具消能隅撐內框架之構架耐震性能研究

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黎鈺晨(Yu-Chen Li) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

具消能隅撐內框架之構架耐震性能研究

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摘要(中)

本研究針對波浪形鋼板消能裝置，以及應用波浪形鋼板消能裝置之具消能隅撐內框架構架分別進行反覆載重實驗，以界定其耐震性能。由實驗結果得知，波浪鋼板消能裝置之非線性行為，受鋼板之水平角度以及厚度影響，且具消能隅撐內框架構架系統，有降低梁柱接頭受力之效果，並可提升抗彎構架之勁度與消能容量。消能裝置與構架系統之力學行為可以雙線性關係模擬，試驗中表現消能構架系統中之具隅撐內框架，皆無明顯損壞，其破壞皆集中於消能裝置上。此外，本研究利用有限元素軟體ABAQUS分析構架之行為，可有效模擬構架系統之勁度、強度與消能容量，具有相當參考價值。

摘要(英)

This study focused on the experimental evaluation on the seismic performance of the frame system with corrugated plate dampers (CPD). The CPD device is manufactured by cold-bending thin plates with desired inclined angles. A series of cyclic loading tests on the CPD with various geometries and frame tests with different CPD were conducted. It was found from the tests that the CPD yielded at small deformation. It is suggested from the test results that a CPD with inclined angle between 68 to 78 degrees be adopted when engineering practice is expected. Also, from the results of frame tests, the frame with CPD has higher stiffness and more energy dissipation. Therefore, this kind of frame design can increase the MRF’s stiffness and damping. In addition, this study analyzes the frame structures by finite element software ABAQUS. From the results, ABAQUS can effectively achieve frame’s stiffness, strength and energy dissipation.

關鍵字(中)

★ 隅撐構架
★ 鋼板消能裝置
★ 耐震設計

關鍵字(英)

★ Knee Braced Moment Resisting Frame
★ Steel Plate Energy Disspator
★ ABAQUS
★ Seismic Design

論文目次

中文摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 V
表目錄 IX
圖目錄 X
照片目錄 XV
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 抗彎構架相關研究 6
2.2 梁柱接頭相關研究 6
2.3 端板栓接相關研究 8
2.4 隅撐構架相關研究 8
2.5 位移型金屬鋼板消能器相關研究 9
2.6 鋼結構設計相關規範 11
2.6.1 強柱弱梁設計[22] 11
2.6.2 柱強度要求[21] 12
2.6.3 梁斷面要求[21] 13
2.6.4 梁柱腹板交會區設計[21] 13
2.6.5 含被動消能系統建築物之設計[23] 14
第三章理論分析與有限元素模型建構 16
3.1 前言 16
3.2 消能裝置之強度計算 16
3.2.1 不同水平夾角及厚度之消能鋼板強度計算 16
3.2.2 消能裝置之非線性行為 20
3.3 構架勁度及強度分析 20
3.3.1 消能裝置、隅撐內框架與構架之互制關係 20
3.3.2 非彈性分析 22
3.4 有限元素分析軟體介紹 22
3.4.1 ABAQUS/Standard 分析模組 23
3.4.2 ABAQUS/CAE 主要功能 23
3.5 有限元素分析模型建置與分析流程 24
3.5.1 定義與建立幾何模型 24
3.5.2 設定相關材料參數與斷面尺寸 26
3.5.3 設定模型分析步驟與邊界條件 27
3.5.4 建立有限元素模型網格 29
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 33
4.3 試體製作與實驗設備 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 36
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 構架系統實驗觀察 46
5.3 強度分析 49
5.3.1 消能裝置強度分析 49
5.3.2 構架強度分析 51
5.4 勁度分析 51
5.4.1 消能裝置勁度分析 51
5.4.2 構架勁度分析 53
5.5 試體能量消散分析 54
5.5.1 消能裝置能量分析 54
5.5.2 構架能量消散分析 54
5.6 消能裝置之設計建議 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 57
第六章結論與建議 60
6.1 結論 60
6.2 建議 61
參考文獻 62

參考文獻

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指導教授

許協隆(Hsieh-Lung Hsu)

審核日期

2013-7-2

推文