系統識別號 | U0002-2507201313164200 |
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DOI | 10.6846/TKU.2013.01050 |
論文名稱(中文) | 平面不規則鋼筋混凝土建築結構耐震能力之探討 |
論文名稱(英文) | Investigation on the Seismic Capacity of Plane Irregular Reinforced Concrete Building Structures |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 土木工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Civil Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 101 |
學期 | 2 |
出版年 | 102 |
研究生(中文) | 巫雨驊 |
研究生(英文) | Yu-Hua Wu |
學號 | 698380374 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2013-06-23 |
論文頁數 | 134頁 |
口試委員 |
指導教授
-
高金盛
委員 - 高金盛 委員 - 段永定 委員 - 苟昌煥 |
關鍵字(中) |
平面不規則 耐震能力 側推分析 塑性鉸 |
關鍵字(英) |
Plane Irregularity Seismic Capacity Pushover Analysis Plastic Hinge |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
由以往的地震災害顯示,強震來襲時,結構發生嚴重損壞者大多為平面或立面不規則建築結構,主要原因在於這類建築結構於地震時常發生扭轉變形及應力集中現象。但隨著經濟不斷蓬勃發展,建築結構中不可避免會出現平面不規則性。台灣又位處環太平洋地震帶,這類平面不規則建築結構的耐震能力是否足以抵抗強震來襲,便成為一項十分值得探討的研究課題。 本論文針對平面不規則鋼筋混凝土建築結構,以凹角性及質量兩種六樓建築結構為例,先進行結構分析及配筋設計,再以側推分析法進行耐震能力評估,並分析比較不同偏心量、不同豎向力、不同梁斷面尺寸和不同柱斷面尺寸對平面不規則建築結構耐震能力之影響,藉以瞭解不同影響因子對此類建築結構耐震能力之影響,以及一般耐震能力評估模式在評估此類建築結構耐震能力之適用性。 研究結果顯示,不同偏心量及不同豎向力分佈對建築結構耐震能力分析結果會有不同程度之影響,耐震能力分析時宜慎選;另外,梁與柱斷面尺寸增加均可增加建築結構之耐震能力,但梁斷面尺寸增加會使建築結構之韌性容量減少,柱斷面尺寸增加則會增加建築結構之韌性容量。本論文之研究成果可供工程實務界及學術界參酌引用。 |
英文摘要 |
The disasters of previous earthquakes showed that most of the severe damages from the structures were happened to flat or irregular facade ones when the earthquake hit. The main cause was such structures often occur in seismic torsional deformation and stress concentration. However, it is unavoidable that the plane irregularities keep appearing in the structures of buildings under the rising economy. Furthermore, as Taiwan is located on the Pacific seismic zone, the capacity of flat irregular building structures when the earthquake strikes becomes a topic which is worthy of study. For the irregular plane reinforced concrete structures in this thesis, it takes the concave corners and quality two kinds of sixth floor building structure as an example. First, it conducts with the structural analysis and design, and then proceeds with pushover analysis