会乘上本数值，当建筑物进行2阶段或多阶段分析或其它有调整 地震力须要时，可设定本参数。本参数若为负值表示地震力由反方向输入。一般 情况下，本数字请填为1.0。 , CHB:本工程之代码，会出现在E6WEIGHT.OUT报表之每一页。 , EQ-ZONE:水平地表加速度分区指标，若C94=1则本参数无效: , = 0:为地震二区(Z=0.23)。 , = 1:为地震一甲区(Z=0.33)。或暂行之地震甲区(Z=0.33)。 , = 2:为地震一乙区(Z=0.28)。 , = 3:为地震二区(Z=0.23)。或暂行之地震乙区(Z=0.23)。 , = 4:为地震三区(Z=0.18)。 , = 5:为金门地区(Z=0.20)。 , = 6:为马祖地区(Z=0.15)。 八十八年十二月二十九日内政部以行政命令修正全台仅分为地震甲区(Z=0.33)以 及地震乙区(Z=0.23)。 , I-BUILD:用途系数，若为0时则设定为第四类建筑: , = 1:为第一类建筑(I=1.50)。 , = 2:为第二类建筑(I=1.50)。 , = 3:为第三类建筑(I=1.25)。 , = 4:为第四类建筑(I=1.00)。 , BASETYPE:地盘分类指标，其值应介于-4~+4之间: , = -4:为台北盆地(C94=0)或台北四区(C94=1)。 , = -3:为台北盆地(C94=0)或台北三区(C94=1)。 , = -2:为台北盆地(C94=0)或台北二区(C94=1)。 , = -1:为台北盆地(C94=0)或台北一区(C94=1)。 - 74 - , = 0:为台北盆地(C94=0)或台北一区(C94=1)。 , = 1:为第一类地盘(坚实地盘)。 , = 2:为第二类地盘(普通地盘)。 , = 3:为第三类地盘(软弱地盘)。 , = 4:为台北盆地(C94=0)或台北一区(C94=1)。 , STRUCTURE:本段数据为建筑物经验周期之计算指针，可分为二个方向不同设 定，本段数据格式为2I5，第1个整数代表X方向，第2个整数代表Y方向，若 第一个整数为0或空格其值同Y方向之设定，α由Y向决定: y 34, = 1:为钢构造建筑物，、并假定采容许应力法检核取。 ,,1.2T,0.085Hy 34, = 2:为RC、SRC及钢造同心斜撑建筑物，，取。 ,,1.5T,0.070Hy 34, = 3:为其它建筑物(具非结构墙之RC建筑物)，，取。 ,,1.5T,0.050Hy, BaseLevel:基面所在之楼层，通常为一楼地版所在之楼层。 , FT-LEVEL:屋顶层所在之楼层(LEVEL)，本楼层为计算建筑物高度H时的顶 层，亦即为不含塔屋的最顶层，分配地震力时之外加顶层横力FT会被分配在本 楼层，本数字通常不等于NST。 , C94:耐震设计规范版本指标，0为86年版规范，1为94年版规范。 D, SS_D:为震区短周期设计水平谱加速度系数。 SS D, S1_D:为震区1秒周期设计水平谱加速度系数。 S1 M, SS_M:为震区短周期最大考虑水平谱加速度系数。 SS M, S1_M:为震区1秒周期最大考虑水平谱加速度系数。 S1 , F94:近断层效应指标(C94=1时才有效)，若本数值为1则会考虑近断层效应。 , NAD:设计地震之等加速度段之近断层调整因子。 , NVD:设计地震之等速度段之近断层调整因子。 , NAM:最大考虑地震之等加速度段之近断层调整因子。 , NVM:最大考虑地震之等速度段之近断层调整因子。 , Td,x:X向动力分析周期，用来与经验公式比较而决定设计用之周期，若为0或 负值表示采用经验公式之周期。 , Td,y:Y向动力分析周期，用来与经验公式比较而决定设计用之周期，若为0或 负值表示采用经验公式之周期。 接下来由上至下每一楼层之占一列之资料说明如下: , SID:楼层识别符号，与ETABS 6版之定义相同。 , SH:楼层高度，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 2, DL:楼层之预设楼版静载重，单位tf/m，包含墙壁的重量(但会以梁载重计入 - 75 - 的墙或置入结构分析的墙不含在内)，笔者建议未在梁载重计入的墙壁重量至少取 20.1 tf/m。以15cm厚RC楼版之集合住宅标准层为范例，DL应至少取0.15× 2.4(楼版自重)+0.06(粉刷)+0.10(墙重)=0.52，若有较重贴面或防水应取更大值。 2, LL:楼层之预设楼版活载重，单位tf/m。 , SLAB-T:楼层之预设楼版厚度，单位公尺。本软件在自动计算RC梁自重时会扣 除楼层之预设楼版厚度。 , IFC:楼层所使用之混凝土强度，会影响转入ETABS分析档中各种断面在各楼层 混凝土材料之E值，亦即IMAT之设定。 2, ? 1:fc=210 kgf/cm。 2, , 2:fc=245 kgf/cm。 2, , 3:fc=280 kgf/cm。 2, , 4:fc=350 kgf/cm。 2, ? 5:fc=420 kgf/cm。 , ICFY:楼层钢柱及钢斜撑所使用之钢材，不影响ETABS结构分析结果，但若后 续进行检核时会影响降伏应力之值。 52, ? 1:fy=2.35×10 KN/m，即SN400或A36材质等。 52, , 2:fy=3.15×10 KN/m，即SN490或A572 Gr.50材质等。 52, , 3:fy=4.50×10 KN/m，即SM570或A572 Gr.65材质等。 52, , 4:fy=1.90×10 KN/m，即SS330或A283材质等。 , ? 5:目前未定义。 , IBFY:楼层钢梁所使用之钢材，不影响ETABS结构分析结果，但若后续进行检 核时会影响降伏应力之值。 52, ? 1:fy=2.35×10 KN/m，即SN400或A36材质等。 52, , 2:fy=3.15×10 KN/m，即SN490或A572 Gr.50材质等。 52, , 3:fy=4.50×10 KN/m，即SM570或A572 Gr.65材质等。 52, , 4:fy=1.90×10 KN/m，即SS330或A283材质等。 , ? 5:目前未定义。 接下来为每一刚性楼版占一组数据，说明如下: , TYPE-NO:刚性楼版编号，须依序由1至NMD。 , TOTAL-P:定义本刚性楼版之边界范围控制点之数目。 , XSIZE、YSIZE:刚性楼版的尺寸，单位公尺。本数值会用来作为5%偏心尺寸扭 矩的根据，若本数值为0，则本软件会根据控制点的坐标自行计算。 , ANGLE:有些刚性楼版所属范围的梁柱走向并非与XY轴平行而呈某一定之角 度，可在此输入本角度值(单位degree)使得程序自动计算之地震力会作有在平行 其主构架的方向上，本功能较可能用在基面以上为多座独立建筑且主构架走向不 一致时。 , X-COORD、Y-COORD:控制点之坐标，单位公尺，必须依逆时针或顺时针方向 输入。 - 76 - 接下来的数据为外加在刚性楼版，于计算地震力时所须额外考虑的静重，此静重并不会成为垂直载重，仅用于侧向力之计算。适用时机由设计者自行考虑，但常见时机为规范规定必须考虑在地震力计算的活载重，如塔屋之水箱，载重较大之书库重量等，在本软件自动计算地震力时并未考虑到，可在本段资料修正此误差。本段资料以空白行结束，说明如下。 , ID:外加静重编号，由1递增。 , IDD:外加静重所在刚性楼版编号。 , LEVEL:外加静重所在之楼层，介于(含)1至NST之间。 , DEAD-LOAD:外加静重之数值，单位tf。 , X-COORD、Y-COORD:外加静重施加位置之坐标，单位公尺。 - 77 - 3.2. E6TAB1.DAT $ IST IPD IDYN NPER NCLD EVT PDFAC (5I5,2E10.0) 0 1 2 15 0 0.0001 1.0000 $ SID SH TS DL LL NDIA (A8,2x,4E6.2,I5) RF 3.10 0.15 0.48 0.15 1 3F 3.10 0.15 0.52 0.20 1 2F 3.50 0.15 0.52 0.20 1 1F 3.10 0.15 0.52 0.20 1 B1F 2.50 0.55 1.38 -7.50 1 $ SID IDD DMASS DMMI XM YM DKX DKY DKR (A8,2x,I5,2E10.0,2E8.0,3E9.0) RF 1 46.72 737. 2.51 8.93 0.00 0.00 0.00 3F 2 90.86 2283. 2.49 6.83 0.00 0.00 0.00 2F 2 93.24 2328. 2.49 6.90 0.00 0.00 0.00 1F 2 109.63 2889. 2.50 6.87 0.00 0.00 0.00 B1F 2 162.85 4126. 2.51 6.87 0.10E+31 0.10E+31 0.10E+31 $ SID IDD L.C. FX FY X Y MZ (A8,2x,I5,A5,5F10.2) RF 1 A 10.00 0.00 2.51 8.93 0.00 RF 1 B 0.00 10.88 2.51 8.93 0.00 RF 1 C 0.00 0.00 2.51 8.93 -4.35 RF 1 D 0.00 0.00 2.51 8.93 2.51 3F 2 A 13.23 0.00 2.49 6.83 0.00 3F 2 B 0.00 14.40 2.49 6.83 0.00 3F 2 C 0.00 0.00 2.49 6.83 -8.75 3F 2 D 0.00 0.00 2.49 6.83 3.33 2F 2 A 7.20 0.00 2.49 6.90 0.00 2F 2 B 0.00 7.83 2.49 6.90 0.00 2F 2 C 0.00 0.00 2.49 6.90 -4.76 2F 2 D 0.00 0.00 2.49 6.90 1.81 1F 2 A 8.77 0.00 2.50 6.87 0.00 1F 2 B 0.00 8.77 2.50 6.87 0.00 1F 2 C 0.00 0.00 2.50 6.87 -5.80 1F 2 D 0.00 0.00 2.50 6.87 2.03 B1F 2 A 12.02 0.00 2.51 6.87 0.00 B1F 2 B 0.00 12.02 2.51 6.87 0.00 B1F 2 C 0.00 0.00 2.51 6.87 -7.94 B1F 2 D 0.00 0.00 2.51 6.87 2.78 $ SID IC A-Vx B-Vy A-Vy B-Vx(A8,2x,I10,4E10) $ 动力分析调整系数:X向=MAX(I/(1.4*AY),IFu/(4.2*AY)),非台北盆地 ;Y向,最大考虑地震控制 0.4762 0.4762 0 1 E6TAB1.DAT主要是产生水平侧向力所使用之数据，可由软件E6WEIGHT.EXE根据E6WEIGHT.DAT及E6TAB2.DAT自动产生，不需使用者输入，但使用者有必要时可做更改。范例如上，数据格式及意义说明如下: , IST:结构类型指针，与ETABS 6版定义相同，默认值0。 , IPD:P-DELTA分析指标，与ETABS 6版定义相同，默认值1。 , IDYN:动力分析指标，与ETABS 6版定义相同，本数字之预值相同于 E6WEIGHT.DAT中之数值。 , NPER:欲产生之振态及周期数，与ETABS 6版定义相同，本数字之默认值 为刚性楼版总数之3倍。 , NCLD:指定接头侧向载重之数目，通常为未与刚性楼版相连接之接头之总 数。 , EVT:计算特征值时，在反复试算中周期的容许变化误差，默认值为 0.0001。 - 78 - , PDFAC:当进行P-Delta分析时，P-Delta效应的缩放因子，默认值为1.0。 第二段数据为楼层数据，说明如下: , SID:楼层识别符号，与ETABS 6版定义相同。 , SH:楼层高度，单位公尺，与ETABS 6版定义相同。 , TS:楼层之预设楼版厚度，单位公尺。 