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姓名 吳皇達(Huang-Da Wu) 查詢紙本館藏 畢業系所 土木工程學系 論文名稱 增效式阻尼裝置之鋼筋混凝土樓房 耐震補強研究 相關論文 檔案 [Endnote RIS 格式]
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摘要(中) 本文目的為探討利用增效式阻尼裝置對於鋼筋混凝土樓房結構進行耐震補強之效果與相關之分析設計方法。
研究內容可分為三部份，第一部份為利用真實地震之加速度反應譜對加裝增效式阻尼裝置之鋼筋混凝土樓房進行分析，計算樓層最大相對位移，瞭解其與該地震歷時之最大層間速度間之關係，進而求出液流阻尼器在地震作用下之最大阻尼力與結構桿件之受力。第二部份為安裝增效式阻尼裝置於鋼筋混凝土樓房時，該裝置與樑及柱接合處須注意之要點。第三部份為建立應用增效式阻尼裝置於鋼筋混凝土樓房進行耐震補強之分析與設計流程，並以一20層樓房為例說明之。
本研究之具體成果：
(1) 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，有便於加裝增效式阻尼裝置之結構地震反應利用反應譜分析法分析，其計算結果可供設計時使用。
(2) 本文提出應用增效式阻尼裝置於鋼筋混凝土樓房之耐震補強分析與設計流程，可供工程界參考應用。摘要(英) The objectives of the present study are to investigate the effectiveness of the seismic retrofitting of the RC buildings using the efficiency-enhanced damping device and to develop the corresponding method for analysis and design procedures.
The contents of this study are (1) to understand the relationship between the maximum relative displacement of floors by response spectrum method and the maximum relative velocity of floors by time history analysis. Along this line such that the maximum damping forces of the fluid dampers can be estimated. (2) to understand the stress states of the connecting sections between the efficiency-enhanced damping device and the structural members. and (3) to develop the method of analysis and design procedures for seismic retrofitting of the RC buildings with the efficiency-enhanced damping device system. In addition, the seismic retrofitting of a 20-story RC building is analysis for demonstration.
The contribution of the present study are (1) the pseudo velocity (SV) which can be used to estimate the maximum damping forces developed in the fluid dampers during earthquakes with the response spectrum analysis being defined and (2) the method of analysis and the design procedures for seismic retrofitting of the RC buildings with the efficiency-enhanced damping device being proposed.關鍵字(中) ★ 耐震補強
★ 擬速度SV
★ 反應譜分析
★ 鋼筋混凝土樓房
★ 增效式阻尼裝置關鍵字(英) ★ efficiency-enhanced damping device
★ RC building
★ response spectrum analysis
★ pseudo velocity (SV)
★ seismic retrofitting論文目次 目錄
目錄 I
表目錄 III
圖目錄 VI
附錄目錄 IX
符號說明 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 本文內容 4
第二章 增效式阻尼裝置之原理及應用 5
2.1 液流阻尼器之介紹 5
2.1.1 液流阻尼器之構造 5
2.1.2 液流阻尼器之力學特性 5
2.2 增效式阻尼裝置之構造及其力學特性[10] 7
2.2.1 增效式阻尼裝置之構造 7
2.2.2 增效式阻尼裝置之力學特性 7
第三章 含增效式阻尼裝置鋼筋混凝土樓房之地震反應分析與結構設計 9
3.1 前言 9
3.2 鋼筋混凝土樓房結構分析模型 9
3.3 增效式阻尼裝置之模擬方式 10
3.3.1 增效式阻尼裝置之邊界束制條件 10
3.3.2 應用SAP2000程式之模擬方式 10
3.4 樓房結構地震反應分析 12
3.4.1 地震輸入 12
3.4.2 樓房模型之分析 12
3.4.3 討論 17
3.4.3.1 CHI-CHI地震反應 18
3.4.3.2 EL CENTRO地震反應 18
3.4.3.3 KOBE地震反應 19
3.4.3.4 規範規定之四類地盤之反應譜反應 19
3.4.3.5 綜合比較 20
3.5 增效式阻尼裝置之阻尼力分析 22
3.5.1 相關規範 22
3.5.2 反應譜分析 22
3.5.3 地震歷時反應分析 24
3.5.4 反應譜分析與地震歷時反應分析結果之比較 24
3.5.5 樓房大樑受力 25
第四章 增效式阻尼裝置之設計 28
4.1 上支座與大樑接頭處之細部設計 28
4.2 剛性桿與上支座接頭處之細部設計 28
4.3剛性桿與斜撐接頭處之細部設計 29
4.4 阻尼器與大樑接頭處之細部設計 29
4.5 下支座與樑、柱接頭處之細部設計 29
第五章 含增效式阻尼裝置之鋼筋混凝土樓房之耐震補強 31
5.1 前言 31
5.2 耐震補強設計流程 32
5.3 計算例 34
第六章 結論與建議 41
6.1 結論 41
