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怡平
5 years ago
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1 ISO 設計地震評估方法中興工程顧問公司大地工程部鄒家琦 107 年 4 月 26 日

2 內容大綱離岸構造物地震評估規範簡化法詳細法

3 離岸構造物地震評估規範

4 採用規範國內無相關規範建築物耐震設計規範係針對台澎金馬陸上構造物考慮 50 年使用期限設計地震 :50 年內超越機率 10% 最大考量地震 :50 年內超越機率 2% 4

6 採用規範國際上離岸風力發電之設計地震標準沿用海上鑽油 / 氣平台之規範標準最終多指向 ISO

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10 ISO :

11 ISO :2004 全名 :ISO Petroleum and natural gas industries specific requirements for offshore structures - Part 2: seismic design procedures and criteria 係國際標準組織 (ISO) 針對離岸構造物訂定之系列 (19900~19906) 標準之一其內容為離岸構造物之設計地震評估程序及規範最新版本為 2004 年版, 簡稱 ISO :2004 國際上離岸風力發電之設計地震標準 11

12 ISO : 個設計地震基準 : (a) 極限基準地震 (Extreme Level Earthquake,ELE) 在結構物設計服務年限中發生機率很低的嚴重地震, 結構物遭受此地震作用下應無重大損壞結構物應設計至遭受 ELE 時僅造成微小或無損壞 ; 在遭受 ELE 後暫停營運是允許的, 且結構應於 ELE 後進行檢查 (b) 異常基準地震 (Abnormal Level Earthquake,ALE) 在結構物設計服務年限中發生機率非常低的異常嚴重程度的強烈地震, 在其作用下結構不應完全喪失完整性 ALE 可能造成結構物相當程度破壞, 但結構物應設計至遭受此地震時能維持整體結構完整以避免人員損失或環境破壞 12

13 ISO : 個設計地震基準 : ALE 之再現週期係依據風險暴露程度 (exposure level) 與地震危害度而定 ELE 之再現週期則被設定成當結構物設計滿足 ELE 時大多亦能符合 ALE 要求, 如此可減少設計週期且能符合安全目標 13

14 ISO :2004 風險暴露程度 (exposure level): 係指結構物在遭受事件 ( 如暴風或地震 ) 時對生命威脅及後續 ( 環境 ) 影響程度之綜合指標共分為 3 級 :L1 最高 L2 次之 L3 最低風險暴露程度愈高者, 其結構耐震設計考量之地震愈大 ( 即地震再現週期愈大 ) 後續影響分類生命安全分類 C1 後續影響高 C2 後續影響中 S1 有人常駐, 不撤離 L1 L1 L1 S2 有人常駐, 撤離 L1 L2 L2 S3 無人常駐 L1 L2 L3 C3 後續影響低依據 ISO 19902:2007, Table

15 ISO :2004 風險暴露程度 (exposure level): 各級風險暴露程度對應之年損壞機率目標值 (target annual probability of failure, P f ) 風險暴露程度 P f L = 1/2500 L = 1/1000 L = 1/400 依據 ISO :2004, Table 2 15

16 ISO :2004 地震風險分類 (seismic risk category,src): 係綜合考量結構物所處地震環境及其風險暴露程度, 以決定設計地震評估應採用之方法及是否需進行非線性分析 ISO :2004 之地震分區係依據其附錄 B 所示計畫區所在位置再現週期 1,000 年之周期 1 秒水平向譜加速度值 S a,map (1.0) 而定 S a,map (1.0) <0.03g 0.03g~0.10g 0.11g~0.25g 0.26g~0.45g >0.45g 地震分區依據 ISO :2004, Table 1 16

17 東亞離岸地區 5% 阻尼比之 1.0 秒譜加速度分布摘自 ISO :2004, Annex B, Figure B.6 17

18 ISO :2004 地震風險分類 (seismic risk category, SRC): 由場址地震分區及風險暴露程度對應之地震風險分類, 共分為 SRC1~SRC4 等四類, 數字愈大代表風險愈高風險暴露程度場址地震分區 L3 L2 L1 0 SRC1 SRC1 SRC1 1 SRC2 SRC2 SRC3 2 SRC2 SRC2 SRC4 3 SRC2 SRC3 SRC4 4 SRC3 SRC4 SRC4 依據 ISO :2004, Table 3 18

19 ISO :2004 耐震設計需求 : 由不同之地震風險分類 ISO :2004 訂出對應之設計地震評估方法地動值之依據及是否應進行 ALE 之非線性分析 SRC 設計地震評估法地動值依據 ALE 非線性分析 1 不需要不需要不需要 2 簡化法 ISO 分布圖或區域分布圖允許 3 簡化法場址特定分析 ISO 分布圖或區域分布圖建議詳細法場址特定分析建議 4 詳細法場址特定分析必需依據 ISO :2004, Table 4 19