2, DL:楼层之预设楼版均布静荷重，单位tf/m，本数字之默认值相同于 E6WEIGHT.DAT中之数值。 2, LL:楼层之预设楼版均布活荷重，单位tf/m，本数字之默认值相同于 E6WEIGHT.DAT中之数值。 , NDIA:该楼层质量不为0或者外部楼版劲度不为0的刚性楼版总数，与 ETABS 6版定义相同。 第三段数据为刚性楼版数据，由上而下每一刚性楼版依序输入，输入格式为 (A10,I5,2E10.0,2E8.0,3E9.0): , SID:楼层识别符号，与ETABS 6版定义相同。 , IDD:刚性楼版编号，默认值为已定义在E6WEIGHT.DAT之刚性楼版编 号，本数值相同于ETABS 6版楼层数据中之刚性楼版编号ND。 , DMASS:本刚性楼版的质量，单位公吨，与ETABS 6版定义相同。 2, DMMI:本刚性楼版对质心的质量二次矩(转动惯量)，单位ton-m，与 ETABS 6版定义相同。 , XM、YM:刚性楼版质心之坐标，单位公尺，与ETABS 6版定义相同。 , DKX、DKY、DKR:刚性楼版的接地弹簧沿X、Y及绕Z轴的弹簧常数， 接地弹簧作用在质心上，单位tf/m，与ETABS 6版定义相同。 第四段资料为刚性楼版的侧向力资料，由上而下每一刚性楼版依序输入，输入格 式为(A10,I5,A5,5F10.2): , SID:楼层识别符号，与ETABS 6版定义相同。 , IDD:刚性楼版编号，默认值为已定义在E6WEIGHT.DAT之刚性楼版编 号，本数值相同于ETABS 6版楼层数据中之刚性楼版编号ND。 , LC:载重状态，分别相对应于: , A:水平X向地震侧力。 , B:水平Y向地震侧力。 , C:水平X向地震侧力所造成的意外偏心扭矩。 , D:水平Y向地震侧力所造成的意外偏心扭矩。 , FX、FY:水平X、Y向地震侧力，单位tf。 , X、Y:水平X、Y向地震侧力之作用点，单位公尺，本位置之默认值与刚性 楼版之质心位置相同。 , MZ:侧向力所造成的5%意外偏心扭矩，单位tf-m。 - 79 - 第四段为接头之侧向力，说明如下: , SID:楼层识别符号，与ETABS 6版定义相同。 , IC:柱线编号。 , VX、VY:相对应于载重状态A、B的侧力，单位tf。 第五段为反应谱动力分析时之缩放乘数，亦即ETABS 6版中之SF/G，本数值之默认值依耐震设计规范之规定及永安结构技师事务所所提供之反应谱档有关: ,,11,, , 86年版规范:max,SF,,ZI,,1.4,3.5,Fyuy,, , 94年版规范: I, 最大考虑地震控制: ,SF1.4,y , 设计地震或中小度地震控制: ,,11,,, 台北盆地:max, SF,,I,,1.4,4.2,yy,, ,,11,,, 非台北盆地:max, SF,,I,,1.4,3.5,yy,, 86年版所附的4个反应谱档(taipei.spc、stiff.spc、medium.spc、soft.spc)为5%阻尼比正规化反应谱，即其输入地表加速度为1个单位，以IUNIT=3而言，即其地表加 2速度为1.0m/s。若分析用地表加速度不是1个单位，在ETABS 6版的输入档中需以 ,,112,,SF修正。台湾地区设计用地表加速度(m/s)max,，以台北Z,,ZI,gd,,1.4,3.5,Fyuy,,市或高雄市为例Z=0.23，Z与Zg之不同系考虑韧性容量折减及用途系数等因素，本程d ,,11,,max,序在e6tab1.dat中取，转至ETABS输入档后变为SF,,ZI,,1.4,3.5,Fyuy,, ,,11,,max,，其中g=9.80665，更详细的内容请参考耐震设计规SF,,ZI,g,,1.4,3.5,Fyuy,, 范及动力学书藉。 94年版因震区微分化，与86版之不同的是不采用正规化的反应谱，而是直接采用周期T与(S/F)或(S/F)之对应关系，反应谱文件名称为AABBCCD.spc，其adumaMuMm 中AA代表短周期谱加速度系数、BB代表1秒周期谱加速度系数、CC代表地盘种类(有HD、MD或ST三种可能)D代表设计地震或最大考虑地震控制(有D或M二种)， - 80 - DD例如6030MDD.spc表示、、中等地盘、设计地震控制。台北盆地S,0.60S,0.301S 直接以TP01D.spc~TP04D.spc命名。 因动力分析出来的横力通常比静力分析小，根据耐震设计规范之规定要调整放大至静力分析值的一定比率(规则性建物为90%、不规则建物为100%)，因此设计者应视ETABS分析结果在E6TAB1.DAT中调整本数值或直接在ETABS输入档中调整SF。 - 81 - 3.3. E6TAB2.DAT E6TAB2.DAT的数据内容主要用来定义构架及载重，为一格式化之输入文字文件，若内容为0者可留空白表示，档案说明如下: $NFID__NST___NC___NB___NP___NR FrameHead (6I5,10X,A40) 1 5 10 10 8 0 TWCE $_NCP__NBP__NPP_NBRP__NSP_NBLP__NLC__NLB__NLP__NLR__NLS__NLF__NLD (13I5) 9 11 3 1 1 50 10 10 1 1 1 10 2 第一段数据为主要控制变量如上之范例，说明如下: , NFID:构架编号，目前版本仅支持1个构架。 , NST:楼层数，与ETABS 6版之定义相同。 , NC:柱线总数，与ETABS 6版之定义相同。 , NB:梁跨总数，与ETABS 6版之定义相同。 , NP:隔板跨总数，隔板只能存在于已定义之隔板跨上。 , NR:斜撑跨总数，斜撑只能存在于已定义之斜撑跨上。 在ETABS之定义中并没有隔板跨及斜撑跨，本前处理软件为与柱线、梁跨等形 式一致，特增加此设定。 , FrameHead:构架标题，会转为ETABS输入档Heading Data的一部份。 , NCP:柱断面性质数据数，与ETABS 6版之定义相同。 , NBP:梁断面性质数据数，与ETABS 6版之定义相同。 , NPP:隔板断面性质数据数，与ETABS 6版之定义相同。 , NBRP:斜撑断面性质数据数，与ETABS 6版之定义相同。 , NSP:连杆性质数据数，与ETABS 6版之定义相同。 , NBLP:梁跨载重之总数。 , NLC:柱在线每一楼层柱断面配置之样式总数。 , NLB:梁跨上每一楼层梁断面配置之样式总数。 , NLP:隔板跨上每一楼层隔板断面配置之样式总数。 , NLR:斜撑跨上每一楼层斜撑断面配置之样式总数。 , NLS:连杆跨上每一楼层弹箕性质配置之样式总数。 , NLF:梁跨上每一楼层载重样式配置之样式总数。 , NLD:柱在线每一楼层接头与刚性楼版连接设定之样式总数。 *CP ___ID__Dmin__Dmaj_TYPE____TF____TW_Dmaj2_Dmin2___TF2___TW2(1X,A2,1X,I5,2E6.0,I5,6E6.0) CP 1 .55 .40 CP 2 .10 .10 本段数据为柱断面之数据如上之范例，每一柱断面占一数据列，共NCP列，在一般情况下，只须输入ID、DMIN及DMAJ即可。说明如下: , ID:柱断面性质编号，由1依序递增至NCP。 - 82 - , Dmin:柱次轴尺寸，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 , Dmaj:柱主轴尺寸，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 , TYPE:断面形式代码，其意义为 , 0或1:RC矩形实心断面，ETABS之RECT。 , 2:RC实心圆形断面，ETABS之CIRCLE。 , 11:钢骨H型钢断面，ETABS之I-SECT。 , 12:钢骨圆管断面，ETABS之PIPE。 , 13:钢骨箱形断面，ETABS之BOX。 , TF:柱翼板尺寸，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 , TW:柱腹板尺寸(PIPE壁厚)，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 以上各尺寸数值是否有效与断面形式代码有关，例如RC实心圆形断面仅Dmaj有意义，其它尺寸之数值无意义也可为空。 *BP ___ID__Dmin__Dmaj_TYPE____TF____TW_Dmaj2_Dmin2___TF2___TW2 (1X,A2,1X,I5,2E6.0,I5,6E6.0) BP 1 .30 .50 BP 2 .10 .10 本段数据为梁断面之数据如上之范例，每一梁断面占一数据列，共NBP列，在一般情况下，只须输入ID、DMIN及DMAJ即可。说明如下: , ID:梁断面性质编号，由1依序递增至NBP。 , Dmin:矩形梁尺寸，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同 , Dmaj:矩形梁尺寸，单位公尺，即ETABS 6版之DBMAJ，而DBMIN默认 值为0。 , TYPE:断面形式代码，其意义为 , 0或1:RC矩形实心断面，ETABS之RECT。 , 2:RC实心圆形断面，ETABS之CIRCLE。 , 11:钢骨H型钢断面，ETABS之I-SECT。 , 12:钢骨圆管断面，ETABS之PIPE。 , 13:钢骨箱形断面，ETABS之BOX。 , TF:翼板尺寸，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 , TW:腹板尺寸(PIPE壁厚)，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 以上各尺寸数值是否有效与断面形式代码有关，例如RC实心圆形断面仅Dmaj有意义，其它尺寸之数值无意义也可为空。 *PP ___ID____TV__TSHR____TH____BI____DI____BJ____DJ (1X,A2,1X,I5,7E6.0) PP 1 0.12 PP 2 0.15 本段数据为隔板断面之数据如上之范例，每一隔板断面占一资料列，共NPP列，说明如下: - 83 - , ID:隔板断面性质编号，由1依序递增至NPP。 , TV:(铅直向)墙厚，单位公尺，即ETABS 6版之TV。 , TSHR:计算剪力时隔板之等效厚度，与ETABS 6版之定义相同。建议留空 或0表示与T相同，但当使用轻质混凝土时则须指定本数值。 , TH:(水平向)墙厚，单位公尺，即ETABS 6版之TH，若为0则自动设定与 TV相等。 , BI、DI:端点I之墙墩断面尺寸，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 , BJ、DJ:端点J之墙墩断面尺寸，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 *RP ___ID__DMIN__DMAJ_TYPE____TF____TW_Dmaj2_Dmin2___TF2___TW2 (1X,A2,1X,I5,2E6.0,I5,6E6.0) RP 1 0.40 0.40 本段数据为斜撑断面之数据如上之范例，每一斜撑断面占一资料列，共NBRP列，说明如下: , ID:斜撑断面性质编号，由1依序递增至NBRP。 , Dmin:次轴尺寸，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 , Dmaj:主轴尺寸，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 , TYPE:断面形式代码，其意义为 , 0或1:RC矩形实心断面，ETABS之RECT。 , 2:RC实心圆形断面，ETABS之CIRCLE。 , 11:钢骨H型钢断面，ETABS之I-SECT。 , 12:钢骨圆管断面，ETABS之PIPE。 , 13:钢骨箱形断面，ETABS之BOX。 , TF:翼板尺寸，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 , TW:腹板尺寸(PIPE壁厚)，单位公尺，与ETABS 6版之定义相同。 以上各尺寸数值是否有效与断面形式代码有关，例如RC实心圆形断面仅Dmaj有意义，其它尺寸之数值无意义也可为空。 *SP ___ID_____K1_____K2_____K3____K11____K22____K33 (1X,A2,1X,I5,6E7.0) SP 1 1.5E4 1.E02 1.E02 0.0 0.0 0.0 SP 2 7.0E4 1.E02 1.E02 0.0 0.0 0.0 本段数据为线性接地弹簧及连杆之数据如上之范例，每一接地弹簧及连杆断面占一资料列，共NSP列，说明如下: , ID:斜撑断面性质编号，由1依序递增至NSP。 , K1、K2、K3:弹簧常数，单位tf/m，与ETABS 6版之定义相同。 , K11、K22、K33:弹簧常数，单位tf/rad，与ETABS 6版之定义相同。 - 84 - *FP____ID___FP(1)___FP(2)___FP(3)___FP(4)FP(10)__FP(11)__FP(12)...FP(20) (3X,I6,20E8.0) FP 1, 16,.1 ,0,0,4.5,1, FP 2,166,.044,0,0,4.5,1,0,0,3.8,1, FP 3,166,.1 ,0,0,3.8,1,0,0,4.8,1, … FP 13,166,.044,0,0,3.8,2.147,0,0,4.8,1, … 本段数据为梁跨载重之数据如上之范例，每一梁跨载重占一资料列，说明如下: , ID:梁跨载重编号，须由小至大，可跳号以方便编辑，但最后一列必须为 NBLP。被跳过的梁跨载重编号表示无载重。 , FP(1):由左至右每个十进制数视为一载重类型指标，至多可填写8个载重类 型指标，请参考下列表格及说明。 , FP(2)~FP(20):载重数据，按载重类型指针及相对应之“载重数据及意义”依 序填入。 , 每一数据列之输入格式为3X,I6,20E8.0，如欲不依预定格式提前(紧密)输入资 料，则可以”,”提前结束，例如上列范列中即以”,”提前结束而不必每一资 料占8格，但此时0就不能空白代替。 - 85 - 载重资料类型载重数据及意义 说明 个数 编号 自动计算梁及其上的墙之静载重。 1 1 第一、二个资料 WD、WL 为楼版上的单位面积静、活载重 2(tf/m)。 第三个数 据A为梁 的对跨距离。 第四个数据B为分6 4 割数，为所承载小梁数+1。 图中箭头表示为小 梁，水平线的范围之楼版载重经由小梁以集中载重方式作用在大梁上 - 86 - 载重资料类型载重数据及意义 说明 个数 编号 第一、二 个资料 WD、WL 为楼版上 的单位面 积静、活 载重 2(tf/m)。 第三个数 据A为梁 的对跨距 离。 第四个数 据B不为 正值时之 意义如左 图所示。 6 4 - 87 - 载重资料类型载重数据及意义 说明 个数 编号 第四个数据B不为正整数时之意义如左图所示。 6 4 第一个资料PD为集中静载重(tf)。 第二个资料PL为集中活载重 8 3 (tf)。 第三个数据A为作用点距I端点柱线之距离(m)。 输入数据依次为A、WW、 WD、WL。 本载重类型直接指定载重面积 2A(m)、单位面积平均墙重9 4 2WW(tf/m)、单位面积平均楼版静重 2WD(tf/m)、单位面积平均活重 2 WL(tf/m)。 - 88 - 3.3.1.1. 载重类型1之说明 载重类型,提供一个自动计算梁自重及作用其上墙自重之功能，可节省使用者计算载重之时间，所填数值必须满足0,W?0.1，用于计算第一种载重(静载重)时，令W=0.ABC，则本软件依下面表列自动计算梁及墙之自重。 A B C 重量计算 1 0 0 梁自重 20 1 0~9 梁自重 + 一砖墙(0.440 tf/m) 20 2 0~9 梁自重 + 半砖墙(0.250 tf/m) 20 3 0~9 梁自重 + 10cmRC墙(0.300 tf/m) 20 4 0~9 梁自重 + 12cmRC墙(0.348 tf/m) 20 5 0~9 梁自重 + 15cmRC墙(0.420 tf/m) 20 6 0~9 梁自重 + 18cmRC墙(0.492 tf/m) 20 7 0~9 梁自重 + 20cmRC墙(0.540 tf/m) ,20 0~9 8 梁自重 + 25cmRC墙(0.660 tf/m) *20 9 0~9 梁自重 + 30cmRC墙(0.780 tf/m) 梁尺寸由本软件就使用此载重类型之梁的断面尺寸实际自动计算，楼地版尺寸(单位公尺)，则取自E6TAB1.DAT中之该楼层楼地版厚度，亦梁之自重计算中不含楼地版部份。计算墙自重时，长度取梁之净跨长，墙高取净高，即楼高扣除同跨(同BID编号)上一层楼之梁深，若同跨上一层楼无梁则会扣除本跨之梁深(但若为level 1且梁深达1.2m时假定其上层梁深假定为0.7m)。 C为墙重打折数，因墙可能会有门窗等开口，或为女儿墙等未占满全净高，故并不一定会完全占满整个梁跨上之空间，故允许打折，除C=0为不打折外，其余1至9则代表10%~90%的重量。 本软件自动计算重量时，梁、墙皆含左、右两侧共3公分之粉刷重量。 W之数值不介于0至0.1之间会无作用，载重类型1用于活载重时也无作用。 3.3.1.2. 载重类型6之说明 载重类型6可让使用者仅输入简单变量便可用来计算梁之从属区域(tributary area) 上之从属面积上的面积均布荷重及搭梁时之集中载重等。说明如下: 2, WD、WL为从属面积上之均布静、活载重，单位为tf/m。若填为0时，则使用 在第一种载重(静载重)时，会自动采E6TAB1.DAT中之该楼层之单位静载重 DL;使用在第二及第三种载重(活载重)时，则会自动采E6TAB1.DAT中之该楼 , B=8~9因甚少用到，不保证与将来版本之兼容性。 - 89 - 层之单位活载重LL。 , A为对跨全长，单位公尺。配合B可用来计算从属面积大小。注意要填对跨全 长A而不是半跨长A/2。 , B为分隔数，通常为搭梁数加1。若有搭梁，则B之表示为实数，搭梁之断面尺 寸由小数点第一位之数值所对应之梁断面性质号码决定(只能对应至前9种梁断 面)，若搭梁上面有墙，则墙之形式由小数点第二位之数值按载重类型,中,之 数值说明决定，小数点第三位为搭梁上之墙重折数，分隔数大于,时均会被假设 为将大梁等分。例如B=3.247表示分隔数为3，亦即搭了二根小梁，所搭小梁尺 寸皆为第2种梁断面尺寸，搭梁上面有12cmRC墙，并占满整跨之70%。搭梁 及其上之墙之自重仅会被自动计算于第一种载重(静载重)之集中载重于等分点， 活载重时不会。梁自重之计算与墙自重之计算原理同载重类型1之叙述，小梁上 之墙高会扣除小梁之梁深(假设上一层有同样之小梁)，但小梁梁深达1.2m时会 被本软件认定为筏基小梁，其上一层小梁之梁深假定为0.6m。B不为正整数另 有其意义，可参考图例之解析。 3.3.1.3. 载重类型8之说明 本载重类型有个额外的功能为可施加接头垂直载重，当A小于端点I的刚域或为负值时，则本软件自动转换为柱线IC在该楼层接头之垂直载重;同理当A大于跨长减端点J的刚域时，本软件自动转换为柱线JC在该楼层接头之垂直载重。 虽然笔者不建议，但载重类型8可运用在初步分析时直接将塔屋之重量作用在柱或梁上，而不将塔屋置入结构分析中以节省时间，惟分析结果与实际行为不尽相符，如果采此方式作初步分析时应偏保守。 3.3.1.4. 载重类型9之说明 载重类型9适用于设计者藉由其它方式或辅助软件，计算出梁跨的从属面积，以及该面积上的平均墙分布荷重时。本载重类型提供了更精密的载重之计算，因为隔间墙之重量分布到各楼版及梁跨时是不平均且不易计算的，载重类型,当取WD(或WL)=0时，系为整个楼层的平均值来计算，但这可能产生局部梁跨的载重误差。 *LC ___ID RF R1 5 4 3 2 1 (4X,100I5) LC 1 1 1 1 1 LC 2 2 2 2 2 2 本段数据为柱在线各楼层柱杆件断面之配置，数据如上之范例，每样式占一数据列，共NLC列，说明如下: , ID:样式编号，由1依序递增至NLC。 - 90 - , 同一列接下来由上至下，每一楼层占5个字段。为柱断面性质之编号，0或 空白表示在该楼层无柱杆件。 *LB ___ID RF R1 5 4 3 2 F (4X,100I5) LB 1 5 5 5 5 11 LB 2 5 5 5 5 5 11 本段数据为梁跨上各楼层梁杆件断面之配置，数据如上之范例，每样式占一数据列，共NLB列，说明如下: , ID:样式编号，由1依序递增至NLB。 , 同一列接下来由上至下，每一楼层占5个字段。为梁断面性质之编号，0或 空白表示在该楼层无梁杆件。 *LP ___ID RF R1 5 4 3 2 1 (4X,100I5) LP 1 本段数据为隔板跨上各楼层隔板杆件断面之配置，数据如上之范例，每样式占一数据列，共NLP列，说明如下: , ID:样式编号，由1依序递增至NLP。 , 同一列接下来由上至下，每一楼层占5个字段。为隔板断面性质之编号，0 或空白表示在该楼层无隔板杆件。 *LR ___ID RF R1 5 4 3 2 1 (4X,100I5) LR 1 本段数据为斜撑跨上各楼层斜撑杆件断面之配置，数据如上之范例，每样式占一数据列，共NLR列，说明如下: , ID:样式编号，由1依序递增至NLR。 , 同一列接下来由上至下，每一楼层占5个字段。为斜撑断面性质之编号，0 或空白表示在该楼层无斜撑杆件。 *LS ___ID RF R1 5 4 3 2 1 (4X,100I5) LS 1 1 本段数据为柱在线各楼层垂直连杆之配置，数据如上之范例，每样式占一数据列，共NLS列，说明如下: , ID:样式编号，由1依序递增至NLS。 , 同一列接下来由上至下，每一楼层占5个字段。为连杆性质之编号，0或空 白表示在该楼层无连杆。 本软件目前仅支持垂直的单层连杆，亦即在ETABS中IL与IU是相同的，且ISLOPE=1，主要用途为基础层柱线下之土壤弹簧模拟。 - 91 - *LF ___ID RF R1 5 4 3 2 1 (4X,100I5) LF 1 1 101 201 301 301 401 501 LF 2 2 102 202 302 302 402 502 本段数据为梁跨上各楼层梁跨载重之配置，数据如上之范例，每样式占一数据列，共NLF列，说明如下: , ID:样式编号，须由小至大，可跳号以方便编辑，但最后一列必须为NLF。 被跳过的样式编号表示各楼层均无梁跨载重。 , 同一列接下来由上至下，每一楼层占5个字段。为梁跨载重之编号，0或空 白表示在该楼层无梁跨载重。 *LD ___ID RF R1 5 4 3 2 1 (4X,100I5) LD 1 4 3 2 2 2 2 1 本段数据为柱在线各楼层接头与刚性楼版相连接之配置，数据如上之范例，每样式占一数据列，共NLD列，说明如下: , ID:样式编号，由1依序递增至NLD。 , 同一列接下来由上至下，每一楼层占5个字段。为刚性楼版编号，表示该柱 线在该楼层相连接之刚性楼版。0或空白表示在该楼层不与刚性楼版相连 接，具侧向之自由度。 *__CID________XC________YC__ILC_IANG__ILD__ILS (1X,I5,2E10.2,3I5) 1 0.250 0.250 1 0 1 1 2 5.440 0.100 2 0 1 2 本段数据为柱在线各性质之设定，数据如上之范例，每一柱线占一资料列，最多共NC列，说明如下: , CID:柱线编号，须由小至大，可跳号以方便编辑，但最后一列必须为NC。 被跳过的柱线在构架中无任何作用。 , XC、YC:柱线之坐标，单位公尺。 , ILC:柱在线各楼层柱杆件断面之配置之样式编号，介于(含)0至NLC之 间。当为0时表示本柱线在各楼层均无柱杆件。 , IANG:柱线之转角(度)。 , ILD:柱在线各楼层接头与刚性楼版相连接之配置之样式编号，介于(含)1至 NLD之间。 , ILS:柱在线各楼层单层垂直连杆之配置之样式编号，介于(含)0至NLS之 间。0表示整个柱在线均不存在单层垂直连杆。 *__BID__ILB___IC___JC___F1___F2___F3___IS_PMAJ_PMIN (1X,10I5) 1 1 1 2 1 1 1 2 2 2 3 2 2 2 本段数据为梁跨上各性质之设定，数据如上之范例，每一梁跨占一资料列，最多共NB列，说明如下: - 92 - , BID:梁跨编号，须由小至大，可跳号以方便编辑，但最后一列必须为NB。 被跳过的梁跨在构架中无任何作用。 , ILB:梁跨上各楼层梁杆件断面之配置之样式编号，介于(含)0至NLB之 间。当为0时表示本梁跨在各楼层均无梁杆件。 , IC、JC:梁跨两端的柱线编号，与ETABS 6版之定义相同。若其中之一为 0，会被本软件视为null bay，转至ETABS时为IC=1，JC=2，但在各楼层均 没有梁存在之空跨。 , F1、F2、F3:载重状态I、II、III所相对应的梁跨上各楼层梁跨载重之配置 的样式编号，介于(含)1至NLF之间。 , IS:0表示梁跨为水平，正整数表示柱线IC端低一个楼层，负整数表示柱线 JC端低一个楼层。 , PMAJ、PMIN:即ETABS中之IPMAJ、IPMIN，主、次轴的连续状态。 , =0:I端连续、J端连续。 , =1:I端铰接、J端连续。 , =2:I端连续、J端铰接。 , =3:I端铰接、J端铰接。 *__PID__ILP__PIC__PJC___IW (1X,5I5) 1 本段数据为隔板跨上各性质之设定，数据如上之范例，每一隔板跨占一资料列，共NP列，说明如下: , PID:隔板跨编号，依序由1至NP。 , ILP:隔板跨上各楼层隔板杆件断面之配置之样式编号，介于(含)0至NLP之 间。若为0时本隔板跨将被本软件视为不存在。 , PIC、PJC:隔板跨两端的柱线编号，与ETABS 6版之定义相同。 , IW:墙编号。在同一楼层具有同一墙编号之隔板会被ETABS组合成一座 墙，并输出其内力。 *__RID__ILR___IL___IU___IS (1X,5I5) 1 本段数据为斜撑跨上各性质之设定，数据如上之范例，每一斜撑跨占一资料列，共NR列，说明如下: , RID:斜撑跨编号，依序由1至NR。 , ILR:斜撑跨上各楼层斜撑杆件断面之配置之样式编号，介于(含)0至NLR 之间。若为0时本斜撑跨将被本软件视为不存在。 , IL、IU:斜撑跨下、上端的柱线编号，与ETABS 6版之定义相同。 , IS:斜撑倾斜之楼层数，与ETABS 6版之定义相同。 - 93 - 4. 后处理软件 现行建筑物之耐震设计，系以折减后之地震力进行弹性分析，对于降伏后之非线性、非弹性行为并不加以分析，而直接由韧性设计来涵盖。因此耐震韧性设计非常重要，要尽量排除脆性行为的可能，使建筑物具有优良的韧性。 韧性设计不但要注意到构材的层面，也要考虑到建筑物结构的整体层面，虽然建筑物结构在设计时，不容易达到强度之均匀性，塑铰发生有前有后，但仍应尽力使其能普遍消能降伏，不要产生弱层发生。 本文将介绍由永安结构技师事务所发展的后处理计算机程序E6OUTPUT 1.4.0版在RC结构设计上之应用。 - 94 - 4.1. 杆件设计 4.1.1. 强度设计法 使杆件之设计强度足以承受结构分析所得之设计载重，称为强度设计法。强度设计法(strength design method)之基本要求为: 设计强度?设计载重，或 (强度折减系数)(计算强度)?Σ(载重因子)(使用载重)，亦即 ,P,Pnu ,M,Mnu ,V,Vnu ,T,Tnu 4.1.1.1. 设计强度 混凝土构件、断面及构件联结处之『设计强度』(design strength)为其『计算强度』(nominal strength)乘以『强度折减因子』(strength reduction factor)所得之值，即为 、、、及。 ,M,P,V,Tnnnn 『计算强度』(或称为标称强度)为按学理及规范规定计算在结构混凝土构件、断面及联结处所能承受之弯矩M、轴力P、剪力V、及扭力T。 nnnn 『强度折减因子』之目的为反应: , 材料强度、构件断面等可能变异所造成之强度不足; , 设计方程式之不准确性; , 构件受载重后之韧性(ductility)及可靠度(reliability)程度; , 构件在结构物中之重要程度。 强度折减因子之规定如下表: - 95 - 0.90 挠曲，或挠曲与轴拉力共同作用 0.90 轴拉力 0.70 轴压力或轴压力与挠曲共同作用 0.75 轴压力或轴压力与挠曲共同作用(使用合乎规定之螺箍筋者) 0.85 剪力与扭力 0.70 混凝土承压 0.65 纯混凝土 0.60 强震区除接头外之任何构材，计算剪力强度低于该构材并合 地震效应作用下计算挠曲强度所对应之剪力者 4.1.1.2. 设计载重 『载重因子』(load factor)与『使用载重』(service load)组合计算所得之载重为 『因子载重』(factored load)，亦可称为『设计载重』(required strength)。 『设计载重』涵盖由『载重因子』与『使用载重』组合计算所得之载重，及由此载重在构材或断面上产生之相关弯矩M、轴力P、剪力V及扭力T。 uuuu 使用载重系指「建筑技术规则」中所规定的各种载重，如静载重D、活载重L、风力W、地震力E…等。 载重因子之设定受在结构物上长期承受各种使用载重是否能准确估算及其变动可能性的影响。例如静载重较活载重容易估算，故静载重之载重因子低于活载重之载重因子。 就RC建筑物而言，实务上设计载重U常考虑但不限于下列载重组合: U,1.4D，1.7L U,0.75(1.4D，1.7L，1.87E) U,0.9D，1.43E 在上列载重组合中 , 活载重L应考虑空载、满载及棋盘式载重。 , 地震力E应考虑不同输入方向。 , 载重组合中的”，”号表示同时作用的意思，当结构为线性(或接近线性)且结 构系统之劲度矩阵相同时，得以数值上直接就各使用载重去组合。 , 0.9D系彰显地震力之效应与垂直载重效应异号时之结果，例如平时垂直载重 时柱子承受轴压力，而并合地震力时柱子可能为轴拉力，为避免低估轴拉 力，活载重须为空载，而静载重打9折。 - 96 - 4.2. RC结构耐震设计之特别规定 结构物之耐震设计通常应兼顾强度及韧性，若将结构物设计成大地震时仍保持弹性，可能不经济。因此依目前的设计规范，结构物通常要设计使之具有韧性，以大地震引致的弹性地震力加以折减后当做设计地震力。在本章中，以土木401-86a「混凝土工程设计规范及解说」第15章为主要依据，将耐震设计之特别规定整理如下: 4.2.1. 材料之规定 4.2.1.1. 混凝土 2'混凝土之规定抗压强度不得低于210 kgf/cm，惟采用较高混凝土时应考虑现场fc 2施工品管之困难度，除非使用高性能混凝土，以不超过420 kgf/cm为宜。若使用轻质 2混凝土，因其非弹性试验之数据不多，以不超过280 kgf/cm为宜。 4.2.1.2. 钢筋 用以承受地震引致之弯矩与轴力之构架构材及剪力墙之边界构件，其钢筋应符合CNS 560中SD420W、SD280W之要求。SD420及SD280若符合下列二点，也可使用 2, 出厂实测降伏强度不得超过规定降伏强度1300 kgf/cm以上。 , 实测极限抗拉强度与实测降伏强度之比值不得小于1.25。 钢筋试验之实际降伏强度不得超过规定降伏强度f太多之规定，主要原因有y 三: 1. 避免实际弯矩强度比设计值高，在塑铰形成之前可能先发生剪力破坏。 2. 避免钢筋实际拉力强度过高，在塑铰形成之前即无法有效握裹而破坏。 3. 降伏强度较高之钢筋系逐渐降伏，无明显平坦之降伏点。 4.2.1.3. 焊接及机械式续接 钢筋采用焊接续接时，须考虑钢筋之可焊性，且其接合强度至少达到钢筋规定降伏强度之1.25倍。 钢筋采用机械式续接器续接时应按钢筋续接器之相关规范辨理。设计时建议指明采用SA级。 - 97 - 4.2.2. 构架内之挠曲构材(梁) '挠曲构材指的是不承受轴拉力，或轴压力不超过的梁。挠曲构材必须符合 0.1Afgc , 净跨距不得少于4倍有效梁深。 , 宽深比不得小于0.3，梁宽不得少于25 cm。 4.2.2.1. 纵向钢筋(主筋) 'f0.814c, 构材上下两面钢筋比各不得小于，亦不得小于。拉力钢筋比不得ffyy 'f100，c大于，亦不得大于0.025。 4fy , 挠曲构材在梁柱交接面及其它可能产生塑铰位置，其压力钢筋量不得少于拉 力钢筋量之一半。在沿构材长度上任何断面，不论正弯矩或负弯矩钢筋量不 得低于同跨最大钢筋量之1/4。 , 受挠钢筋之搭接不得用于:(1)构材接头内;(2)距接头交接面2倍构材深度以 内范围;及(3)分析显示其它可能挠曲降伏之位置。搭接范围内必须配置闭合 箍筋或螺筋，此横向钢筋之最大间距不得超过d/4或10 cm之较小者。 一般梁构材之设计中，为避免梁产生不具延展性之压力破坏，将梁主筋量限制在平衡钢筋比之一定比率以下。但当梁受反复弯矩且进入非弹性阶段时，平衡钢筋比,b之观念与实际构材之行为之差异，不适合以其为控制构材韧性之指标。 '影响梁断面韧性主要因素有:钢筋降伏强度f、混凝土抗压强度、拉力钢筋比fyc ,及压力钢筋比。ACI 318-95规范基本上仅考虑施工性之影响而限制，而,,0.025,; '未考虑f及之影响，ACI规范可能造成曲率韧性过低，土木401-86a未予采用，而fyc 2参考纽西兰规范加以修正。下表为f= 4200 kgf/cm之容许最大拉力钢筋比。 y ' f210 245 280 350 420 c , 0.0185 0.0205 0.0226 0.0250 0.0250 max - 98 - 4.2.2.2. 横向钢筋(梁箍筋) , 闭合箍筋应设置于构材下列部份: , 受挠构材之两端由支承构材面向跨度中央2倍构材深度之范围内。 , 分析显示其它可能挠曲降伏之位置两侧各2倍构材深度之范围内。 , 第一个闭合箍筋距支承构材面不得超过5 cm，间距不得超过(1)d/4，(2)最小 主筋直径之8倍，(3)闭合箍筋直径之24倍，及(4)30 cm。 , 在需要闭合箍筋之范围内，其外围主筋须有横向支撑，在各角隅处之主钢筋 及每隔一根钢筋，均须以闭合箍筋之转角或系筋之弯钩作横向支撑;闭合箍 筋之内转角不得大于135度;主钢筋若无前述之箍筋作横向支撑者，其与相 邻有横向支撑之净距不得大于15公分。 , 在不须配置闭合箍筋之范围内仍应配置两端具耐震弯钩之肋筋，其间距不得 大于d/2或30 cm。 , 受挠构材之闭合箍筋可由一个两端具有耐震弯钩之U型筋及一根系筋所组 成。钩住同一根主筋相邻各系筋间之90度及135度弯钩应交错排置。梁如 仅一边有楼版者，系筋之90度弯钩应置于楼版之一侧。 配置闭合箍筋的目的在使塑铰处之混凝土有良好之围束，并防止压力钢筋挫屈。 4.2.2.3. 剪力强度要求 , 受挠构材之设计剪力V应由构材两端交接面之可能弯矩强度M计得之剪力epr 加上该构材由设计载重所产生之剪力。M之方向须考虑地震反向作用之情pr 况。计算M时，拉力钢筋之降伏应力改用至少1.25f，并不得考虑强度折pry W减。表示为载重组合0.75(1.4D+1.7L)作用下的梁端因子化剪力。 2 MM，prpr12, 在应配置闭合箍筋之范围内，若地震剪力超过设计剪力之一ln '半，且设计轴压力未超过，则设计横向钢筋时，V值应假设为零。 0.05Afcgc 梁之设计剪力应采用塑铰产生后引致之剪力，系因此剪力为最大者，可保证塑铰产生时梁不致先产生脆性剪力破坏。梁之设计剪力计算请见图例。由于钢筋实际的降伏强度大于规定降伏强度，且塑铰一旦产生，其塑铰转角颇大，钢筋可能进入应变硬化阶段，因此计算弯矩强度时，钢筋应力至少得用1.25f。 y - 99 - 实验证明构材承受非弹性反复变形时，为确保发生挠曲破坏，剪力筋之配置量应高于承受单向加载所需配置之剪力筋，其配筋量须增加。此处不计混凝土之剪力强度只是反映剪力筋须增加，但并不意味实际混凝土不承受剪力。 - 100 - 4.2.3. 构架内承受挠曲及轴向载重之构材(柱) '本节之规定适用于承受弯矩与轴力之构材，且其设计轴压力超过。构材之0.1Afgc断面应符合下列条件: , 通过几何形心量测，断面之最小尺度不得小于30 cm。 , 断面最小尺度与其垂直尺度之比不得小于0.4。 4.2.3.1. 柱之最小挠曲强度 ', 任何抵抗设计轴压力超过之柱，其挠曲强度应符合强柱弱梁(strong-0.1Afgc column weak-beam)之规定，未符合规定之柱，其侧向强度与劲度应在计算结 构强度与劲度时应予忽略。 , 柱之挠曲强度应符合下式之强柱弱梁规定 6 M,M,,cg5 式中: :连接于接头各柱在接头中心之设计挠曲强度之总和。柱挠M,,M,,cnc 曲强度应为所考虑方向之侧力作用下由各载重组合设计轴力计算所 得之最小挠曲强度。 :连接于接头各梁在接头中心之设计挠曲强度之总和。该挠M,,M,,gng 曲强度和之方向应与柱挠曲强度和之方向相反。作用于所考虑构架 立面内梁之两方向(顺、逆钟向)弯矩均应考虑。 , 若强柱弱梁之规定无法满足，则支承该接头反力之柱，应按围束箍筋之规定 于柱之全长配置横向钢筋。 本小节规定目的在降低柱产生降伏之可能性。依笔者个人之解释，当建筑物充份发挥韧性时，多数梁端已产生塑铰，此时柱端弯矩之6/5倍即为未因子化之设计弯矩。但是基于以下二因素，此时柱端之弯矩无法由线弹性之分析去推算: , 侧向设计地震力P之线弹性分析结果，无法代表也无法据此推算最后(Pu,Δd u)之非线性极限状态。 , 梁柱接头具有一定的尺寸，考虑方向性下接头面的梁端、柱端弯矩值之合不 - 101 - 为0(亦即梁端弯矩合不等于柱端弯矩合)。 强柱弱梁之检核规定，在实务上常将其纳入弹性设计程序。虽然柱端之设计弯矩不容易准确求得，但设计者并不能因此放弃，必须以适当之方法来决定设计值。笔者以下简介目前当用之方法，并介绍本文所附设计程序考虑之方法。 一般梁经弹性分析设计及检核韧性要求后，主筋配置已确定。可将梁端之计算弯 亦可以求得(请注意规范之规定为接矩强度M求出，故接头面外的M,,Mng,,gng 头中心)，虽然梁端弯矩合在事实上不等于柱端弯矩合，但在别无他法下，只好以接 6头面外之为柱端之弯矩准则，因同一接头有上柱下端及下柱上端二个M,M,,cg5 6柱端，因此还必须将分配至接头面外之上下二柱端。至于如何分配，M,M,,cg5 目前在业界有三种作法。第一种方法已不被建议使用。第二种为台湾大学蔡益超教授所提倡，观念简单明要正确，惟在实务应用上会有盲点。第三种为「混凝土工程设计规范与解说」之解说中所建议，但亦有其盲点。本版软件(E6OUTPUT 1.4.0版)已初步发展出以PUSHOVER方式检视在非线性状态的柱端弯矩，可做为柱端设计弯矩的参考依据。 方法一:依劲度比例分配 以往相关规范有建议以上下柱之I/l分配者，惟难以反映结构之实际行为。 方法二:依梁弹性结构分析弯矩比例放大 就某梁柱接头而言，令M、M、M、M均为弹性地震力分析所得之柱端与梁ctcbg1g2 端弯矩。柱端之设计弯矩为 6Mg,5M,M ctuct，，M，Mg1g2elastic 6Mg,5M,M cbucb，，M，Mg1g2elastic 本法之观念为1.2倍梁设计挠曲强度与弹性分析挠曲之比值为柱端设计弯矩的放 6Mg,5k,大系数。因柱端设计弯矩由弹性分析弯矩乘以上式之放大系数，duc，，M，Mg1g2elastic - 102 - 理论上应可达到“降低柱产生降伏可能性”之目的。 在实务应用上的盲点有二:第一为弹性分析弯矩被假设为正弯矩的梁端弯矩在实际上不一定是正弯矩，因为垂直载重时是负弯矩，即使加上设计地震力正弯矩之作用也不一定会成为正弯矩，因此可能会造成柱弯矩放大系数k非常大而使柱子难以设duc 计，放大系数k甚至可能是负值。第二为依本方法计算之柱端设计弯矩不一定能满duc 足规范强柱弱梁之规定，特别是柱端弹性弯矩不大时。 图例:梁柱弹性分析弯矩 - 103 - 方法三:依柱弹性结构分析弯矩比例分配 就某梁柱接头而言，令M、M、M、M均为弹性地震力分析所得之柱端与梁ctcbg1g2 端弯矩。柱端之设计弯矩为 6Mg,5 M,Mctuct，，M，Mctcbelastic 6Mg,5 M,Mcbucb，，M，Mctcbelastic 本方法与前一方法之差异仅在于柱端弯矩放大系数计算之分母，本法为 6Mg,5，依本方法计算柱端设计弯矩可满足强柱弱梁之规定。 k,duc，，M，Mctcbelastic 但在实务应用上亦有二个盲点(其实还是因为事实上接头面外梁端弯矩合不等于柱端弯矩合):第一为若柱端弹性弯矩合本来就比梁端弯矩大时，有可能造成放大系数k反而小于1，但本盲点可就k设定下限加以解决。第二个盲点与前法的第二个盲ducduc 点互为盾的两面，当柱端弹性弯矩不大时，是否有必要为了达到强柱弱梁之要求，而用很大的放大系数k，若无必要时则可就k设定上限(合理的上限值为1.4F=3.5)。ducducu本文中所介绍的后处理程序系采用本方法设计强柱弱梁，而k之上下限可由使用者duc 设定，但为顾及安全，程序内定一楼柱及地下室柱之下限值不会小于1.4。 方法四:以PUSHOVER分析 ETABS V8版具有pushover功能，因此强柱弱梁有关柱之设计弯矩及轴力可由pushover侧推到位移目标值(梁端大多已产生塑性铰)之非线性极限状态下求得，本版软件已具有产生V8版塑铰的功能(接口为e2k文字输入文件)，可作为决定强柱弱梁柱端设计轴力及弯矩的参考依据。 建筑物中，当某层之柱位与上层之柱位错开，此时如欲设计为强柱弱梁常有因难。因此规定此种情况下之柱若能于全长配置围束箍筋，亦容许柱产生塑铰。 规范中“侧向强度与劲度应予忽略”的意涵为在地震力作用下，该柱有关抵抗地震力的正面效应应予忽略，例如其所承受之剪力应不予承认，但该柱所引起的负面效应仍应予考虑。 - 104 - 4.2.3.2. 纵向主筋 , 钢筋比不得低于0.01，亦不得大于0.06。 ,g , 钢筋之搭接仅容许于构材净长之中央1/2内，并应考虑为拉力搭接。符合相 关规范之焊接或SA级机械式续接器可用于构材净长之任何断面。 柱最小钢筋量之规定在减少长期潜变变形，并使弯矩强度超出开裂弯矩。上限之规定在避免主筋太密妨碍施工，并避免柱引致过高之剪力。实务上柱钢筋比以不超过0.04为原则。 柱端因弯矩大，混凝土保护层可能剥落，因此规定钢筋不得搭接。若须搭接，则须在反复应力较小之中央一半柱长内进行，且须配置围束箍筋。 4.2.3.3. 横向钢筋(围束箍筋) , 横向钢筋(围束箍筋)应按下列规定配置，惟不得小于因剪力所需之横向钢筋 量。 'fc1. 螺箍或圆形闭合箍筋之体积比不得小于，也不得小于,0.12sfyh /,,A,,fgc,,,,。 0.45,1,,,,fA,,yhch,, ',,A,,fgc,,,,2. 矩形闭合箍筋及系筋之总断面积不得小于Ash，也,0.3,1shc,,,,fAyh,ch,,, ',,fc,,不得小于Ash。 ,0.09shc,,fyh,, 3. 横向钢筋可采用单个或重迭闭合箍筋。与闭合箍筋相同大小与间距之系 筋可使用。系筋之两端均须绕于纵向主筋，并间隔换端。 上述中，A为柱全断面积;A为闭合箍筋或螺筋之外缘所围之面积;f为gchyh 横向钢筋之降伏强度;h为计算A时之柱心宽度，即外缘围束箍筋心至心csh 之宽度。 , 横向钢筋之间距不得超过构材断面最小尺寸之1/4，也不得超过10 cm。 - 105 - , 在构材横断面上，系筋或闭合箍筋相邻各肢之中心距不得超过35 cm。 , 距接头面l之范围内及在刚架非弹性侧向位移时可能发生挠曲降伏之任何断0 面两侧各之l范围内，其横向钢筋应按本小节之规定配置。l之长度不得小00 于: 1. 在接头面处之构材深度或任何可能发生挠曲降伏断面处之构材深度。 2. 构材净长之1/6，及 3. 45 cm。 , 刚劲构材(如墙)中断转由其下之柱支承时，则应按本小节规定于全长配置围 束箍筋，配置须随柱主筋向上延伸进入刚劲构材，延伸范围至少为柱中最大 纵向主筋之伸展长度。若柱之下端终止于墙上，则本小节规定之横向钢筋， 其配置须随柱主筋向下延伸进入墙内，延伸范围至少为该终止处柱中最大纵 向主筋之伸展长度。若柱之下端终止于基脚版或筏基版内，则本小节规定之 横向钢筋，其配置须随柱主筋延伸进入基脚版或筏基版内，延伸范围至少为 30 cm。 , 在柱全长中不必按本小节规定配置横向钢筋之部份，则应采用螺箍或闭合箍 筋，其中心距不得超过柱主筋直径之6倍及15 cm。 本小节规定之目的在围束混凝土并提供主筋之侧向支撑。地霞时柱除有轴力外，亦具有弯矩，且系反复载重，本小节规定使围束之混凝土具有较佳之极限应变，因此有良好之轴向与挠曲韧性。矩形柱围束箍筋之效应不及螺箍柱，因此采用较高体积比之箍筋。经研究横向钢筋可采用单个或重迭闭合箍筋。 围束箍筋应配置于非弹性变形可能发生之处。分析及现场观测显示，柱子支承不连绩之刚劲构材如墙或桁架，会产生显著之非弹性变形。因此柱之全长须配置围束箍筋。 - 106 - 4.2.3.4. 剪力强度要求 , 设计剪力V应考虑构材两端接头面内各种作用力所能产生之最大剪力。计算e 地震引致之剪力时，这些接头面作用力应考虑作用于接头面上各种设计轴力 范围内之最大可能弯矩强度M。地震引致之剪力无须超过依梁柱接头处各pr 梁之可能弯矩强度M所计得之剪力。计算柱或梁之M时，拉力钢筋之降prpr 伏应力应改用至少1.25倍f，并不得考虑强度折减，亦即。V不得小,,1.0ye 于由结构分析结果所计得之设计剪力。 , 柱须配置围束箍筋之l范围内，按本小节规定计算地震引致之剪力若超过设0 /计剪力之1/2，且包含地震效应之设计轴压力小于，则设计其横向0.05Afgc 钢筋时，V值应假设为零。 c 由于强柱弱梁的考虑，塑铰会先产生在梁端，梁柱接头两面的梁当产生正与负塑性弯矩时，该接头上、下方之柱断面所断应之弯矩M可依本文中『强柱弱梁』柱之pr 设计弯矩计算之原理求取，惟计算梁之塑性弯矩时，钢筋拉力应至少以1.25f计算。y MM，pr1pr2V则设计剪力，其中H为柱之净高。 ,eH - 107 - 4.2.4. 构架之接头 4.2.4.1. 一般要求 , 接头面上梁挠曲拉力钢筋之应力，应假设为1.25f。 y , 梁纵向钢筋终止于柱内时，应延伸至柱围束核心之另一面，其拉力筋之锚定 应按本小节之规定。 , 当梁主筋贯穿梁柱接头时，若使用常重混凝土，则平行于梁主筋方向之柱尺 寸不得小于最大梁主筋直径之20倍，若使用轻质混凝土，则上述之柱尺寸 不得小于最大梁主筋直径之26倍。 梁柱接头面之塑铰若产生大的塑性转角，则受拉钢筋之应变必远超过降伏应变，因此接头剪力之算应以1.25f钢筋应力计算之。 y 研究显示，在承受反复弯矩作用下，梁柱接头内直的梁主筋可能滑移，其握裹应 力可能很高。为显著降低梁塑铰旁梁柱接头内主筋之滑移，规范取平行梁主筋方 向之柱尺寸不得小于最大梁主筋直径之20倍，因缺乏试验数据，因此轻质混凝 土所需柱尺寸之修正，系采拉伸展长度修正因子1.3。 4.2.4.2. 横向钢筋 , 接头内应按柱围束箍筋之规定配置横向闭合箍筋。 , 若接头四面皆有构材构入，且每一构材宽度最少为柱宽度之3/4，则柱在接 头处最浅构材之深度范围内，可配置较少之横向钢筋。惟其量至少应为围束 箍筋量之一半。上述之深度范围内，箍筋间距得增至15 cm。 , 梁钢筋在接头处未通过柱核心，且未受横向构入梁之围束，则在梁柱接头处 应按梁围束箍筋之规定配置横向钢筋以提供柱核心外梁之主筋之围束。 四面皆有构材围束时，箍筋量可减半，且间距可增大乃根据一些实验结果归纳而得。当梁宽大于柱宽之情况，梁之主筋未受柱筋围束者需另由围束箍筋或另一向梁提供侧向支撑。 4.2.4.3. 剪力计算强度 , 常重混凝土构材接头之计算剪力强度不得大于下列规定: - 108 - /接头四面皆受围束 5.3fAcj /三面或一双对面受围束 3.9fAcj /其它 3.2fAcj 若构材构入接头之一面，其覆盖接头面超过3/4者则该接头面视为已受围 束。 , 轻质混凝土构材接头之剪力计算强度不得超过常重混凝土规定值之3/4。 由于实验显示梁柱接头之剪力强度对箍筋量不敏感，故配置柱围束箍筋规定之箍筋量即可具本小节所述之计算强度。A为接头之有效断面积，其计算如图例所示，Ajj之深度为产生剪力方向接头之深度，其宽度为(b+h)或(b+2x)之较小值，其中b为梁宽，h为剪力方向之柱深，x为梁边至柱边之较小值。 