基本說明
    中鋼集團總部大樓為一地下4層、地上29層之辦公大樓(圖1)，總層高126m，基地位於高雄市前鎮區，基地形狀約呈長方形，長約114公尺、寬約97公尺，基地面積約11037平方公尺。設計建築師為大元聯合建築師事務所，業主為中國鋼鐵股份有限公司。 

     
  圖1 定案設計透視圖(大元提供)                                                圖2 結構立體構架圖


結構系統
    本工程結構採鋼骨造，結構系統之外周構架採用巨型桁架系統，桁架斜撐以8層為結構轉折單元；內部構架採用韌性立體剛構架(SMRF)，內外構架組成二元系統，結構系統詳圖2所示。各樓層平面則因建築立面之立體造型變化而隨之轉換（詳圖3）。
  細部設計
梁柱接頭

• ​構架連梁採用箱型斷面之翼板加強型韌性接頭(圖4(a))。內部SMRF之梁端具有較高之塑性轉角需求者，則採用圖4(b)之韌性切削減弱式接頭(RBS, Reduced Beam Section)

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角柱接頭

• 巨型斜撐構架的外角柱具雙向傾斜的特性，且於16F轉折層處又與兩面之斜撐交會於同一節點，故16F轉折層節點將有三個不同平面之柱－斜撐構件匯入交會點的特性，接合之處理如圖5所示。

 

• 為確實掌握外角柱轉折層之斜撐接頭的實際應力行為，本案以ANSYS有限元素分析程式進行角柱接頭的詳細應力分析，確保接頭應力傳遞能符合設計的要求（圖6）。

     
 圖6 斜撐接頭3D模型                                                   圖7 結構應力分析結果
 

• 結構應力分析結果如圖7所示，整體之應力變化緩和，而斷面變化處亦有內橫隔板加強，可確保接頭強度高於斜撐強度需求。

          
性能分析
    本案除依據臺灣耐震規範對建築物結構體在彈性範圍內檢核其層間位移角不得超過0.005(其對應之地震回歸期約在30年左右)，另以非線性分析檢討475年及2500年回歸期之地震水準下，檢核建築物之層間位移角是否符合性能設計之目標要求。ETABS之側推分析結果詳如圖8所示，側推分析之各階段的層間位移角變化詳如圖9。由側推分析的過程中，耗能機制的時序變化以及位移的控制來觀察，本案之塑鉸發展程式符合結構設計之要求，不僅層間位移的控制符合結構性能設計之要求，同時亦展現極優異的結構行為與耐震特性。
   
               (a)、EPA=0.169g之內外構架塑鉸發展                             (b)、EPA=0.213g之內外構架塑鉸發展
   
                (c)、EPA=0.334g之內外構架塑鉸發展                             (d)、EPA=0.439g之內外構架塑鉸發展 圖9 側推分析之重要階段層間位移角


施工概況
    本案斜撐接頭較為複雜，因此要求16F之鋼構接頭處施作鋼骨實體模型(Mock-up) (圖10)，以確保鋼構廠能正確執行各項接合細節。圖11,12為16F鋼骨接頭之廠驗照片，圖13~15則為現場鋼構主體之施工情況。
  
圖10 鋼構接頭Mock-up                                                                 圖11 鋼構接頭廠驗(1)

 
圖12 鋼構接頭廠驗(2)                                                                  圖13 巨型構架連梁照片

            
圖14 鋼構第一組巨型斜撐完成照片                                               圖15 鋼構構架照片[鄭德義提供]


結論
建築常藉由造型來傳達特殊的建築意象，而此種意象往往影響結構的系統規劃方式，既要符合建築師原有的設計概念，同時也要滿足結構系統的合理性與經濟性。以本案之外露巨型結構而言，更必須整合建築設計理念與結構系統兩者，透過協調與融合，以產生最理想之設計方案。 本工程建築設計屢獲國內外建築大獎，結構設計亦由中華民國結構工程學會評選為102年度建築結構金獎，為高雄新灣區之指標型建築。