| 姓名 |
馮裕庭(yu-ting peng)
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畢業系所 |
土木工程學系 |
| 論文名稱 |
結構震後安全即時檢知系統之研究
(research)
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| 摘要(中) |
經由二十世紀末之地震災害結構物損害調查，發現傳統之耐震設計觀念已有若干不足之處，於是強調震後結構物仍保有功能之性能設計法，成為主要研究之目標。本研究將性能設計之損壞判別觀念應用於監測系統中，期望於災害發生後能對結構物之損壞狀況有所瞭解。文中對結構安全即時檢知系統做詳加之介紹，並根據性能設計法之觀念，撰寫相關監控與分析程式，其主要功能為容量曲線之展示、層間位移比之求取、所接收資料之濾波修正、即時自動化之分析。研究過程中利用寬頻網路經過三天之監測資料收集，測試此一監控與分析程式之實用性。研究結果顯示，此一監控與分析程式能有效的進行監測資料之收集，並將收集到的監測資料自動加以處理及進行相關分析，供監測人員研判標的結構物及非結構物地震受損情形之用。 |
| 摘要(英) |
From the structural damage of earthquake paper at the end of twenty century, the traditional aseismic design reveals some disadvantages in structural and non-structural components. As consequence, “Performance-based design” becomes to be the hot topics in both academic and engineering fields. In this study, “Performance-based levels” will be implemented as the rule to judge the safety of structural and non-structural facilities and help to make counter-measures. All the rules would be connecting with monitoring system to make a real-time report for post-quake assessment.
The main functions of real-time monitor and analysis program include: display capacity curve of structure, calculating story-drift ratio, correcting time-history data, wave filter, automatic analysis and report generation.
The broadband network is applied to transmit the data between data acquisition unit and personal computer for three days. The results show that the monitoring and analysis program could effectively receives the data and analyzes automatically. Therefore, it could assist the engineer in making right judgments. |
| 關鍵字(中) |
★ 性能設計法
★ 寬頻網路
★ 結構監測 |
關鍵字(英) |
★ inspect and analyze
★ structural monitoring
★ broadband network
★ performance-based engineering |
| 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 6
第二章 結構安全即時檢知系統簡介 7
2.1 結構安全即時檢知系統 7
2.1.1 現地量測系統 7
2.1.2 資料傳輸系統 9
2.1.3 監控與評估系統 9
2.1.4 遠端監看系統 10
2.1.5 警訊發佈系統 10
2.2 結構安全檢知系統之功能 11
2.3 結構安全檢知系統之應用 12
第三章 建築物耐震性能目標之要求與規定 14
3.1 性能設計法(PERFORMANCE-BASED DESIGN) 14
3.2 簡介 14
3.3 建築物之性能目標 15
3.3.1 地震危害度 15
3.3.1.1 小震(The Serviceability Earthquake，SE) 15
3.3.1.2 設計地震(The Design Earthquake，DE) 15
3.3.1.3 最大地震(The Maximum Earthquake，ME) 16
3.3.2 主結構物之性能等級 16
3.3.3 非主結構之性能等級 18
3.3.4 建築物之性能等級 19
3.4 容量震譜法(CAPACITY SPECTRUM METHOD，CSM) 20
3.4.1 容量曲線(Capacity Curve) 21
3.4.2 彈性反應譜 21
