鋼板剪力牆底層邊界柱之耐震設計

鋼板剪力牆（Steel Plate Shear Wall, SPSW）是一種新興的抗側力結構系統，其藉由鋼板牆體在受剪挫屈後所發展的拉力場行為（tension field action）抵抗地震力並透過牆體沿拉力場方向的反覆拉伸降伏來消散地震能量。鋼板牆體的拉力場效應造成牆體周圍的邊界梁柱構件承受顯著的撓曲需求，並使得邊界梁柱上的塑鉸可能發生在梁跨中或柱高中，過去許多研究致力於發展可以控制塑鉸發生在邊界構件端部的容量設計方法，以避免跨中塑鉸（in-span plastic hinge）發生的情形。然而，要限制底層邊界柱上的塑鉸僅在柱底產生，往往需要斷面尺寸很大的邊界柱；此外，過去的試驗亦顯示邊界柱上塑鉸在柱高中產生時並未顯著影響邊界柱與整體系統的耐震性能。為尋求經濟性的底層邊界柱設計方法，本研究提出較為寬鬆的設計目標—允許在底層邊界柱產生柱中塑鉸但須避免柱頂塑鉸的發生，並沿擬出相關的設計流程，用以計算柱中塑鉸的位置並求算柱頂在不同極限狀態下的軸力、彎矩與剪力需求，協助設計者針對（1）結構系統發展出均勻塑性機構（Uniform Yielding State, State-UY）時與（2）結構系統在最大考量地震（Maximum Considered Earthquake, MCE）中達到最大層間側位變形（Target Hardening State, State-HD）等兩種極限狀態下，檢核底層邊界柱的柱頂是否保持彈性。