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系統識別號 U0026-2008201814485100
論文名稱(中文) 高樓建築柔性氣彈模型振動台試驗與風洞試驗之參數識別
論文名稱(英文) Parameter Identification of Flexible Aeroelastic Model Through Shaking Table Tests And Wind Tunnel Tests
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 106
學期 2
出版年 107
研究生(中文) 陳敬函
研究生(英文) Ching-Han Chen
學號 N66051029
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 185頁
口試委員 指導教授-朱世禹
口試委員-方中
口試委員-盧煉元
口試委員-洪李陵
口試委員-林其璋
中文關鍵字 風洞試驗  氣彈力效應  渦散作用  相似性  柔性模型  SAP2000  振動台試驗  系統識別 
英文關鍵字 Wind tunnel test  Aeroelasticity  Vortex shedding  Similarity  Flexible model  SAP2000  Shaking table test  System identification 
學科別分類
中文摘要 有關高層建築之風力研究,目前多以風洞試驗為主。而為了節省試驗之人力、經費與時間,同時囿於實驗技術,常以簡化之剛性氣動模型進行試驗。肇因於柔性氣彈模型製作上,如何適當呈現高層建築正確之縮尺氣彈互制振動行為,尚有許多相似性及模型技術必須探討與克服,本研究針對一般高層建築之風洞試驗模型之行為與製作精進進行研究與試驗,根據建築物耐風設計規範,進行近似矩形高樓剛性與柔性模型設計與風力評估。考量其相似性將高層建築進行縮尺,以SAP2000軟體進行模型之設計,並與實驗結果進行驗證,實驗部分分為振動台試驗與風洞試驗,首先採用振動平台進行近似矩形高樓建築剛性與柔性風洞試驗模型之動態行為測試,應用識別技術針對試驗模型之動態參數與振態行為進行識別,作為進入風洞試驗前,柔性模型調校的基準。使用位於國立成功大學歸仁校區內之內政部建築研究所風洞試驗場,進行剛性與柔性建築模型之風洞試驗,量測基底風力與最高居室側向加速度,加以探討氣彈效應影響。同時結合振動台試驗與建築風洞試驗,並交互比對藉以提升結構風載重試驗能力。
英文摘要 This study studies and tests the behavior and dynamic characteristics of wind tunnel test models for general high-rise buildings. According to the wind-resistant design specifications of buildings, the rigid and flexible model design and wind evaluation of rectangular high-rise buildings are carried out. For the flexible aeroelastic models, how to properly present the correct scaling fluid-structure coupling behavior of high-rise buildings, there are still many similarities and model-making techniques that must be explored and overcome. Considering the similarity of Strouhal number, the high-rise building is scaled, and the model design is carried out with SAP2000 software, and the experimental results are verified. The experimental part is divided into shaking table test and wind tunnel test. Firstly, the shaking table is used to test the dynamic behavior of rigid and flexible wind tunnel test models. The identification technology is used to identify the dynamic parameters and vibration behavior of the test models. Wind tunnel test of rigid and flexible building models using the wind tunnel testing facility of the Architecture and Building Research Institute in the Kuei-Jen campus of National Cheng Kung Universityg University is conducted. Comparing the outcomes of the wind tunnel tests and shaking table tests leads to the appropriateness of the established flexible models.
論文目次 摘要 I
EXTEND ABSTRACT III
圖目錄 XVIII
表目錄 XXIV
第1章 緒論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 高樓縮尺模型風洞實驗相關研究 2
1.2.2 高樓縮尺模型振動台實驗相關研究 3
1.2.3 應用輸入與輸出反應進行動態參數識別相關研究 5
1.3 本文內容 6
第2章 理論介紹 8
2.1 風力規範基本介紹 8
2.2 風洞實驗相關理論 11
2.2.1 渦散作用(Vortex Shedding) 11
2.2.2 鎖定現象(Lock-in) 12
2.2.3 氣動力阻尼(Aerodynamic Damping) 12
2.2.4 馳振現象(Galloping) 13
2.2.5 史庫頓數(Scruton number) 13
2.2.6 流場相似性 14
2.3 實驗識別理論 16
第3章 高樓柔性氣彈模型之數值模擬 24
3.1 SAP2000模型之建立 24
3.1.1 模型初步建立與調整 24
3.1.2 實體模型之假設與模擬 26
3.2 SAP2000模型之識別驗證 26
3.2.1 歷時長度對頻率域分析之影響 26
3.2.2 內部構架數值模型模擬之分析結果 27
3.2.3 封包後數值模型模擬之分析結果 29
第4章 高樓柔性氣彈與剛性模型之振動台試驗 59
4.1 實驗流程與原理 59
4.2 高頻振動台介紹 59
4.2.1 電磁式振動機台及水平滑床 59
4.2.2 振動控制系統(VCS) 59
4.2.3 平台專用加速規(Accelerometer) 59
4.2.4 控制電腦 60
4.2.5 振動台性能曲線 60
4.3 實驗模型介紹 61
4.3.1 剛性模型 61
4.3.2 柔性氣彈模型 61
4.4 實驗感測器架設與校正 62
4.4.1 擷取系統 62
4.4.2 雷射位移計 62
4.4.3 高頻加速規 63
4.5 實驗訊號處理與結果分析 64
4.5.1 剛性模型實驗結果 64
4.5.2 柔性模型內部構架實驗結果 65
4.5.3 柔性模型封包成品實驗結果 66
4.6 振動台實驗之行為比較 69
4.6.1 振動台實驗模型行為與數值模擬之比較 69
4.6.2 振動台誤差 71
第5章 高樓柔性氣彈與剛性模型之風洞實驗分析與探討 136
5.1 風洞實驗場介紹 136
5.2 實驗流程與原理 136
5.3 實驗感測器架設與校正 137
5.3.1 六分力平衡儀 137
5.3.2 雷射位移計 138
5.3.3 高頻加速規 138
5.3.4 熱線流速儀 138
5.3.5 資料擷取系統 139
5.4 實驗訊號處理與結果分析 139
5.4.1 剛性模型實驗結果 139
5.4.2 柔性模型實驗結果(封包後) 141
5.5 實驗模型之行為比較 143
第6章 規範計算值與風洞實驗結果之比對與探討 170
6.1 風力規範計算結果 170
6.2 實驗結果與規範計算之比較 174
第7章 結論與建議 179
7.1 結論 179
7.2 建議 180
參考文獻 182

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  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2018-08-22起公開。
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