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系統識別號 U0026-1608202016533500
論文名稱(中文) 扭轉不規則建築結構之耐震能力詳細評估
論文名稱(英文) Seismic Detailed Assessment of the RC Building with Torsional Irregularity
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 108
學期 2
出版年 109
研究生(中文) 胡曜騰
研究生(英文) Yao-Teng Hu
電子信箱 n66074077@gs.ncku.edu.tw
學號 N66074077
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 203頁
口試委員 指導教授-劉光晏
共同指導教授-蕭輔沛
口試委員-李宏仁
口試委員-胡宣德
口試委員-盧煉元
中文關鍵字 鋼筋混凝土結構  耐震性能評估  非線性動力歷時分析 
英文關鍵字 Reinforced concrete structural  Seismic performance assessment  nonlinear dynamic analysis 
學科別分類
中文摘要 2016美濃地震與2018年花蓮地震中,若干中高樓層建築因底層挑高且壁量不足形成軟弱底層,或結構系統為不規則配置使局部構件發生脆性破壞,另因早期建築中鋼筋為非韌性配置等,綜合因素造成中高樓層結構物倒塌的不幸事件。有鑑於此,本文探討近斷層效應對軟弱底層及不規則系統配置所造成的影響。
本研究主要以2019年及2018年由國家地震中心舉辦的盲測競賽為研究對象,分別為BPC及BAC試驗,結構系統皆為七層樓鋼筋混凝土構架,BPC試體在一樓西側具有磚牆,東側為一般構架,呈現不規則系統及軟弱底層;BAC試體整體柱為非對稱配置,北側三根柱750mm x 300mm,南側三根柱300mm x 300mm,整體勁心及質心的偏移,且一樓及二樓無牆體,整體除了不規則系統還有軟弱層的效應。地震輸入分別為集集地震與美濃地震,皆有近斷層效應。實驗結果顯示BPC模型有牆側並無太大的破壞,僅在磚牆上有少許的裂痕,但在東側卻明顯看出梁柱接頭處的脆性破壞;BAC模型因為嚴重的扭轉效應在底層柱及接頭皆發生嚴重的脆性破壞。
結構分析主要使用ETABS軟體進行非線性動力歷時分析(NRHA),塑鉸模型為ASCE41-13軟體預設塑鉸以及國家地震中心開發的TEASPA塑鉸V3.1版。分析結果顯示,TEASPA模型可以有效的的掌握實驗結果,模擬真實結構破壞的行為。
英文摘要 In 2016 Meinong Earthquake and 2018 Hualien Earthquake, many mid- to high-rise buildings were weak due to high floor heights and insufficient wall volume. The brittle failure of local components due to the irregular configuration of the subfloor or the structural system, and the non-ductile configuration of the steel reinforcement in early buildings. It is an unfortunate case that a combination of factors caused the collapse of a mid- to high-rise structure. With this in mind, this paper examines the effects of near-fault effects on weak substrates and irregular system configurations.
This research presents two half-scale seven-story reinforced concrete frames, BPC and BAC tests, and the BPC specimen has a masonry on the west side of the first floor. The general structure, showing an irregular system and a weak substrate; asymmetrical configuration of the whole column of the BAC specimen, with the offset of the overall center of force and mass. Also, there are no walls on the first and second floors, due to which there is a soft layer effect in the whole system. The seismic inputs are the Chi-Chi Earthquake and the Meinong Earthquake, both of which have a near-fault effect. The experimental results show that the BPC model does not have much damage on west side of columns, only a few cracks on the masonry, but the east side damaged obvious. In the BAC model, brittle failure occurred at the joints of the beam and column due to the severe torsional effect, and severe brittle failure occurred at the underlying columns and joints.The Nonlinear Response History Analysis was performed using ETABS software. ASCE41-13 defult plastic hinges and the TEASPA V3.0 hinges developed by the NCREE were used for the simulation of real structural failure.