6.2 建議 42
參考文獻 43
附 錄 151
表目錄
表3-1 槓桿與斜撐斷面 45
表3-2 三層樓房模型構架之樑、柱斷面尺寸 45
表3-3 六層樓房模型構架之樑、柱斷面尺寸 45
表3-4 十層樓房模型構架之樑、柱斷面尺寸 46
表3-5 十五層樓房模型構架之樑、柱斷面尺寸 46
表3-6 二十層樓房模型構架之樑、柱斷面尺寸 46
表3-7 材料性質 47
表3-8 不同分析模型之代號(力臂比=3) 47
表3-9 樓房結構(ξ= 5﹪)之基本振態週期 47
表3-10 樓房結構(ξ= 15﹪)之基本振態週期與阻尼器之阻尼係數 48
表3-11 樓房結構(ξ= 30﹪)之基本振態週期與阻尼器之阻尼係數 48
表3-12 FEMA公式三層結構阻尼比估算 48
表3-13 FEMA公式六層結構阻尼比估算 49
表3-14 FEMA公式十層結構阻尼比估算 49
表3-15 FEMA公式十五層結構阻尼比估算 50
表3-16 FEMA公式二十層結構阻尼比估算 51
表3-17 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，三層結構之最大樓層相對位移比 52
表3-18 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，六層結構之最大樓層相對位移比 52
表3-19 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，十層結構之最大樓層相對位移比 52
表3-20 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，十五層結構之最大樓層相對位移比 53
表3-21 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，二十層結構之最大樓層相對位移比 54
表3-22 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，三層結構之最大樓層相對位移比 54
表3-23 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，六層結構之最大樓層相對位移比 55
表3-24 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，十層結構之最大樓層相對位移比 55
表3-25 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，十五層結構之最大樓層相對位移比 56
表3-26 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，二十層結構之最大樓層相對位移比 57
表3-27 KOBE地震作用下不同阻尼比，三層結構之最大樓層相對位移比 58
表3-28 KOBE地震作用下不同阻尼比，六層結構之最大樓層相對位移比 58
表3-29 KOBE地震作用下不同阻尼比，十層結構之最大樓層相對位移比 58
表3-30 KOBE地震作用下不同阻尼比，十五層結構之最大樓層相對位移比 59
表3-31 KOBE地震作用下不同阻尼比，二十層結構之最大樓層相對位移比 60
表3-32 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，三層結構之最大樓層總剪力 61
表3-33 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，六層結構之最大樓層總剪力 61
表3-34 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，十層結構之最大樓層總剪力 61
表3-35 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，十五層結構之最大樓層總剪力 62
表3-36 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，二十層結構之最大樓層總剪力 63
表3-37 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，三層結構之最大樓層總剪力 64
表3-38 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，六層結構之最大樓層總剪力 64
表3-39 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，十層結構之最大樓層總剪力 64
表3-40 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，十五層結構之最大樓層總剪力 65
表3-41 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，二十層結構之最大樓層總剪力 66
表3-42 KOBE地震作用下不同阻尼比，三層結構之最大樓層總剪力 67
表3-43 KOBE地震作用下不同阻尼比，六層結構之最大樓層總剪力 67
表3-44 KOBE地震作用下不同阻尼比，十層結構之最大樓層總剪力 67
表3-45 KOBE地震作用下不同阻尼比，十五層結構之最大樓層總剪力 68
表3-46 KOBE地震作用下不同阻尼比，二十層結構之最大樓層總剪力 69
表3-47 樓房結構於ξ=15%與30%時受不同地震作用時最大樓層相對位移比之最大EOC 70
表3-48 樓房結構於ξ=15%與30%時受不同地震作用時最大樓層總剪力之最大EOC 70
表3-49 CHI-CHI地震作用下三層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 71
表3-50 CHI-CHI地震作用下六層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 71
表3-51 CHI-CHI地震作用下十層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 71
表3-52 CHI-CHI地震作用下十五層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 72
表3-53 CHI-CHI地震作用下二十層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 73
表3-54 EL CENTRO地震作用下三層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 74
表3-55 EL CENTRO地震作用下六層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 74
