關於高層建築物的設計與建築物在地震中的反應，下列敘述何者正確？

本題考點

結構動力的基本觀念——自振週期（頻率）由質量與側向勁度決定、受損後勁度折減使週期拉長，以及超高層建築的控制載重與調諧質量阻尼器的作用原理。

正解理由

建築物可簡化為「質量＋側向勁度」的振動系統：自振週期與「質量對勁度比值」的平方根成正比，頻率則是週期的倒數。強震中，混凝土開裂、鋼筋或鋼構材降伏、接頭鬆動、非結構牆破壞，這些損傷都會讓結構的側向勁度下降；而樓板、梁柱與使用載重構成的質量幾乎不變。分母變小、比值變大，自振週期因此拉長，頻率隨之降低。這也是震後健康監測常用「量測週期是否變長」來研判結構是否受損的原因。故選 B。

逐項排除

1. (A)

   錯誤。材料與構法相同時，高層建築物的質量較大，而且樓層越多、整體越細長，側向勁度相對越柔，兩者都使自振週期變長、頻率變低。所以高層建築物的自振頻率是「低於」低矮建築物，選項把高低方向寫反了。改成「高層建築物的自振頻率低於低矮建築物（自振週期較長）」才正確。

2. (B)

   正確。受損的本質是側向勁度折減，質量則大致不變，依週期與「質量對勁度比值」平方根成正比的關係，週期必然變長。注意方向：勁度下降→週期拉長→頻率降低，三者是同一件事的不同說法。

3. (C)

   錯誤。超高層建築物自振週期長，落在地震能量較集中的短週期範圍之外，地震力相對減小；反而因高度大、受風面積大、上部風速高，強風下的設計風力與擺動加速度（居住舒適性）往往成為控制因素。因此超高層的結構設計必須同時檢討地震與風，不能說抗震是「最主要」考量：《建築技術規則建築設計施工編》第 237 條即要求高層建築物的基礎要確認在設計地震力與風力作用下都不致上浮或傾斜；高層建築也常以風洞試驗測算設計風力與風力效應，試驗要模擬大氣邊界層、鄰近地物與不同風向（《建築物耐風設計規範及解說》第 5.3 節）。改成「超高層建築物須同時檢討耐震與耐風，且常由風力控制」才正確。

4. (D)

   錯誤，錯在兩處。第一，「加裝質量塊即可」不成立：單純在頂樓加重，只會增加質量、拉長週期，並增加地震時的慣性力，未必改善耐震性能；要能減振，質量塊必須「調諧」——讓它的振動頻率接近主結構的自振頻率，並搭配阻尼裝置（如懸吊擺錘加油壓阻尼器）把能量消散掉，這才是「調諧質量阻尼器」的原理。第二，臺北 101 高樓層的金色大圓球就是這類調諧質量阻尼器，主要用來降低強風造成的擺動、改善居住舒適性，並非單純「加裝質量塊」的設計。改成「於頂部設置經頻率調諧並配有阻尼裝置的質量阻尼器，可降低結構振動反應」才正確。

記憶點