論文目次 致謝 I
中文摘要 II
英文摘要 III
表目錄 XI
圖目錄 XIV
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究架構 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 國家地震中心振動台試驗 5
2.2.1 三層樓縮尺鋼筋混凝土實驗 5
2.1.2 七層樓縮尺鋼筋混凝土實驗 6
2.2 結構物因地震災損探討 6
2.2.1 近斷層效應 7
2.2.2 結構非韌性配置 8
2.2.3 軟弱底層與扭轉效應 9
2.3 建築物耐震能力詳細評估方法 11
2.3.1 非線性靜力側推分析 11
2.3.2 非線性動力歷時分析 12
2.4 分析套裝軟體簡介 14
2.4.1 ETABS 14
2.4.2 TEASPA 15
第三章 鋼筋混凝土實驗資料庫及塑鉸驗證 25
3.1 鋼筋混凝土柱實驗資料庫 25
3.1.1 實驗資料庫格式 25
3.1.2 國家地震工程研究中心單柱構材實驗資料庫 26
3.2 鋼筋混凝土梁柱塑鉸設定 27
3.2.1 ASCE 41-13 塑鉸設定 27
3.2.2 TEASPA 塑鉸設定 27
3.3 塑鉸驗證 34
3.3.1 ASCE 41-13 塑鉸設定 34
3.3.2 TEASPA 塑鉸驗證 37
第四章 七層樓鋼筋混凝土構架試驗 – NCREE_BPC 65
4.1. 實驗介紹 65
4.1.1 試體介紹 65
4.1.2 試體材料資料 66
4.1.3 量測儀器配置 66
4.2. 實驗數據討論 67
4.2.1 結構系統識別 68
4.2.2 加速度反應 68
4.2.3 Motion Capture反應 68
4.3. 分析模型建立 69
4.3.1 七層樓ASCE41-13塑鉸設定模型 72
4.3.2 七層樓TEASPA塑鉸設定模型 74
4.4. 分析與試驗結果 77
4.4.1 NCREE_BPC七層樓模型與實驗比較 77
4.4.2 絕對加速度與相對位移之比較 77
4.4.3 扭轉角與分析比對 78
4.4.4 實驗與分析比對之結果討論 79
第五章 七層樓鋼筋混凝土構架試驗 – NCREE_BAC 127
5.1 實驗介紹 127
5.1.1 試體介紹 127
5.1.2 試體材料資料 128
5.1.3 量測設備佈置 128
5.2 實驗數據討論 129
5.2.1 結構系統識別 129
5.2.2 加速度反應 130
5.2.3 Motion Capture位移反應 130
5.3 分析模型建立 131
5.3.1 七層樓ASCE41-13塑鉸設定模型 131
5.3.2 七層樓TEASPA塑鉸設定模型 132
5.4 分析與試驗結果 134
5.4.1 NCREE_BAC七層樓模型與實驗比較 134
5.4.2 絕對加速度與相對位移之比較 135
5.4.3 CHY063_100%作用下振動台共振扭轉效應處理 135
5.4.4 扭轉角與分析比對 136
5.4.5 實驗與分析比對之結果討論 137
第六章 結論與建議 199
6.1 結論 199
6.2 建議 200
參考文獻 201
附錄A 扭轉不規則結構物案例分析及討論 A-1
A.1 分析流程 A-1
A.2 案例基本資料 A-2
A.3 數值模型建立 A-2
A.3.1 構建尺寸 A-2
A.3.2 結構材料強度及規格 A-3
A.3.3 意外扭轉放大係數檢核 A-3
A.3.4 建物週其與模態 A-4
A.3.5 塑鉸設定 A-4
A.4 非線性靜力側推分析 A-4
A.5 地震歷時挑選 A-5
A.5.1 建立目標反應譜 A-5
A.5.2 IDA分析各震波放大倍率 A-6
A.6 建立倒塌易損曲線IDA A-6

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