for seismic capacity evaluation. At the same time, analyzing both the irregular seismic capacity and the impact, which are compared to different eccentricity and vertical force, different dimension of the beam cross-section and different cross-sectional dimensions of the planar column. In conclusion, the above process are in order to comprehend the influences for structural seismic capacity of different effect factors, as well as the general seismic capacity evaluation mode of assessing the applicability in such structural seismic capacity. According to the result of the study, different eccentricity and vertical force distribution on different structural seismic capacity analysis results leads to different degrees of impact. Hence, the seismic capacity analysis should be discreetly chosen. In addition, the extension of beam and column section may increase the seismic capacity of building structure. Nevertheless, the extension of the beam cross-section dimensions of toughness may decrease the capacity of building structures while the extension of the column section consolidated the toughness capacity of building structure. The results of this study are available for engineering practitioners and the academia as a reference. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 中文摘要 i 英文摘要 ii 目錄 iii 圖目錄 vi 表目錄 ix 第一章 緒論 1 1-1 研究動機與目的 1 1-2 研究方法 2 1-3 研究內容 2 第二章 文獻回顧 4 2-1 平面不規則結構種類與定義 4 2-2 建築結構耐震能力評估 6 2-3 容量譜法 8 2-4 側推分析 9 第三章 基礎理論 14 3-1 前言 14 3-2 耐震分析 14 3-3 耐震評估 17 3-3-1 ATC-40容量震譜法 17 3-3-2 非線性靜力分析(側推分析) 19 3-4 耐震能力Ap計算式 24 3-5 耐震能力PGA計算式 26 第四章 凹角性平面不規則建築結構耐震能力之探討 29 4-1 前言 29 4-2 凹角性平面不規則建築結構分析資料 29 4-3 分析結果與探討比較 34 4-3-1 不同偏心之耐震分析及設計結果 34 4-3-2 不同偏心量對耐震能力之影響 40 4-3-3 不同豎向地震力分佈對耐震能力之影響 48 4-3-4 不同梁斷面尺寸對耐震能力影響 56 4-3-5 不同柱斷面尺寸對耐震能力之影響 65 4-4 小結 75 第五章 平面質量不規則建築結構耐震能力之探討 81 5-1 前言 81 5-2 平面質量不規則結構分析資料 81 5-3 分析結果與探討比較 86 5-3-1 不同偏心之耐震分析及設計結果 86 5-3-2 不同偏心量對耐震能力之影響 91 5-3-3 不同豎向地震力分佈對耐震能力之影響 97 5-3-4 不同梁斷面尺寸對耐震能力之影響 105 5-3-5 柱斷面尺寸變化之耐震能力影響 114 5-4 小結 124 第六章 結論與建議 129 6-1 結論 129 6-2 建議 132 圖目錄 圖2-1 平面幾何形狀不規則示意圖 5 圖2-2 平面質心與鋼心之偏心不規則示意圖 6 圖2-3 平面樓板勁度不連續示意圖 6 圖3-1 多自由度系統之非線性靜力分析基底剪力與頂層位移之關係 22 圖3-2 等效單自由度系統之力 與變形 之關係 