具鋼板消能裝置之隅撐結構耐震行為研究

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姓名

李俊誼(Chun-Yi Lee) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

具鋼板消能裝置之隅撐結構耐震行為研究

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摘要(中)

本研究針對開槽型鋼板消能裝置與應用開槽型鋼板消能裝置之隅撐構架分別進行反復載重實驗，以界定其耐震性能，由研究結果得知，開槽型鋼板消能裝置之行為將由槽板長寬比控制，其後挫屈勁度將影響隅撐構架之非線性行為。研究亦發現加裝消能裝置之隅撐構架，依然具有可降低梁柱接頭受力之特性，其對結構強度及勁度之提升亦屬有效，構架之勁度將呈現三線性力學行為，其分別由消能裝置及構架之降伏控制；由研究中亦發現，構架中之消能裝置依其尺度之不同將分別在不同位移角降伏，配置消能裝置之構架可大量消散地震能量，具良好之耐震性能。

摘要(英)

This study focused on the experimental evaluation of the seismic performance of steel knee braced frames with metallic energy dissipation devices. The device was fabricated from a steel plate with a number of slit cuts and two lateral stiffened steel plates welded to the two sides of the plate. A series of cyclic loading tests were conducted on the devices and the steel knee braced frames. It was found from the tests that the stiffness, the strength and the energy dissipation capacity of the framed structures were significantly enhanced when the devices were adopted. It was also observed from the experiments that the energy dissipation was achieved through the flexural yielding of the slit plates and the stiffened plates. Comparisons of the test results indicated that the slenderness of the slit plate was the major parameter in affecting the load-carrying capacity of the device. Finally, expression for the strength estimation of the devices and the framed structures was proposed for design references.

關鍵字(中)

★ 耐震設計
★ 鋼板消能裝置
★ 隅撐結構

關鍵字(英)

★ knee brace frame
★ energy dissipation devices
★ slit plates

論文目次

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 V
表目錄 X
圖目錄 XI
照片目錄 XVII
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究方法與內容 4
1.4 論文架構 4
第二章文獻回顧 6
2.1 國內外相關研究 6
2.1.1 抗彎構架相關研究 6
2.1.2 梁柱接頭相關研究 6
2.1.3 金屬消能裝置相關研究 7
2.1.4 剪力鋼板相關研究 9
2.1.5 隅撐構架相關研究 9
2.1.6 端板栓接相關研究 10
2.2 鋼結構設計相關規定 11
2.2.1 強柱弱梁設計 11
2.2.2 梁斷面要求 12
2.2.3 梁柱腹版交會區設計 12
2.2.4 含被動消能系統建築物之設計 13
第三章理論分析與有限元素模型建構 15
3.1 前言 15
3.2 消能裝置之承載機制及強度計算 15
3.2.1 未切消鋼板之承載機制及強度計算 15
3.2.2 切削鋼板之承載機制及強度計算 19
3.2.3 消能裝置非線性行為 21
3.3 構架勁度及強度分析 21
3.3.1 線性階段分析 21
3.3.2 消能裝置、隅撐與構架之互制與位移關係 22
3.3.3 非彈性分析 25
3.4 有限元素分析軟體介紹 25
3.4.1 ABAQUS/Standard 分析模組 26
3.4.2 ABAQUS/CAE前後處理模組 26
3.5 有限元素分析模型建置與分析流程 27
3.5.1 定義與建立幾何模型 27
3.5.2 設定相關材料參數與斷面尺寸 28
3.5.3 設定模型分析步驟與邊界條件 29
3.5.4 建立有限元素模型網格 30
3.5.5 提交分析與檢視結果 30
3.5.6 結語 30
第四章實驗規劃與流程 32
4.1 前言 32
4.2 實驗規劃 32
4.2.1 主要研究參數 32
4.2.2 試體標號及試驗群組 33
4.3 試體製作及實驗設備 34
4.3.1 試體製作 34
4.3.2 實驗設備 35
4.4 試驗方法 36
4.4.1 消能裝置試驗方法 36
4.4.2 構架系統試驗方法 37
4.4.3 加載方式 38
第五章實驗觀察與結果分析 39
5.1 前言 39
5.2 實驗觀察 39
5.2.1 消能裝置試驗觀察 39
5.2.2 構架系統試驗觀察 46
5.3 強度分析 48
5.3.1 消能裝置強度分析 48
5.3.2 構架強度分析 50
5.4 勁度分析 50
5.4.1 消能裝置勁度分析 51
5.4.2 構架勁度分析 52
5.5 試體能量消散分析 53
5.5.1 消能裝置能量消散分析 53
5.5.2 構架能量消散分析 54
5.6 消能裝置切削之設計建議 55
5.7 構架承載行為分析 56
5.7.1 梁柱接頭受力關係 56
5.7.2 消能裝置與構架之位移關係 57
5.8 有限元素分析與比較 58
5.9 結語 60
第六章結論與建議 61
6.1 結論 61
6.2 建議 62
參考文獻 63

參考文獻

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指導教授

許協隆(Hsieh-Lung Hsu)

審核日期

2012-1-30

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