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捷運技術半年刊 第 33 期 94 年 8 月 63

非線性程式求得屋頂側向位移與側向作用力的關係圖（圖 1），利用該圖來計算結構物的系統
韌性容量；亦即取最大側向力所對應的位移為極限側向位移，而降伏側向位移則取該圖彈性
部分之切線與通過極限點水平線之交點所對應的位移，極限側向位移與降伏側向位移之比值
則為此結構物的系統韌性容量。對於多層建築結構，目前則尚無明確定義。有鑒於此，美國
應用技術會議 ATC 40[12]建議採用非線性程式進行靜力側推分析（Nonlinear static pushover
analysis），其方法為首先建立結構分析模式，在構件可能發生塑鉸的位置設定塑鉸及數值；
然後施加側向力，每當增加一側向力增量時，檢視構件是否降伏或減載，若有則更改結構勁
度矩陣，再施加側向力增量，一直到結構物崩塌為止，並且在分析過程中繪製結構物屋頂側
向位移與基底剪力的關係圖；最後藉由該圖求得結構物的系統韌性容量。

ATC 40 中並列表提供關於鋼筋混凝土構架發生塑鉸的數值，包括梁、柱、梁柱接頭、雙
向版、版柱接頭及牆等構件。依據規範的精神，舉凡矩形構架，尤其是經過韌性設計的梁柱
結構系統，其構件兩端有充分時機發展如上述的塑鉸。同理版牆結構系統應該也有類似的趨
勢，不同的是地下車站為長條箱形結構，構件受力行為略有差異；此外地下車站其構架並沒
有像梁柱結構系統，在縱向鋼筋、橫向鋼筋及剪力強度等方面做相同的要求限制，版牆結構
系統構件很可能在混凝土保護層剝落後，未完全產生塑鉸前就發生其他的破壞模式，例如：
壓鋼筋挫屈、張鋼筋斷裂、剪力筋斷裂、混凝土壓碎或是剪力破壞，因此對於 ATC 40 列表塑
鉸的數值需做適度修正。
（三）矩形構架之破壞機制

CEDM 規範中地下結構物的設計原則，在一般設計地震作用下，結構構架上任一點皆不
應超過其彈性限度；而在最大設計地震作用下，若結構構架之部份接頭產生塑性變形，則應
檢視結構構架是否穩定，經檢視架構若有不穩定現象，則應檢討並視需要重行設計。此外結
構物應確保各部位之韌性容量均大於該部位之韌性需求，且所產生之塑鉸及塑鉸組合型態不
致形成足以導致結構坍塌之破壞機制。圖 5 所示為構架在最大地震力下產生塑鉸時可接受之
結構型態。當構架狀況如圖 5-a 所示，於任一構件上最多僅產生二個塑鉸，由於此狀況並不
會使構架形成崩塌機構，故此構架狀況是可接受的。當構件狀況如圖 5-b 所示，於構件上產
生四個塑性鉸，雖然此構架狀況於地面結構可能產生崩塌，但地下結構因其四周被土壤所束
縛住，並無崩塌之虞，故此構架狀況亦是可接受的。換言之，CEDM 規範中敘述地下結構物
的破壞機制是處在一種很理想的狀況，至於是否能產生像規範敘述的破壞機制，則應該在板、
牆及版牆接頭等構件及破壞先後順序做進一步考量。

a.可接受之結構型態－2 個塑鉸 b.可接受之結構型態－4 個塑鉸

圖 5 在最大地震力下產生塑鉸時可接受之結構型態

四、結 論

台灣腹地不大，資源有限，展望未來國內捷運工程地下結構物仍占有相當大的比重，如