22 圖4-1 凹角性平面不規則建築結構全視圖 30 圖4-2 凹角性平面不規則建築結構平面圖 31 圖4-3 凹角性平面不規則建築結構立面圖 31 圖4-4 X向不同偏心側推分析容量曲線 41 圖4-5 X向不同偏心側推分析容量震譜 41 圖4-6 Y向不同偏心側推分析容量曲線 44 圖4-7 Y向不同偏心側推分析容量震譜 45 圖4-8 X向不同側推力側推容量曲線 49 圖4-9 X向不同側推力側推容量震譜 50 圖4-10 Y向不同側推力側推容量曲線 53 圖4-11 Y向不同側推力側推容量震譜 53 圖4-12 X向梁斷面尺寸變化容量曲線 60 圖4-13 X向梁斷面尺寸變化容量震譜 60 圖4-14 Y向梁斷面尺寸變化容量曲線 63 圖4-15 Y向梁斷面尺寸變化容量震譜 63 圖4-16 X向柱斷面尺寸變化容量曲線 70 圖4-17 X向柱斷面尺寸變化側推容量譜 70 圖4-18 Y向柱斷面尺寸變化側推容量曲線 73 圖4-19 Y向柱斷面尺寸變化側推容量震譜 73 圖5-1 平面質量不規則建築結構全視圖 82 圖5-2 平面質量不規則建築結構平面圖 83 圖5-3 平面質量不規則建築結構立面圖 83 圖5-4 X向不同偏心側推分析容量曲線 91 圖5-5 X向不同偏心側推分析容量震譜 92 圖5-6 Y向不同偏心側推分析容量曲線 94 圖5-7 Y向不同偏心側推分析容量震譜 94 圖5-8 X向不同側推力側推容量曲線 98 圖5-9 X向不同側推力側推容量震譜 99 圖5-10 Y向不同側推力側推容量曲線 102 圖5-11 Y向不同側推力側推容量震譜 102 圖5-12 X向梁斷面尺寸變化容量曲線 109 圖5-13 X向梁斷面尺寸變化容量震譜 109 圖5-14 Y向梁斷面尺寸變化容量曲線 112 圖5-15 Y向梁斷面尺寸變化容量震譜 112 圖5-16 X向柱斷面尺寸變化容量曲線 118 圖5-17 X向柱斷面尺寸變化側推容量譜 119 圖5-18 Y向柱斷面尺寸變化側推容量曲線 121 圖5-19 Y向柱斷面尺寸變化側推容量震譜 122 表目錄 表2-1 平面不規則種類與定義 5 表3-1 阻尼比修正係數 26 表3-2 結構系統之地震力折減係數 27 表3-3 地表加速度計算方式 27 表4-1 結構斷面尺寸與材料性質 32 表4-2 凹角性平面不規則建築結構各樓層地震力之豎向分配 32 表4-3 載重組合係數表 33 表4-4 X向不同偏心量耐震分析結果 35 表4-5 Y向不同偏心量耐震分析結果 36 表4-6 X向各樓層之最大位移(負X-5%偏心) 37 表4-7 Y向層各樓層之最大位移(負Y+5%) 37 表4-8 最大梁內力 38 表4-9 最大柱內力 38 表4-10 梁柱結構配筋量 39 表4-11 X向不同偏心側推分析結果 42 表4-12 X向不同偏心耐震能力分析結果 42 表4-13 Y向不同偏心側推分析結果 45 表4-14 Y向不同偏心耐震能力分析結果 46 表4-15 凹角性平面不規則結構X向不同地震力豎向分佈 48 表4-16 凹角性平面不規則結構Y向不同地震力豎向分佈 49 表4-17 X向不同側推力側推分析結果 50 表4-18 X向不同側推力耐震能力分析結果 51 表4-19 Y向不同側推力側推分析結果 54 表4-20 Y向不同側推力耐震能力分析結果 54 表4-21 梁尺寸變化表 57 表4-22 X向位移之比較(正X-5%) 57 表4-23 Y向位移之比較(正Y+5%) 58 表4-24 最大梁內力比較 58 表4-25 最大柱內力比較 59 表4-26 X向梁斷面變化側推分析結果 61 表4-27 X向梁斷面尺寸變化耐震能力分析結果 61 表4-28 Y向梁斷面尺寸變化側推分析結果 64 表4-29 Y向梁斷面尺寸變化耐震能力分析結果 64 表4-30 柱尺寸變化表 66 表4-31 X向位移之比較(正X-5%) 67 表4-32 Y向位移之比較(正Y+5%) 67 表4-33 最大梁內力比較 68 表4-34 最大柱內力比較 69 表4-35 X向柱斷面尺寸變化側推分析結果 71 表4-36 X向柱斷面尺寸變化耐震能力分析結果 71 表4-37 Y向柱斷面尺寸變化側推分析結果 74 表4-38 Y向柱斷面尺寸變化耐震能力分析結果 74 表5-1 結構斷面尺寸與材料性質 84 表5-2 平面質量不規則建築結構各樓層地震力之豎向分配 84 表5-3 載重組合係數表 85 表5-4 X向不同偏心量耐震分析結果 86 表5-5 Y向不同偏心量耐震分析結果 87 表5-6 X向各樓層之最大位移(X+5%偏心) 88 表5-7 Y向各樓層之最大位移(Y+5%偏心) 88 表5-8 最大梁內力 89 表5-9 最大柱內力 89 表5-10 梁柱結構配筋量 90 表5-11 X向不同偏心側推分析結果 92 表5-12 X向不同偏心耐震能力分析結果 92 表5-13 Y向不同偏心側推分析結果 95 表5-14 Y向不同偏心耐震能力分析結果 95 表5-15 X向不同地震力豎向分佈 