20 簡化法地震評估

21 ISO :2004 簡化法設計地震評估 1) 由附錄 B 譜加速度值分布圖中得到計畫場址再現週期 1,000 年之 5% 阻尼比水平向 0.2 秒及 1.0 秒周期譜加速度值 S a,map (0.2) 及 S a,map (1.0) 2) 由於上述譜加速度值分布圖係基於假設場址地層為岩盤 (bedrock) 而製作, 故而針對場址地層條件進行修正 1. 由場址表層 30 公尺深度以內之平均剪力波速砂土之正規化 CPT 值或黏土之土壤不排水剪力強度, 將場址由堅實至軟弱分為 A~E 級地盤 2. 再依不同之分級查表得到加速度段及速度段之調整因子 C a 及 C v 針對特別軟弱地盤, 另分為 F 級, 需進行場址特定之地質調查及地層動態反應分析, 以決定其 C a 及 C v 值 3. 由 S a,map (0.2) 及 S a,map (1.0) 與 C a 及 C v 即可得到場址再現週期 1,000 年之水平向反應譜值 S a,site (T), 如圖所示 21

22 ISO :2004 簡化法場址再現週期 1,000 年之水平向反應譜摘自 ISO :2004, Figure 2 22

23 ISO :2004 簡化法設計地震評估 3) 場址 ALE 譜加速度值 S a,ale (T) = N ALE S a,site (T) 4) 場址 ELE 譜加速度值 S a,ele (T) = S a,ale (T)/C r ALE 之調整係數 N ALE 係由風險暴露程度決定, 對應 L1 L2 及 L3 之 N ALE 值分別為及 0.85 其中 C r 為地震保留容量因子 (seismic reserve capacity factor), 代表結構系統以非線性變形抵抗地震力之能力, 即結構物在滿足 ELE 之耐震需求下可承受最大地震 (ALE) 之反應譜值倍率 C r 與結構物之型態組構及材料等有關, 其值應在設計前即決定, 可由先前業經詳細評估之類似結構案例中取得並調整為避免 ELE 之再現週期太短, 對 L1 L2 及 L3 結構物之 C r 值訂有上限, 分別為及

24 ISO :2004 簡化法設計地震評估對於垂直向反應譜值,ISO 之規定其值為水平向值之半, 且不得因水深效應 (water depth effects) 而再折減對於阻尼比非 5% 之結構物, 可將反應譜值乘以一修正係數 D 作調整 D = ln(100/η)/ln(20),η 為阻尼比 24

25 詳細法地震評估

26 ISO :2004 詳細法設計地震評估首先需進行機率式地震危害度分析 (PSHA), 以得到場址不同振動周期之譜加速度危害度曲線 (hazard curves) 於不同周期之譜加速度危害度曲線上選取相同之年超越率, 將對應得到之譜加速度值另對周期作圖, 即可得到均布危害度反應譜 (uniform hazard spectrum) 摘自 ISO :2004, Figure 3 26

27 ISO :2004 詳細法設計地震評估於得到場址不同周期之譜加速度危害度曲線後, 按下列步驟即可得到 ALE 及 ELE 之設計反應譜 1. 以雙常用對數軸 (log 10 -log 10 ) 繪出主要振動周期 (the dominant period, T dom ) 之譜加速度危害度曲線若無法得知主要振動周期, 可選擇 1.0 秒周期作為主要振動周期危害度曲線圖上找到對應之譜加速度值 2. 依據結構物風險暴露程度決定其年損壞機率目標值 P f, 並由 3. 找出危害度曲線圖上 P e =P f 附近之斜率 a R 其方法為於危害度曲線圖上 P e =P f 下方靠近位置處選擇一點 P 1, 其對應之譜加速度值為 ; 於 P f 上方找到 P 2, 令 P 2 =10 P 1, 其對應之譜加速度值為 ;a R = 27