4.2.4.4. 设计剪力 梁柱接头地震时之设计剪力，系对应于梁端产生塑铰者，其设计值为 'V,(A，A)，1.25f,V ussycol 其中V为上柱底之设计剪力，按本文错误～未找到引用源。4.2.3.4节之内容计col 算，因其必为图示之方向，所以可以扣除。 - 109 - 图例:梁柱接头剪力计算 - 110 - 4.2.5. 结构墙(剪力墙) 本节之规定适用于做为地震力扺抗系统之 墙，楼电梯间之剪力墙及地下室外墙，应属于本 类构材。本节所述之剪力墙设计内容系依据具法 定地位的『结构混凝土设计规范』(原土木401- 86a)。 hw剪力墙有所谓的高宽比，若其值较高则lw 容易设计其破坏机制为弯矩降伏，这也是较被期 待的破坏机制;若高宽比太低则其破坏机制无论 如何设计配筋均无可避免为剪力破坏。这种情形 可以用大梁来理解模拟，若为短梁时则其较难达 成韧性剪力之要求而为剪力破坏机制。 计算高宽比所用的墙高h究竟指的是什么w (也许有人会直觉误以为取所在楼层之高度)，规 范并未解说，不过可以从力学及混凝土学的基础 知识去判断，且可以与所谓的深梁或短梁作一比 较。深梁或短梁的净跨长指的是二支承柱表面之 间的距离，柱韧性剪力设计时之净高指的是上下二接头梁表面间的距离，以上二者之共通点为在侧向力作用时跨中会有反曲点。但剪力墙之墙高并不能像柱一样认定(略小于楼层高度)，因为剪力墙并非上下二侧均有支撑，地面层以上的剪力墙只有在地面有侧撑，地面以上为复杂的结构系统，若剪力墙量远小于柱量，只要剪力强度足够，墙就有可能在同一楼层之上下端产生塑铰，跨中有反曲点，其行为与柱较类似;若墙量较高，承担了相当比例的楼层剪力，其行为就较复杂。 在设计地震力时剪力墙的弹性设计并不困难，比较困难的是如何设计使得剪力墙不要发生剪力破坏而丧失或降低其承受楼层剪力的行为，否则会危及梁柱构架的安全。毕竟剪力墙的弯矩强度与铅直向钢筋有关，配置适当(足够但不过量)的铅直向主筋与充足的水平向剪力钢筋，可使得剪力墙一旦发生破坏时以挠曲破坏的可能性比较高。 4.2.5.1. 钢筋 , 结构墙沿纵轴与横轴方向之钢筋比均不得小于0.0025，每一方向之钢筋间距 均不得大于45 cm，剪力钢筋之配置应连续并分布于整个剪力面上。 /0.53fA, 若墙之设计剪力超过，则墙须采用至少2层钢筋。 ccv - 111 - /, 墙段中压应力超过0.2之部份，应按柱围束箍筋之规定配置横向钢筋，此fc /横向钢筋可于压应力小于0.15之断面终止。 fc 剪力筋均布于受剪面上系为控制斜裂缝之宽度。剪力较大时，钢筋须配置两层或两层以上，系因单层钢筋很难配置在正中，此外两层钢筋会较接近表面，当地震产生严重裂缝时亦较不易使混凝土变成碎块。 /设计载重引致之压应力若超过0.2，在此严重的反复应力作用下，为维持构材fc 之完整性，须配置足够围束箍筋以围束混凝土并防止受压钢筋屈曲。 4.2.5.2. 设计剪力 弹性设计 剪力墙若不做韧性设计时，其设计剪力V由载重合计算，但强度折减因子应按规u 范检讨，是否取0.6。地下室外墙应不致产生反复降伏，笔者个人认为可用弹性方法设计。 韧性设计 剪力墙为扺抗地震力的重要组件，破坏模式可能为剪力破坏，也可能为弯矩破坏，设计时最好控制为弯矩破坏，以便得到较佳之韧性。设计剪力为上、下端之塑性弯矩所对应之剪力，亦即 M，Mprtprb V,uhw 其中M、M分别为上、下端之塑性弯矩且同为顺时针或反时针方向(若不同方prtprb 向则取一正一负)，h为设计用墙高。因建筑物结构习惯上同一楼层之配筋在上、下端w 皆相同，故若取同一楼层上、下端之M来计算，则因其数值相同会得到0的结果，pr 以其绝对值相加不合力学机制且其值太大难以设计。若取数个楼层的高度(例如取一楼底、四楼顶)来计算上式，则因在各个楼层中间皆有侧向地震力的影响加入，与上式在h之范围内无侧向载重之假定不符，要比照梁的韧性剪力计算式考虑跨中载重似乎也w 不容易及合理，以上所得之剪力不能反应一楼底较大之剪力同时会高估四楼之剪力。若墙高依反曲点位置决定则上端之可能弯矩强度似乎为0，但因结构物整体降伏后之非线性行为难以掌握，即使是目前最新版的SAP2000或ETABS的非线性Pushover分析也因墙尚未具有非线性特质而无法得到韧性剪力，只能说由设计者依弹性分析及配筋之结果自行小心保守决定韧性剪力之数值。 - 112 - 综上所述，剪力墙轴力与弯矩之设计依载重组合设计即可，剪力墙设计之困难点在于韧性剪力之决定，其困难肇因于以下几点。 , 墙高度h之决定。 w , 墙高h范围内有跨中载重(楼层所在位置的地震力)。 w , 以墙高h上下端之塑性弯矩强度及墙高h去计算所得到的韧性剪力不能反ww 应跨中载重效应，会低估所考虑墙高下端之剪力、高估上端之剪力。 4.2.5.3. 剪力计算强度 /, 剪力墙之剪力计算强度V不得大于，也不得大于下式之规定 2.12fAnccv /，， V,,f，,fAncchycv 式中A为墙之全断面积，α依下表计算 cvc hw α clw ?1.5 0.80 ,,hw,, 0.533.0,1.5~2.0 ,,lw,, ?2.0 0.53 , 若h/l之比值不超过2，则垂直钢筋比不得小于水平钢筋比。 ,,wwvh 为限制斜裂缝之发展，应在墙之长及高二方向均适当配置剪力筋与。抵抗,,vh弯矩所需之边构材钢筋末含于与与的计算中。实务上剪力墙之剪力钢筋应以小间,,vh 距均匀分布较为适宜。水平钢筋量可依V之规定推得为 n Vu/f,,ccA,cv ,,hfy - 113 - 4.2.5.4. 边界构材 , 除非全墙之横向钢筋符合受压构材(柱)围束箍筋之规定，否则在含地震效应 '之设计力作用下，最大外缘纤维压应力超过0.2之结构墙，应于其边缘及fc '开孔边缘设置边界构材。边界构材可在压应力小于0.15断面处终止。应力fc 须依据设计力以线弹性模式及构材全断面性质计算之。 , 边界构材应具有符合受压构材(柱)围束箍筋规定之横向钢筋。 , 边界构材应设计承受墙上所有设计轴力及弯矩。 , 剪力墙设有边界构材者，横向剪力筋应锚定于边界构材之围束核心中，并使 该钢筋能发展其拉力达规定降伏强度f。 y /, 除非墙平面内之V小于0.265A，否则横向钢筋终止于无边界构材之结fucvc 构墙之边缘时应以标准弯钩钩住边缘钢筋，或以U型肋筋围束边缘钢筋。U 型肋筋应与横向钢筋同直径、同间距，并续接于横向钢筋。 , 边界构材纵向钢筋之焊接与机械式续接应符合与柱相同之规定。 剪力墙的压力翼缘(边构材)承受地震弯矩引致的很大压力，该压力可能在强烈地震中反复加载多次，因此让结构墙的翼缘处承受极大压力的混凝土具有优良的围束， '显然非常重要。至于翼缘压力是否很大，乃以压应力是否超过0.2为准。此压应力系fc '依据设计力以线弹性模式及构材全断面性质计算之。0.2仅为一指标，并不代表地震fc 时真正的应力。 PMuu边界构材之设计轴力为，其中P、M为墙之设计轴力及弯矩，B为两,uuw2Bw 侧边界构材中心至中心之距离。边界构材须以短柱并考虑强度折减系数来设计，使之具有足够的强度。 - 114 - 4.3. 后处理程序 ETABS 6版的后处理程序CONKER在梁设计时为单筋梁，以目前台湾建筑界所习惯之梁、柱尺寸，在并合地震力之作用下，拉力钢筋比很容易超过平衡钢筋比之0.5倍，因此无法得到设计结果，ETABS 8版预设钢筋形心至混凝土表面之距离为Dmaj之1/10，且其设计结果为需求钢筋量而不是正式配筋之结果(钢筋支数必为整数根)，无法做为梁韧性剪力及强柱弱梁设计之依据，虽然可以人工加以修正但却失去了效率。 本章将介绍由永安结构技师事务所发展的后处理程序E6OUTPUT.EXE(版本1.4.0)及输入数据文件RC.DAT之档案内容。E6OUTPUT.EXE原则上系与相关的前处理程序E6INPUT.EXE所产生之ETABS输入档配套，为一适用于RC建筑抗弯矩构造物之设计程序。 若ETABS之分析档案为filename，则本程序会读取filename.EKO、filename.FRM等二个档案来取得结构模型及各杆件内力之数据，若原分析档案之单位代码为1~8，则本程序会自动换算转换为tf、m单位，若原分析档案之单位代码为0(单位由分析及设计者自行解释负责)，则本程序会假定原单位即为tf、m不进行转换。自FRM档读入杆件内力时有以下之规定或假设，load case 1~5分别对应静载重D、活载重L1、活载重L2、X向地震EX、Y向地震EY且为未因子化之使用载重。 程序执行后，梁柱配筋之数据会写在RcBeam.As及RcColumn.AS两文本文件中。若程序执行时前一次执行后所产生之配筋档案仍存在，则会读入该配筋数据为初始配筋数据，不足者会自动增加配筋，足够者保留配筋，本功能使得本程序可支持多阶段分析，也可由设计者编辑配筋数据文件进行人工修正。未进行多阶段分析者，可设定批次档，每次执行前将两配筋数据文件先行删除。构件设计之详细过程记录在RcDesign.OUT档案中(其精简版本为RcDesign.LST可用于打印报表)，错误及警告讯息则记在RcDesign.ERR档案中。 相较于前一版，本版新增了二个有用的辅助功能，第一个是产生E6OUTPUT.DXF以各楼层平面图方式显示梁柱杆件的主筋比，并在E6OUTPUT.LST档案中含有可转至ETABS 8版的梁柱塑铰相关资料。 - 115 - 4.3.1. 输入数据文件RC.DAT $ DUC IDST IK T0 ANG0 fc0 NAVS NFAV TFS N3 IPLT IVC CUTL N3L AEx AEy K1 csb0 IRup NK SMIN N42 IGV NLC GXL Rh0 NRCF NRBF csb3 SFG LISO SSUB IFH FW6 XLP 1 2 1 .30 50. 0. 22 29 .40 0 3 0 10 300 0. 90. 1.0 3 0 0 8 6 12 0.85 2.0 $ FORM LEVEL 1 TO NST, FC, COLUMN BAR NO., COLUMN COVER,Beam Bar No., Beam Cover, Beam Web bar NO. $ B1 1F 2F 3F RF 245 245 245 210 210 6 6 6 6 6 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 8 6 6 6 6 7.0 6.0 6.0 6.0 6.0 4 3 3 3 3 F 1 2 4 R B2 B1 1 2 3 $以下依照单位长度箍筋量由小至大排序,使用者可依需求自行调整或取舍 $3 25 3 22 3 20 3 18 3 15 4 25 4 22 3 12 4 20 4 18 3 10 3 9 3-18 5 25 4 15 3 8 5 22 3-15 5 20 4 12 5 18 6 25 3-12 4 10 6 22 5 15 4 9 4-18 3-10 6 20 4 8 6 18 5 12 4-15…6-10 3 20 3 18 3 15 3 12 3 10 4 20 4 18 4 15 4 12 4 10 4-15 4-12 5 20 5 18 5 15 5 12 5 10 5-15 5-12 3 8 4 8 5 8 4 25 4 22 4 20 4 18 4 15 4 12 4 10 4-18 4-15 4-12 5 25 5 22 5 20 5 18 5 15 5 12 5 10 5-18 5-15 5-12 6 25 6 20 6 18 6 15 6 12 6 10 6-18 6-15 6-12 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.90 1.90 1.90 1.90 1.90 1.90 1.90 1.90 1.90 1.90 2.00 2.50 2.50 3.00 3.00 2.00 2.50 2.00 3.00 3.00 $ ILC IEXY D L1 L2 Ex Ey (2I5,5E9.0) 1 1.400 2 1.400 1.700 3 1.400 1.700 4 1.400 1.700 1.700 5 1 1.050 1.275 1.275 1.403 6 -1 1.050 1.275 1.275 -1.403 7 1 0.900 1.430 8 -1 0.900 -1.430 9 2 1.050 1.275 1.275 1.403 10 -2 1.050 1.275 1.275 -1.403 11 2 0.900 1.430 12 -2 0.900 -1.430 $ LEV IC KTMAX KBMAX $ LEV CID DL-P DL-M DL-V DL-T LL-P LL-M LL-V LL-T EX-P EX-M EX-V EX-T EY-P EY-M EY-V EY-T (2I5,16E5.0) $ LEV BAY DL-P DL-M DL-V DL-T LL-P LL-M LL-V LL-T EX-P EX-M EX-V EX-T EY-P EY-M EY-V EY-T (2I5,16E5.0) $ LEV BAY 1.4DL 1.7LL1 1.7LL2 (2I5,F9.2) 5 2 0.45 0.00 0.14 - 116 - 上表为本后处理程序须使用者设定之输入档案RC.DAT之档案内容范例，为一格 式化之输入档案，所有留空之数值皆视为程序之默认值。