3.4.3 Acceleration-Displacement Response Spectra 22
3.4.4 需求之折減 23
3.4.5 性能點之求取 25
3.5 ATC-40中建築物性能之要求 29
3.5.1 建築物整體之限制 29
3.5.2 結構元素之規定與要求 30
3.5.3 FEMA-273 中非主結構之耐震規定 30
3.6 傾覆性分析 33
第四章 監控軟體功能介紹 36
4.1 即時資料展示、即時頻譜分析 36
4.2 定時監測 36
4.3 頻譜分析、富立葉頻譜分析 37
4.4 層間位移比 37
4.5 容量曲線 37
4.6 警示系統 38
4.7 基線修正 38
4.8 即時分析 39
第五章 實際案例分析與即時模擬 40
5.1 前言 40
5.1.1 案例現況描述 40
5.1.2 彈性反應譜與容量震譜 40
5.1.3 性能評估 41
5.2 地震歷時分析 42
5.2.1 歷時反應 43
5.2.2 傾覆性分析 43
5.3 即時監測模擬 44
第六章 結論與建議 47
6.1 結論 47
6.2 建議 47
參考文獻 49
表目錄
表 3.1 地震危害度 52
表 3.2 單一性能目標 52
表 3.3 多重性能目標 52
表 3.4 結構物與非結構物之性能組合 53
表 3.5 土壤分類 53
表 3.6 斷層種類 54
表 3.7 近斷層因子 54
表 3.8 震區係數 54
表 3.9 震力係數 55
表 3.10 震力係數 55
表 3.11 結構行為模式 55
表 3.12 阻尼比對Κ的修正 56
表 3.13 、 最小容許值 56
表 3.14 TYPE A 結構之有效阻尼比(%) 57
表 3.15 TYPE B 結構之有效阻尼比(%) 57
表 3.16 TYPE C 結構之有效阻尼比(%) 57
表 3.17 反應限制 58
表 3.18 樑在各種性能等級下的塑性角變形限制 58
表 3.19 柱在不同性能等級下之塑性變形限制 59
表 3.20 結構元件在各個性能等級之描述 60
表 3.21 FEMA-273中震區定義 61
表 3.22 非結構設備之要求與分析方式 61
表 3.23 非結構設備之要求與分析方式(續) 62
表 3.24 非結構設備之要求與分析方式(續) 63
表 3.25 建築設備在FEMA 273 中建議之層間變位角 63
表 3.26 物體搖動或傾覆之臨界值 64
表 5.1 工址加速度 65
表 5.2(a) 柱配筋表 65
表 5.2(b) 樑配筋表 66
表 5.2(b) 樑配筋表(續) 67
表 5.3 短週期結構之工址放大係數Fa 67
表 5.4 一秒週期結構之工址放大係數Fv 67
表5.5 X方向各階段之位移與基底剪力之值 68
表5.6 Y方向各階段之位移與基底剪力之值 69
圖目錄
圖2.1 監測系統架構圖 70
圖3.1 典型的容量曲線 71
圖3.2 5％彈性反應譜 71
圖3.3 容量曲線的轉換 72
圖3.4 彈性反應譜的轉換 72
圖3.5 阻尼折減因子的推導 73
圖3.6 推導阻尼所消散的能量 73
圖3.7 折減後的反應譜 74
圖3.8 雙線性化之求法 74
圖3.9 A法性能點之求法 75
圖3.10 B法性能點之求法 76
圖3.11 C法性能點之求法 77
圖4.1 軟體操作介面 78
圖4.2 即時資料展示 78
圖4.3 即時頻譜分析 79
圖4.4 定時監測 79
圖4.5 頻譜分析 80
圖4.6 富立葉頻譜之比較 80
圖4.7 層間位移比 81
圖4.8 容量曲線 81
圖4.9 基線修正 82
圖5.1(a) 二樓柱斷面編號 83
圖 5.1(b) 一樓柱斷面編號 83
圖5.2(a) 二樓樑斷面編號 84
圖5.2(b) 一樓樑斷面編號 84
圖5.3 容量曲線Pushover Curve 85
圖5.4 PGA 0.33g之 El_centro 地震 86
圖5.5(a) 推倒分析之塑鉸圖 step 2 87
圖5.5(b) 推倒分析之塑鉸圖 step 3 88
圖5.5(c) 推倒分析之塑鉸圖 step 4 89
圖5.5(d) 推倒分析之塑鉸圖 step 5 90
圖5.5(e) 推倒分析之塑鉸圖 step 6 91
圖5.5(f) 推倒分析之塑鉸圖 step 7 92
圖5.6 頂樓X向相對位移(相對於地表) 93
圖5.7 二樓X向相對位移(相對於地表) 93
圖5.8 頂樓與二樓X向之層間變位 94
圖5.9 二樓X向之絕對加速度 95
圖5.10頂樓X向之絕對加速度 95
圖5.11 一樓X向之絕對速度 96
圖5.12 二樓X向之絕對速度 96
圖5.13 加速度規 97
圖5.14 訊號放大器 97
圖5.15 訊號擷取單元SPARTAN 98
圖5.16 架設完成之橋樑模型圖 98
圖 5.17(a) 即時分析結果(一) 99
圖 5.17(b) 即時分析結果(二) 100 |
| 參考文獻 |
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[18]蔡益超，”台灣地區建築物耐震設計規範之沿革”，建築結構暨耐震設計規範研討會論文集，91年1月。 |
| 指導教授 |
唐治平、李維森
(Jhy-Pyng Tang、Wei-Sen Li)
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審核日期 |
2003-7-15 |
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