表3-56 EL CENTRO地震作用下十層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 74
表3-57 EL CENTRO地震作用下十五層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 75
表3-58 EL CENTRO地震作用下二十層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 76
表3-59 KOBE地震作用下三層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 76
表3-60 KOBE地震作用下六層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 77
表3-61 KOBE地震作用下十層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 77
表3-62 KOBE地震作用下十五層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 78
表3-63 KOBE地震作用下二十層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 79
表3-64 CHI-CHI地震作用下三層結構之大樑受力 79
表3-65 CHI-CHI地震作用下六層結構之大樑受力 80
表3-66 CHI-CHI地震作用下十層結構之大樑受力 80
表3-67 CHI-CHI地震作用下十五層結構之大樑受力 81
表3-68 CHI-CHI地震作用下二十層結構之大樑受力 82
表3-69 EL CENTRO地震作用下三層結構之大樑受力 82
表3-70 EL CENTRO地震作用下六層結構之大樑受力 83
表3-71 EL CENTRO地震作用下十層結構之大樑受力 83
表3-72 EL CENTRO地震作用下十五層結構之大樑受力 84
表3-73 EL CENTRO地震作用下二十層結構之大樑受力 85
表3-74 KOBE地震作用下三層結構之大樑受力 85
表3-75 KOBE地震作用下六層結構之大樑受力 86
表3-76 KOBE地震作用下十層結構之大樑受力 86
表3-77 KOBE地震作用下十五層結構之大樑受力 87
表3-78 KOBE地震作用下二十層結構之大樑受力 88
表5-1 二十層結構補強前後之最大樓層總剪力 89
表5-2 二十層結構補強前後之樓層最大柱剪力 90
表5-3 二十層結構補強前後之樓層最大層間位移比 91
表5-4 達到補強目標所需之阻尼係數計算表 92
表5-5 結構補強後，大樑所受阻尼力 93
表5-6 補強前二十層結構之第三層Frame-A大樑之主筋配筋 93
表5-7 二十層結構補強前後之最大樓層總剪力 94
表5-8 二十層結構補強前後之樓層最大柱剪力 95
表5-9 二十層結構補強前後之樓層最大層間位移比 96
表5-10 補強前二十層結構之第十九層Frame-A大樑之主筋配筋 96
表5-11 達到補強目標所需之阻尼係數計算表 97
表5-12 結構補強後，大樑所受阻尼力 98
圖目錄
圖2-1(a) 液流阻尼器示意圖 99
圖2-1(b) 液流阻尼器示意圖 99
圖2-2 增效式阻尼裝置示意圖 100
圖2-3 槓桿座標系統 100
圖3-1(a) 樓房結構平面圖 101
圖3-1(b) 增效式阻尼裝置之配置 101
圖3-2 三層樓房結構長、短向立面圖 102
圖3-3 六層樓房結構長、短向立面圖 102
圖3-4 十層樓房結構長、短向立面圖 103
圖3-5 十五層樓房結構長、短向立面圖 103
圖3-6 二十層樓房結構長、短向立面圖 104
圖3-7 增效式阻尼裝置之理論邊界束制條件 104
圖3-8(a) 阻尼器模擬說明 105
圖3-8(b) 麥斯威爾黏彈性模型 105
圖3-9 槓桿斷面圖 106
圖3-10 調整PGA值之CHI-CHI地震歷時 107
圖3-11 調整PGA值之CHI-CHI地震加速度反應譜 107
圖3-12 EL CENTRO地震歷時 108
圖3-13 EL CENTRO地震加速度反應譜 108
圖3-14 調整PGA值之KOBE地震地震歷時 109
圖3-15 調整PGA值之KOBE地震加速度反應譜 109
圖3-16 規範規定之四類地盤加速度反應譜(PGA=0.33g) 110
圖3-17 三層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 110
圖3-18 六層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 111
圖3-19 十層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 111
圖3-20 十五層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 112
圖3-21 二十層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 112
圖3-22 三層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層相對位移比 113
圖3-23 六層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層相對位移比 113
圖3-24 十層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層相對位移比 114
圖3-25 十五層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層相對位移比 114
圖3-26 二十層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層相對位移比 115
圖3-27 三層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 115
圖3-28 六層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 116
圖3-29 十層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 116
圖3-30 十五層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 117
圖3-31 二十層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 117
圖3-32 三層樓房結構，四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層相對位移比 118
