博碩士論文 88342003 詳細資訊




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姓名 柯孝勳(Siao-Syun Ke)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 增效式阻尼裝置應用於樓房耐震之研究
(Aseismic Study of the Building With the Efficiency-enhanced Damping System)
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摘要(中) 本文目的在探討增效式阻尼裝置應用於增加樓房結構阻尼比,使其成為高阻尼比結構系統,進而大量提昇其耐震能力之效果,經由理論分析、數值計算、振動台實驗驗證與實際案例分析,瞭解各相關因素之影響,並發展出適合在樓房耐震設計及耐震補強應用之裝置系統。
研究內容包括:
(1)以理論分析與數值計算之方式,探討增效式阻尼裝置提高樓房結構阻尼比之程度,與降低樓房地震反應、提昇樓房耐震能力之有效性。
(2)利用振動台實驗,探討理論分析與數值計算之準確性與其使用之限制條件。
(3)依據計算容易與結果安全之原則,建立安裝增效式阻尼裝置鋼筋混凝土樓房耐震分析、設計與補強之方法與流程。
(4)根據所提之設計方法與流程,以一實際案例探討其可行性與成效。
研究結果顯示:
(1)安裝增效式阻尼裝置確實可大量提昇樓房結構之阻尼比,並大幅降低其受震後之反應,進而提昇結構物之耐震能力。
(2)應用本文所提方法調整各樓層阻尼係數後,可使用反應譜分析法分析安裝增效式阻尼裝置之樓房結構系統之地震反應,獲得保守的結果,供工程耐震設計或補強之應用。
(3)本文定義一擬速度SV估算方法,可據以計算地震作用下液流阻尼器之最大阻尼力,便於利用反應譜分析法分析加裝增效式阻尼裝置之樓房結構地震反應,其計算結果可供設計時使用。
(4)本文提出應用增效式阻尼裝置於鋼筋混凝土樓房之新建與耐震補強設計流程,並以一實例進行耐震補強設計計算,可供工程界參考應用。
摘要(英) The objective of the present study is to investigate the effectiveness of the efficiency-enhanced damping system (EDS) on the reduction of vibrations of a structure with these systems to earthquakes. Also, the extent of enhancement for the damping ratio of a civil structure with the EDS and the aseismic capability of the structure have been studied. In addition, factors related to the effectiveness of vibration reductions have been studied numerically and experimentally. It is expected that a damping system which is suitable for use on buildings can be developed.
Topics of study are as follows:
(1)To investigate theoretically and numerically the feasibility and the effectiveness of the EDS on the improvement of the aseismic capability of the buildings.
(2)To verify the accuracy of results and the related limitations of the theoretical analysis and numerical simulation using the shaking table experiments.
(3)To develop the methods of analysis and procedures for seismic design and retrofitting of buildings with the EDS, especially for the RC building.
(4)To perform the aseismic retrofitting analysis and design of a real RC building damaged in earthquake for demonstration.
The results of the present study are as follows:
(1)The damping ratio of a building structure can be largely increased and the seismic responses of the building can be reduced by using the EDS. Along this line, the aseismic capability of the building can be improved extensively.
(2)The seismic responses of a building with the EDS can be analyzed by using the response spectrum method to obtain the conservative results for design or retrofitting of buildings if the damping coefficients of the device systems have been adjusted following the rule proposed in the present study.
(3)The pseudo relative velocity (SV ) used to estimate the maximum damping forces developed in the fluid dampers of the EDS during earthquakes has been proposed which can be obtained by using the method of response spectrum analysis.
(4)The method of analysis and the design procedures for establishing and seismic retrofitting of the RC building with the EDS have been proposed. In addition, the seismic retrofitting of a real 15-story RC building has been analyzed and designed for illustration.