说明如下: 任何1列以$开头者皆视为为批注列。 第一段数据为主控制变量列，仅有1列，每一控制变量占5格，依序为 , DUC:韧性设计指标 , 0:不进行韧性设计，当载重组合中含有地震力时(IEXY?0)，以下情形 剪力强度折减系数取0.60，其余情形取0.85。 , 柱:基面以上的柱。 , 梁:当IGV=0时基面(含)以上的梁。 , 1:进行韧性设计，但无上层柱之柱顶端不进行强柱弱梁设计，全柱配 置围束箍筋，剪力强度折减系数取0.85。 , IDST:基面所在之楼层，通常为1F所在之楼层，IDST(不含)以上楼层之梁 柱会进行韧性设计。 , IK:强柱弱梁设计时柱弯矩放大系数指标。以M代表因子化垂直载重弯D 矩、M代表因子化弹性设计地震弯矩。 E , 1:与地震力相对应之方向的柱弯矩采强柱弱梁，设计因子化弯矩为 M=M+kM;另一方向采载重组合之设定M=M+M。 uDducEuDE , 2:两方向皆采M=M+kM。 uDducE , 3:依弯矩之轴向与地震力输入方向之夹角计算，柱设计因子化弯矩为, 22。 ，，M,M，kcos,，sin,MuDducE , T0:视为剪力墙(结构墙)之最小墙厚(m)，此数值会影响梁的净跨距之计算， 包括深梁及梁韧性剪力之判断，一般情形下(无剪力墙或剪力墙厚度大于地下 室外墙厚度)本数值取略大于地下室外墙的厚度。 , ANG0:与地震力视为相对应方向的容许误差角度(degree)，例如地震力为0 度方向时，若ANG0=30,则梁的走向在-30至30，150至210度都会视为相对 应地震力方向之梁，即其会产生塑铰而列入强柱弱梁设计时之梁端弯矩之计 算内。梁本身之韧性剪力均会进行设计，与ANG0无关。 2, fc0:柱混凝土强度设计折减，单位kgf/cm，考虑施工质量不良及柱内埋管 '过多时之强度折减，例如时，若fc0=45，则本程序实际柱设计时采f,280c //来设计柱轴力，弯矩及剪力。但计算围束箍筋量的不f,280,45,245fcc 折减。 , NAVS:除第一层(基础层)外，可采用的箍筋选择组数，至多100组，较前面 - 117 - 的组别并符合强度及间距要求者会被优先选择采用。 , NFAV:第一层(基础层)可采用的箍筋选择组数，至多100组，较前的组别并符合强度及间距要求者会被优先选择。 , TFS:筏基版之代表厚度，单位m，本数值会影响筏基梁表层钢筋量之计算。 , N3:梁的主筋是否至少为3支之指标，若N3=0则受拉侧主筋至少为3支，若N3=1则受拉侧及受压侧主筋均至少为3支，所谓受拉侧指的是一般梁跨中下层及一般梁跨端上层(筏基梁上下端与一般梁相反) ，本数值若为0或1时，梁跨中相对应之上或下层主筋若仅为2支主筋，则转至绘图表格文件时会自动增为3支。跨端相对应之上或下层主筋处理如下原则: , 配筋资料不是来自RcBeam.AS读入时，初始配筋会至少配置3支(但梁 净跨长?N3L例外)。 , 配筋资料自RcBeam.AS读入时，若符合以下三者之一，则至少配置3 支主筋(1)基面(含)以下、(2)净跨长,N3L、(3)跨端不是柱支承。 , IPLT:设计及转成绘图输入档之指标 , 0:设计，转成绘图档输入时，楼层由上至下。 , 1:设计，不转成绘图输入档。 , 2:不设计，直接由RcBeam.AS及RcColumn.AS之配筋数据转成绘图文 件，楼层由上至下。 , 3:设计，转成绘图档时，楼层由下至上。 , 4:不设计，直接由RcBeam.AS及RcColumn.AS之配筋数据转成绘图文 件，楼层由下至上。 , IVc:在梁的韧性设计中，混凝土剪力强度V之计算方式 c , 0:依规范之规定，地震引致之剪力V小于设计剪力V之一半时，V不euc 折减，反之令其为零。 , 1:V不折减。 c , 2:按地震剪力V占设计剪力V之比率折减，例如地震剪力占设计剪力eu 之30%，则取0.7V为混凝土剪力强度。 c , 3:按地震剪力V超过0.5V之比率折减，例如地震剪力分别占设计剪eu 力之50%、60%、80%时，分别取V、0.8V、0.4V为混凝土剪力强度。 ccc - 118 - , CUTL:梁跨中若主筋支数较跨端多时，因发展长度之限制，使其端部距离 支承端很近或甚至主筋须伸入支承端。CUTL为端部距离支承端很近之标 准，单位cm，转成绘图输入档时会直接令断筋点为0但此会实质增加梁端 弯矩强度，影响梁及柱之韧性设计，因此在RcDesign.ERR中会显示出警告 讯息，提醒设计者应人工修改增加RcBeam.As主筋资料。若在基面(含)以 下，则会自动设定跨端主筋数与跨中相同。 , N3L:若N3=0或,时，梁主筋至少为3支之设定不适用于基面以上之短 梁，因短梁会造成梁韧性剪力难以设计，而短梁的标准即为净跨长不大于 N3L者，单位cm。 , AEx:+X向地震力输入之方向，单位度，亦即load condtion A之侧力方向。 本数值通常为,，合理值应介于-45至45之间。 , AEy:+Y向地震力输入之方向，单位度，亦即load condtion B之侧力方向。 本数值通常为,，合理值应介于+45至135之间。 , K1:基面(1楼)及以下柱弯矩之额外放大系数，基面及以下取2楼以上同柱 线kduc最大者再乘K1，通常此数值取1。 , csb0:柱身最小之柱箍筋号数，至少为3，若小于3则自动设定为4，#10或 以上主筋时则会自动设定至少为4。 , IRup:梁主钢筋比限制之设定，0表示依土木401-86a 15.4.2.1计算为 - 119 - /,,f，1002c,,，当f=4200 kgf/cm而混凝土强度分别为210、245、min,0.025y,,f4y,, 2280、315、350 kgf/cm时，梁主钢筋比之上限分别为0.01845、0.02053、 0.02261、0.02470、0.0250，此一规定系为了使梁断面能够具有足够之韧性; 其它数值则设定为0.025。 , NK:独自设定柱弯矩放大系数之数目。 , SMIN:为避免柱箍筋使用#5，可容许的#4箍筋之最小间距(cm)，本数字应 为7、8、9、10其中之一。 2, N42:f=4200 kgf/cm高拉钢筋之最小钢筋号数。为了节省钢筋或其它因素，y 2#3~#5钢筋可能使用f=4200 kgf/cm高拉钢筋，本软件在设计时均假定梁柱y 2箍筋及梁腹筋为f=2800 kgf/cm之中拉钢筋，但在转绘图档(即最后设计结果y 时)可修正#3~#5钢筋为高拉钢筋。 2, 3:#3、#4、#5为f = 4200 kgf/cm之高拉钢筋。 y 2, 4:#4、#5为f = 4200 kgf/cm之高拉钢筋。 y 2, 5:#5为f = 4200 kgf/cm之高拉钢筋。 y 2, 其它:视为6，即#3~#5为f = 2800 kgf/cm之中拉钢筋。 y , IGV:为没有做韧性设计时，基面以上梁之剪力强度折减系数是否取0.6或 取0.85之指标,若为0则取0.6。若在多阶段设计之最终将作韧性设计，则本 数值取非,值较合理。隔震建筑物未作韧性设计时本数值建议取,。 , NLC:载重组合数。 , GXL:若梁的净跨长小于GXL(cm)，转成梁绘图数据文件时，跨中箍筋间距 会设定成与跨端一致，跨中主筋数亦不会小于跨端之较小者，GXL默认值为 350，小于250时程序会算动调为250。 , Rh0:深梁之剪力计时，水平剪力筋分担之最小比例，默认值为0.5，大于 0.5时会自动调为0.5。虽然水平剪力钢筋(腹筋)较能有效抵抗剪力，但有时 业主不见得习惯较多之腹筋，本设定提供设计者选择之弹性。 , NRCF:欲缩放柱杆件内力之数目。基于规范规定、或设计者工程判断或其 它特殊目的，将柱杆件内力予以缩放。 , NRBF:欲缩放梁杆件内力之数目。基于规范规定、或设计者之工程判断或 其它特殊目的，将梁杆件内力予以缩放。 , csb3:梁柱接头最小之柱箍筋号数，若小于csb0则自动设定为csb0。 , SFG:level 1的基础梁活载重效应缩放倍数，合理的数值应介于0.8235至 - 120 - 1.0之间。 , LISO:隔震层所在之楼层，依隔震设计规范之规定，隔震层(含)以下的楼层 (即下部结构)，结构杆件因地震引起之内力应放大1.25倍做为设计依据。本 软件中柱轴力及剪力墙轴力仅放大1.1倍，其余均放大1.25倍。非隔震建筑 物或基础隔震建筑物本数值取0。 , SSUB:基面(含)以下的梁的因地震引起的弯矩、剪力及扭矩放大系数，因为 基面以下的梁并未进行韧性设计，故放大其地震弯矩、剪力及扭矩，布望在 上部结构进入非线性状态时基面以下结构能保持弹性。 , IFH:RC梁柱塑性铰性质(用于ETABS V8版的E2K檔中)设定指标。 , =0:不产生塑性铰 , =-7 ,极限曲率以混凝土应变0.003计算，塑铰长度以2.00梁深计算。 , =-6 ,极限曲率以混凝土应变0.003计算，塑铰长度以1.67梁深计算。 , =-5 ,极限曲率以混凝土应变0.003计算，塑铰长度以1.50梁深计算。 , =-4 ,极限曲率以混凝土应变0.003计算，塑铰长度以1.33梁深计算。 , =-3 ,极限曲率以混凝土应变0.003计算，塑铰长度以1.00梁深计算。 , =-2 ,极限曲率以混凝土应变0.003计算，塑铰长度以0.67梁深计算。 , =-1 ,极限曲率以混凝土应变0.003计算，塑铰长度以0.50梁深计算。 , FW6:较大梁深(有效深度达120CM)的腹筋为N42-1(通常为#5)但间距较密 (小于15及d/12)时是否改采N42(通常为#6)腹筋之指标，非0值为不采用 N42腹筋，0为改采N42(#6)可节省钢筋量。 , XLP:当梁的心至心全长达到XLP(单位cm)时，转至梁绘图档时梁跨中正弯 L,XLP,,矩主筋量以F,min1.0，,1.25之比率放大，并至少增加一根主,,M1000,, L,XLP,,筋。箍筋需求量以F,min1.0，,1.25之比率放大(筏基梁除外)。,,V1000,, XLP之默认值为700cm。 第二段数据为楼层数据，共有8列，依序为 2, 设计混凝土强度，单位kgf/cm，按楼层由下至上，每一楼层5格输入。 , 柱主筋号数，按楼层由下至上，每一楼层5格输入。 , 柱主筋中心至混凝土表面之距离，单位cm，按楼层由下至上，每一楼层5 - 121 - 格输入。 , 梁主筋号数，按楼层由下至上，每一楼层5格输入。 , 第一层梁主筋至混凝土表面之距离，单位cm，，按楼层由下至上，每一楼层 5格输入。 , 梁腹筋使用之最小号数，按楼层由下至上，每一楼层5格输入。 , 转成梁绘图输入档时，楼层之前置名称，按楼层由下至上，每一楼层5格输 入。第一层之前置名称若为’F’，则视为筏基梁(楼层之楼版厚度采TFS、上 下层钢筋之认定与一般层相反、不受最小挠曲主筋量之限制、不考虑横盘式 活载重效应…)。 , 转成柱绘图输入档时，楼层之前置名称，按楼层由下至上，每一楼层5格输 入。 