97 表5-16 Y向不同地震力豎向分佈 98 表5-17 X向不同側推力側推分析結果 99 表5-18 X向不同側推力耐震能力分析結果 100 表5-19 Y向不同側推力側推分析結果 103 表5-20 Y向不同側推力耐震能力分析結果 103 表5-21 梁尺寸變化表 106 表5-22 X向位移之比較(X+5%) 106 表5-23 Y向位移之比較(Y+5%) 107 表5-24 最大梁內力比較 107 表5-25 最大柱內力比較 108 表5-26 X向不同梁斷面側推分析結果 110 表5-27 X向不同梁斷面耐震能力分析結果 110 表5-28 Y向不同梁斷面側推分析結果 113 表5-29 Y向不同梁斷面耐震能力分析結果 113 表5-30 柱尺寸變化表 115 表5-31 X向位移之比較(X+5%) 115 表5-32 Y向位移之比較(Y+5%) 116 表5-33 最大梁內力比較 117 表5-34 最大柱內力比較 117 表5-35 X向不同柱斷面側推分析結果 119 表5-36 X向不同柱斷面耐震能力分析結果 120 表5-37 Y向不同柱斷面側推分析結果 122 表5-38 Y向不同柱斷面耐震能力分析結果 123 |
參考文獻 |
1.內政部營建署,「建築物耐震設計規範及解說」,2011年。 2.蔡益超,內政部建築研究所「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估及推廣」,1999年。 3.內政部建築研究所,「中美日建築結構耐震設計實務之比較探討」,2001年。 4.蘇晴茂,「以側推分析檢核含非結構牆結構之弱層現象」,建築設計規範修訂草案講習會,NCREE-04-004,2004年。 5.張瑜晏,「以容量震譜為基礎之建築物耐震能力詳細評估補助系統之建置與應用」,國立台灣大學土木研究所碩士論文,2004年。 6.國家地震工程研究中心,「校舍結構耐震評估與補強技術手冊第二版」,2009年。 7.內政部建築研究所,「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估手冊-視窗化輔助分析系統SERCBWin2012」,2012年。 8.Applied Technology Council(ATC) Seismic Evaluation andRetrofit of Concrete Buildings,Vol.1,ATC 40,Redwood City,CA, 1996. 9.Moghadam, A.S., and Tso, W.K.Damage assessment ofeccentric multistory buildings using 3-D pushover analysis, Proceedings 11thWorld Conference on Earthquake Engineering, No. 997, 1998. 10.薛強,內政部建築研究所「建築物耐震性能設計規範架構之研究」,2001年。 11.Lawson R.S., V.Vance, H.Krawinkler. Nonlinear static pushover analysis---why, when and how ? Proceedings 5th U.S Conference on Earthquake Engineering, Chicago, pp.283-292, 1994. 12.K.K.Sasaki, SA.Freeman, T.E.Paret. Multi-Mode Pushover Procedure(MMP)-A Method to Identify the Effects of Higher Modes in a Pushover Analysis. Proceedings of 6th U.S. National Conference on Earthquake Engineering. Seattle, Washington, 1998. 13.Mwafe AM, Elnashai, AS.Static Pushover versus Dynamics Collapse Analysis of RC Buildings. Engineering Structures. 3:407-2, 2001. 14.樊海港,「空間不規則結構Pushover分析中載入方式的研究」,同濟大學碩士論文,2005年。 15.黃鑫,「Pushover分析的研究及應用」,青島理工大學碩士論文,2007年。 16.稅強,「建築結構的Pushover方法分析研究」,西南交通大學碩士論文,2007年。 17.周文翔,「不規則結構之側推分析研究」,國立台灣科技大學碩士學位論文,2010年。 18.應丹君,「豎向不規則框架結構靜力彈塑性分析的側向荷載分佈研究」,寧波工程學院學報第2期,2011年。 |
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