關鍵字(中) ★ 鋼筋混凝土樓房
★ 增效式阻尼裝置
★ 液流阻尼器
★ 振動台實驗
★ 耐震補強
★ 反應譜分析
★ 結構控制
關鍵字(英) ★ efficiency-enhanced damping device
★ structure control
★ shaking table experiment
★ response spectrum analysis
★ fluid damper
★ RC building
★ aseismic retrofitting
論文目次 目 錄
第一章 緒 論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 本文內容 7
第二章 樓房用增效式阻尼裝置 9
2.1 增效式阻尼裝置之構造 9
2.2 線性液流阻尼器 9
2.3 增效式阻尼裝置之消能原理 12
第三章 理論分析與有限元素模型之建立 13
3.1 運動方程式 13
3.2 有限元素模型之建立 18
3.2.1 系統質量矩陣 18
3.2.2 系統勁度矩陣 19
3.2.3 系統阻尼矩陣 19
3.3 數值分析 20
3.3.1 頻率域分析 20
3.3.2 時間域分析 20
3.4 高阻尼樓房地震反應分析 21
3.4.1 歷時分析之可行性 22
3.4.2 非正交阻尼矩陣之影響與比較以及阻尼值之調整 22
3.4.3 反應譜分析 24
第四章 水平雙向振動台實驗 26
4.1 實驗模型介紹 26
4.1.1 樓房結構模型 26
4.1.2 增效式阻尼裝置 26
4.1.3 線性液流阻尼器之力學性質 27
4.2 振動台實驗規劃 30
4.2.1量測項目及配置 30
4.2.2 實驗內容 31
4.3 實驗結果分析與討論 31
4.3.1 各樓層加速度歷時實驗結果 32
4.3.2 各樓層相對位移歷時實驗結果 33
4.3.3 各樓層應變歷時實驗結果 34
4.4 實驗結果之系統識別 35
4.4.1 模態掃描法 35
4.4.2 識別結果分析 36
4.5 數值模擬與試驗結果比較 37
4.5.1 建立三維有限元素數值模型 38
4.5.1.1 基本性質 38
4.5.1.2 加速度歷時輸入 38
4.5.1.3 增效式阻尼裝置之理論接點束制狀況 38
4.5.2 數值結果與試驗結果比較 39
4.5.2.1 誤差定義 39
4.5.2.2 各樓層加速度結果比較 40
4.5.2.3 各樓層相對位移結果比較 40
4.5.2.4 結構自然振態頻率比較 40
4.5.2.5 結構第一振態阻尼比結果比較 40
第五章 增效式阻尼裝置使用於鋼筋混凝土樓房結構耐震補強可行性之探討…………………………………………………………... 42
5.1安裝增效式阻尼裝置RC樓房結構之地震反應 42
5.1.1 RC樓房結構分析模型 42
5.1.2 樓房結構之反應譜分析 43
5.1.3 增效式阻尼裝置於受震過程中最大阻尼力之分析 45
5.1.3.1 阻尼器最大阻尼力之估算 46
5.1.3.2 樓房大樑受力 47
5.2 增效式阻尼裝置之設計 48
5.2.1 上支座與大樑接頭處之細部設計 49
5.2.2 剛性桿與上支座接頭處之細部設計 49
5.2.3 剛性桿與斜撐接頭處之細部設計 49
5.2.4 阻尼器與大樑接頭處之細部設計 49
5.2.5 下支座與樑、柱接頭處之細部設計 50
5.3 含增效式阻尼裝置鋼筋混凝土樓房耐震補強 50
5.3.1 補強設計計算例 50
第六章 既有建築物之耐震補強設計實例 55
6.1 補強標的建築物之現況概述 55
6.2 ETABS程式與SAP2000程式數值計算結果之比較 57
6.3 既有建築物之耐震補強設計 58
6.3.1 耐震補強目標與對策 58
6.3.2 耐震補強對策之數值模擬方法 60
6.3.3 實際耐震補強設計計算 61
6.4 補強成效探討 68
第七章 結論與建議……………………………………………………...70
7.1 結論 70
7.2 建議 72
參考文獻…………………………………………………………………...73
表………………………………………………………………….....74~102
圖…………………………………………………………………....103~340
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指導教授 唐治平(Jhy-Pyng Tang) 審核日期 2004-7-8
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