第三段数据为转至梁绘图数据文件时之梁箍筋顺序数据，共有2列，依序为 , 一般层的梁箍筋优先选择顺序，每一组占5格输入，共NAVS组，前2格为 箍筋号数，后3格为箍筋间距，单位cm，间距为负值时表示为双箍。 , 第一层(筏基层)的梁箍筋优先选择顺序，每一组占5格输入，共NFAV组， 前2格为箍筋号数，后3格为箍筋间距，单位cm，间距为负值时表示为双 箍。 第四段资料为有关强柱弱梁设计时柱有关地震轴力及弯矩放大资料之设定，共有 5列，依序为 , 柱地震轴力放大系数，按楼层由下至上，每一楼层5格。 , 柱上端地震弯矩放大系数之下限，按楼层由下至上，每一楼层5格。 , 柱下端地震弯矩放大系数之下限，按楼层由下至上，每一楼层5格。 , 柱上端地震弯矩放大系数之上限，按楼层由下至上，每一楼层5格。 , 柱下端地震弯矩放大系数之上限，按楼层由下至上，每一楼层5格。 第五段数据为有关载重组合之数据，共有NLC列，每一列之资料(2I5,5E9.0)依序 为 , ILC:由1递增至NLC。 , IEXY:载重组合中是否含地震力之指标。 , 0:不含地震力，仅含长期载重。 ,,, 1:X向地震力为主(可能含Y、Z向地震力30%)，会列入强柱弱梁 设计所考虑之载重组合。 ,,, 2:Y向地震力为主(可能含X、Z向地震力30%)，会列入强柱弱梁 - 122 - 设计所考虑之载重组合。 , 3:Z向地震力为主(可能含X、Y向地震力30%)。 ,, , D:静载重之载重组合系数。 , L1:第一组活载重之载重组合系数。 , L2:第二组活载重之载重组合系数。 , Ex:X向地震力之载重组合系数。 , Ey:Y向地震力之载重组合系数。 第六段数据为在强柱弱梁设计时，个别柱上、下端地震弯矩放大系数上限之设 定，共有NK列，每一列之资料(2I5,2E9.0)依序为 , LEV:所在楼层数。 , IC:柱编号。 , KTMAX:柱上端地震弯矩放大系数。 , KBMAX:柱下端地震弯矩放大系数。 第七段数据为个别柱内力缩放设定，共有NRCF列，每一列之资料(2I5,16E5.0)依 序为 , LEV:所在楼层数。 , CID:柱编号。 , DL-P:静载重轴力之缩放倍数。 , DL-M:静载重弯矩之缩放倍数。 , DL-V:静载重剪力之缩放倍数。 , DL-T:静载重扭矩之缩放倍数。 , LL-P:活载重轴力之缩放倍数。 , LL-M:活载重弯矩之缩放倍数。 , LL-V:活载重剪力之缩放倍数。 , LL-T:活载重扭矩之缩放倍数。 , EX-P:X向地震轴力之缩放倍数。 , EX-M:X向地震弯矩之缩放倍数。 , EX-V:X向地震剪力之缩放倍数。 , EX-T:X向地震扭矩之缩放倍数。 - 123 - , EY-P:Y向地震轴力之缩放倍数。 , EY-M:Y向地震弯矩之缩放倍数。 , EY-V:Y向地震剪力之缩放倍数。 , EY-T:Y向地震扭矩之缩放倍数。 第八段数据为个别梁内力缩放设定，共有NRBF列，每一列之资料(2I5,16E5.0)依序为 , LEV:所在楼层数。 , BAY:梁跨编号。 , DL-P:静载重轴力之缩放倍数。 , DL-M:静载重弯矩之缩放倍数。 , DL-V:静载重剪力之缩放倍数。 , DL-T:静载重扭矩之缩放倍数。 , LL-P:活载重轴力之缩放倍数。 , LL-M:活载重弯矩之缩放倍数。 , LL-V:活载重剪力之缩放倍数。 , LL-T:活载重扭矩之缩放倍数。 , EX-P:X向地震轴力之缩放倍数。 , EX-M:X向地震弯矩之缩放倍数。 , EX-V:X向地震剪力之缩放倍数。 , EX-T:X向地震扭矩之缩放倍数。 , EY-P:Y向地震轴力之缩放倍数。 , EY-M:Y向地震弯矩之缩放倍数。 , EY-V:Y向地震剪力之缩放倍数。 , EY-T:Y向地震扭矩之缩放倍数。 第九段资料为外加梁扭矩修正用，以空白行作为本段资料之结束，每一列之资料(2I5,3E5.0)依序为梁之修正扭矩，此一修正扭矩会被以保守之同号方式加到load condtion I、II、III之扭矩中。每一列有个输入数据，依序为所在楼层数、梁跨编号、及对应I、II、III的扭矩，单位tf-m。本段数据可由前处理程序所产生之E6INPUT.TOR中复制取得，惟同一根梁被分成2个或以上梁跨时，应先将其修正扭矩相加。 - 124 - 4.3.2. 配筋资料文件 本软件会将梁柱设计之结果写至配筋数据文件RcBeam.AS、RcColumn.AS，其有关配筋之数据可人工修改，再次执行本程序时可被读入为初始配筋，此项功能之由设计者自行应用。 4.3.2.1. 梁配筋资料文件 梁配筋数据文件以单一梁跨为单位区块，相邻区块间隔一行，主筋数据为设计结果(整数根)，剪力筋及腹筋则为需求量。有底线的部份可以人工修改，”BEAM=”表示于那一跨(bay)串成一根梁(beam)，由程序自动判断，若判断有误亦可人工修改。 3FL LV = 5 BAY = 13 BEAM = 13 END-I 1/4PT 1/2PT 3/4PT END-J T1 : # 8 6 4 2 3 5 T2 : # 8 2 0 0 0 0 T3 : # 8 0 0 0 0 0 B3 : # 8 0 0 0 0 0 B2 : # 8 0 0 0 0 0 B1 : # 8 5 3 2 3 6 Av/s (cm^2/m) 51.0 21.1 18.1 14.9 35.5 ALW (cm^2) 4.69 B = 45.0 H = 70. 4.3.2.2. 柱配筋资料文件 柱配筋资料文件每一楼层单柱占一行，最后以空白行表示资料结束。主筋数据为设计结果(整数根)，剪力筋则为需求量。有底线的部份可以人工修改，本程序柱筋可采二种不同主筋混合设计，但不是程序的默认值，须由设计者自行修改本配筋档指定二种主筋之号数及根数，若设计时发现主筋不足时程序会增加第一种主筋之根数。HP1、HP3分别为柱身及梁柱接头选用之最小剪力筋号数。 LEV COL DMAJ DMIN Bar1 Bar2 NX1 NX2 NY1 NY2 X-Av/s Y-Av/s HP1 HP3 R% O.S.R. 6 1 80.0 55.0 # 8 # 8 5 6.88 17.05 # 4 # 4 2.53% 0.635 5 1 80.0 55.0 #10 # 8 5 3 3 2 6.88 27.32 # 4 # 4 3.37% 0.641 4 1 80.0 55.0 #10 # 8 5 19.61 45.04 # 4 # 4 4.07% 0.956 - 125 - 4.3.3. 输出档案 4.3.3.1. 设计详细内容档RcDesign.OUT RcDesign.Out内含详细设计数据，其内容依序为自Rc.DAT读入之资料、自FRM文件读入梁内力、自FRM档读入柱内力、梁弹性设计、梁韧性剪力设计、柱弹性设计、柱之强柱弱梁设计、柱韧性剪力设计、及极限层剪力强度检核。RCDESIGN.LST则为RCDESIGN.OUT的精简版。 4.3.3.2. 设计讯息文件RcDesign.ERR 设计讯息包括断面强度不足、柱筋间距太小等各种错误讯息，还有各种警告、提醒、注意等各种讯息。 4.3.3.3. 梁绘图数据文件TABLE 梁绘图数据文件可供设计者作为最后之设计结果之参考。也可供绘图程序E6PB直接转成AutoCAD之图形交换文件(DXF文件)。 4.3.3.4. 柱绘图数据文件PLOTC 柱绘图数据文件可供设计者作为最后之设计结果之参考。也可供绘图程序E6PC直接转成AutoCAD之图形交换文件(DXF文件)。 4.3.3.5. 杆件主筋量图档E6OUTPUT.DXF 本图形交换文件提供了平面图单线构架，在每一个BAY标示编号、主筋比及断面尺寸。并以颜色来代表其最大主筋比的范围:红色表示ρ?0.0225(过重配筋)、粉红色表示0.0225,ρ?0.0185(重度配筋)、黄色表示0.0185,ρ?0.010(中度配筋)、绿色表示0.010,ρ?0.006(轻度配筋)、粉蓝色代表0.006,ρ(基本配筋)。柱子的颜色红色代表ρ?0.04(过重配筋)、粉红色表示0.04,ρ?0.032(重度配筋)、黄色表示0.032,ρ?0.020(中度配筋)、绿色表示0.020,ρ?0.012(轻度配筋)、粉蓝色代表0.012,ρ(基本配筋)。 - 126 - 4.3.3.6. E6OUTPUT.LST 本档案的其中一部份内容提供了依实际配筋量计算的梁柱塑性铰之相关数据，可简易的转贴至e2k档案转至ETABS V8版本进行PUSHOVER分析。 - 127 - 4.3.4. 设计条件及假设 因设计者仍须负最后设计结果之责任，在此有必要就程序之设计条件及假设加以说明。 4.3.4.1. 载重组合 第2、3组载重组合被程序内定为含棋盘式活载重，筏基梁之设计时会跳忽略此2组载重组合，第4组载重组合被程序内定为满跨之活载重，梁韧性剪力有关垂直载重剪力之计算(3.2.3节)以此组载重组合为依据。 4.3.4.2. 柱设计 剪力及扭力 , 扭力及剪力按土木401-86a第四章之规定计算及设计。其中扭力为依薄壁管 力学机制方式设计，与ACI 318-95之规定相同，与土木401-84及ACI 318- 89不同。 , 剪力筋按扭力及剪力两者之交互作用设计，同时检核断面是否足够。 , 计算柱双向剪力时，混凝土剪力强度在两个方向之值V、V按设计剪力cxcy V、V之比例分配。两者之合为V。 uxuyc , 计算剪力筋时，柱子不考虑为深梁。 , 韧性设计时，混凝土剪力强度V依柱轴力之范围计算，若有轴拉力依土木C /401-86 4.4.2.3节规定计算，若无轴拉力则取0.53f，即不考虑轴压力对混c 凝土剪力44强度增加之页献但要考虑轴拉力对混凝土剪力强度减少之影 响。 轴力及弯矩 , 轴力及弯矩以双向柱设计，以实际计算每一根钢筋之应变、应力所得之强度 曲面设计检核，非以两个方向之单向柱设计之交互强度曲线方式设计检核。 , 双向柱设计时，钢筋断面积以有效断面积计算，亦即会扣除同一组载重组合 中因扭矩所需之纵向扭力钢筋量。 , 基面及以下楼层接头所谓的强柱弱梁设计，其计算基础不是根据同一接头梁 - 128 - 之弯矩强度合，而是把柱弯矩放大系数取同一柱线基面以上楼层各接头最大 值者来放大地震弯矩，轴力取楼层地震轴力放大值来放大地震轴力。 , 若某一接头对应地震力方向无大梁接入，强柱弱梁设计时地震弯矩放大系数 取同一柱线其上楼层kduc最大者。 4.3.4.3. 梁设计 剪力及扭力 , 扭力及剪力按土木401-86a第四章之规定计算及设计。其中扭力为依薄壁管 力学机制方式设计，与ACI 318-95之规定相同，与土木401-84及ACI 318- 89不同。 , 剪力筋按扭力及剪力两者之交互作用设计，同时检核断面是否足够。 , 当设计扭力强度已达因子化扭力之1.33倍时，纵向扭力钢筋不受最少量纵向 扭力钢筋A之限制。规范并无此例外规定。 l,min , 剪力之临界断面取支承面处，非距支承面一有效深度之断面。 , 梁韧性剪力设计时，混凝土剪力强度之计算方式有数种选择，但不一定符合 规范之规定。 , 梁端一端为柱支承，另一端不是柱支承(悬臂或搭梁)，净跨长小于300cm 时，不做韧性剪力设计。 轴力及弯矩 , 虽然梁一般无轴力及次轴弯矩，但本程序仍以含有轴力及双向弯矩之方式做 梁设计，实际计算每一根钢筋之应变、应力及所得之强度曲面来设计检核。 非一般设计程序假设无轴力及次轴弯矩之设计。 , 梁载重组合设计时，纵向主钢筋断面积以有效断面积计算，亦即会扣除同组 载重组合中因扭矩所需之纵向扭力钢筋量及因深梁所需之纵向剪力钢筋量。 , 在计算梁之可能弯矩强度M及标称弯矩强度M时，为安全保守故，假设无prn 轴力、无次轴弯矩、无扭矩，纵向主钢筋断面积以全断面积计算，并考虑腹 筋之贡献(深梁除外)。 , 当梁有轴力时，因轴力所需之钢筋量会大约平均分配在梁箍筋四周，亦即会 有腹筋之出现。 , 第一层梁之梁楼层识别符号为『F』时会被认定为筏基梁，最小主筋量取一 - 129 - /,,0.8f14c,,般正常梁最小主筋量之一半、转成绘图档断筋点与max,,,min,,ffyy,, 一般梁上下相反。 - 130 -