28 ISO :2004 譜加速度危害度曲線上特定位置斜率 a R 摘自 ISO :2004, Figure 4 a) 28

29 ISO :2004 詳細法設計地震評估 4. 由下表得出斜率 a R 對應之修正係數 C C C C 係用以涵蓋危害度曲線上未能反應之不確定性 a R 修正係數 C C 依據 ISO :2004, Table 10 29

30 ISO :2004 詳細法設計地震評估 5. 計算 ALE 之譜加速度值 =C C 由危害度曲線可找到對應之年超越率 P ALE, 其倒數即 ALE 之再現週期 6. 由 ALE 之譜加速度值及地震保留容量因子 C r 計算出 ELE 之譜加速度值 = /C r C r 與結構物之型態組構及材料等有關, 其值應在設計前即決定, 可由先前業經詳細評估之類似結構案例中取得並調整為避免 ELE 之再現週期太短, 對 L1 L2 及 L3 結構物之 C r 值訂有上限, 分別為及 2.0 由危害度曲線可找到對應之年超越率 P ELE, 其倒數即 ELE 之再現週期 ISO 對 ELE 之再現週期有最小值之規定, 若上述方法所得之再現週期低於最小值, 應以最小值取代風險暴露程度 ELE 再現週期最小值 L1 200 L2 100 L3 50 依據 ISO :2004, Table 11 30

31 ISO :2004 由 P f 推導 P ALE 及 P ELE 過程摘自 ISO :2004, Figure 4 b) 31

32 ISO :2004 詳細法設計地震評估 7. 由 PSHA 結果不同周期之譜加速度危害度曲線中選取 P ALE 及 P ELE 對應之譜加速度將譜加速度值對周期作圖, 即可得到 ALE 及 ELE 之均布危害度反應譜 32

33 ISO :2004 詳細法設計地震評估有關垂直向反應譜及阻尼比非 5% 結構物之反應譜,ISO 之規定一如簡化法 ISO :2004 中另有規定針對場址地盤進行反應譜修正之方法 ; 惟而若此反應譜係由場址特定機率法地震危害度分析所得, 於分析中已考慮場址地盤條件, 理應不需再做上述之修正 33

34 感謝您的耐心聆聽敬請指教

35 地震評估方法 PSHA 步驟 35

36 機率法工作開始機率法概念震源分區震源參數強地動衰減公式衰減公式各地動值年發生率計算年發生率計算危害度曲線均布危害度反應譜震源分區及模式震源地動特性參數 ( 最大可能地震斷層類型震源地震年發生率地震規模之機率分布等 ) 危害度曲線建構場址地盤與幾何參數決定設計 PGA 地震係數設計反應譜 ( 均布危害度反應譜 ) 工作結束 36

37 PSHA 分析結果水平向 PGA 與 0.02~10.0 秒之譜加速度地震危害度曲線 37

38 ALE 與 ELE 推導 (a) 選擇 1.0 秒周期作為主要振動周期 (dominant period, T dom ), 繪出主要振動周期之譜加速度危害度曲線圖 (b) 由風險暴露程度為 L2 得年損壞機率目標值 P f = ; 由危害度曲線圖上找到對應之譜加速度值 =1.011g P f 主要振動周期 (1.0 秒 ) 之譜加速度危害度曲線 38

39 ALE 與 ELE 推導 (c) 取 P 1 = P 2 = , 其對應之譜加速度值 =1.051g =0.365g;a R = / =2.88 (d) 由表內插得出斜率 a R 對應之修正係數 C C =1.105 a R 修正係數 C C P2 P1 主要振動周期 (1.0 秒 ) 之譜加速度危害度曲線 39

40 ALE 與 ELE 推導 (e) ALE 之譜加速度值 =C C =1.12g 由危害度曲線可找到對應之年超越率 P ALE = , 即 ALE 之再現週期為約 1,266 年主要振動周期 (1.0 秒 ) 之譜加速度危害度曲線 40

41 ALE 與 ELE 推導 (f) 依據 ISO 第 11.3 節, 並假設本計畫採用套筒 (Jacket) 型式之風機塔基礎且將進行韌性設計, 保守取 C r =1.4 ELE 之譜加速度值 = /C r =0.798g 由危害度曲線可找到對應之年超越率 P ELE = , 即再現週期約為 566 年 >475 年主要振動周期 (1.0 秒 ) 之譜加速度危害度曲線 41

42 ALE 與 ELE 推導 (g) 由 P ALE 及 P ELE 對應不同振動周期之譜加速度值對周期作圖, 即可得到 ALE 及 ELE 之水平向均布危害度加速度反應譜 42

002 师范高等专科学校人才培养模式改革研究实能力强素质高, 适应地方社会发展和经济建设需要的实用技能型人才, 并为此做了大量的改革与实践工作, 成效显著特别值得一

002 师范高等专科学校人才培养模式改革研究实能力强素质高, 适应地方社会发展和经济建设需要的实用技能型人才, 并为此做了大量的改革与实践工作, 成效显著特别值得一序 001 序云南开办近现代师范教育已逾百年历史, 尤其是新中国成立以来, 云南师范高等专科教育作为师范教育的特定层次, 开展了卓有成效的师资培养和教育科学研究工作, 为促进云南边疆基础教育事业发展提高边疆各民族科学文化