圖3-33 六層樓房結構，四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層相對位移比 118
圖3-34 十層樓房結構，四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層相對位移比 119
圖3-35 十五層樓房結構，四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層相對位移比 119
圖3-36 二十層樓房結構，四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層相對位移比 120
圖3-37 三層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 121
圖3-38 六層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 121
圖3-39 十層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 122
圖3-40 十五層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 122
圖3-41 二十層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 123
圖3-42 三層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層剪力 123
圖3-43 六層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層剪力 124
圖3-44 十層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層剪力 124
圖3-45 十五層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層剪力 125
圖3-46 二十層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層剪力 125
圖3-47 三層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 126
圖3-48 六層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 126
圖3-49 十層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 127
圖3-50 十五層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 127
圖3-51 二十層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 128
圖3-52 三層樓房結構在四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層剪力 128
圖3-53 六層樓房結構在四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層剪力 129
圖3-54 十層樓房結構在四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層剪力 129
圖3-55 十五層樓房結構在四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層剪力 130
圖3-56 二十層樓房結構在四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層剪力 130
圖3-57 三層樓房結構各樓層真實相對速度與擬相對速度 131
圖3-58 六層樓房結構各樓層真實相對速度與擬相對速度 132
圖3-59 十層樓房結構各樓層真實相對速度與擬相對速度 133
圖3-60 十五層樓房結構各樓層真實相對速度與擬相對速度 134
圖3-61 二十層樓房結構各樓層真實相對速度與擬相對速度 135
圖3-62 大樑受力示意圖 136
圖4-1 增效式阻尼裝置之細部設計圖 137
圖4-2(a) 上支座與大樑接頭處之細部設計-正視圖 137
圖4-2(b) 上支座與大樑接頭處之細部設計-側視圖 138
圖4-3 剛性桿與上支座接頭處之細部設計-側視圖、正視圖 138
圖4-4 剛性桿與下支座接頭處之細部設計-側視圖、正視圖、上視圖 139
圖4-5 阻尼器與大樑接頭之細部設計-側視圖、正視圖、上視圖 139
圖4-6(a) 下支座與大樑、樓版接合處之細部設計-側視圖 140
圖4-6(b) 下支座與大樑、樓版接合處之細部設計-上視圖 140
圖4-6(c) 下支座與大樑、樓版接合處之細部設計-正視圖 141
圖5-1 柱編號 142
圖5-2 第一、二、三類以及台北盆地地盤之設計加速度反應譜 142
圖5-3 增效式阻尼裝置於短向之配置 143
圖5-4 台北盆地地盤，二十層樓房結構補強前、後之最大樓層相對位移比 144
圖5-5 台北盆地地盤，二十層樓房結構補強前、後之最大樓層總剪力 144
圖5-6 補強前二十層結構之第三層Frame-A大樑之箍筋配筋 145
圖5-7 第三層Frame-A大樑補強前、後之彎矩圖 145
圖5-8 第三層Frame-A大樑補強前、後之剪力圖 146
圖5-9 EL CENTRO地震歷時分析計算出之最大樓層相對位移比 146
圖5-10 EL CENTRO地震歷時分析計算出之最大樓層總剪力 147
圖5-11 補強前二十層結構之第十九層Frame-A大樑之箍筋配筋 147
圖5-12 台北盆地地盤，二十層樓房結構補強前、後(ξ=20%)之最大樓層相對位移比 148
圖5-13 台北盆地地盤，二十層樓房結構補強前、後(ξ=20%)之最大樓層總剪力 148
圖5-14 第十九層Frame-A大樑補強前、後(ξ=20%)之彎矩圖 149
圖5-15 第十九層Frame-A大樑補強前、後(ξ=20%)之剪力圖 149
圖5-16 EL CENTRO地震歷時分析計算出之最大樓層相對位移比 150
圖5-17 EL CENTRO地震歷時分析計算出之最大樓層總剪力 150
附錄目錄
附錄一.上支座與大樑接合處之板厚與螺桿數量計算： 151
附錄二.上支座與剛性桿接合處之板厚及插銷直徑計算： 152
附錄三.下支座與剛性桿接合處之板厚、螺栓數量及插銷直徑計算： 153
附錄四.下支座斜撐與樑、樓版接合處之板厚與錨栓、螺桿數量計算及三角板焊道長度： 154參考文獻 參考文獻
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