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研究生: 許碩庭
Hsu, Shuo-Ting
論文名稱: 鋼構屋火害前後結構基本振動頻率識別作業流程與應用
Standard Operating Procedures for Fundamental Frequency Identification of Full-scale Steel Building Exposed to Fire
指導教授: 朱世禹
Chu, Shih-Yu
共同指導教授: 方中
Fang, Chung
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 124
中文關鍵詞: 複合性災害實尺寸鋼構造火災隔震平台激振系統強迫振動火害識別
外文關鍵詞: Full-Scale Steel Building, Fire, Base-Isolated Platform, Eccentric Mass Shaker, Fire damage Identification
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  • 內政部建築研究所委託成功大學土木工程系,共同於成功大學歸仁校區內興建大型戶外研究設施,包含長18公尺、寬12公尺的實驗平台及在其之上長、寬12公尺、單層樓高4公尺的實尺寸鋼構實驗屋。實驗平台上部與下部結構間由12顆劦承精密所製之CC-SB150盤式支承墊作為連結。
    歷年來針對實尺寸鋼構實驗屋之局部梁、柱進行多次火燒實驗,藉以探究火災對鋼構架結構物所產生的影響。在各次火害實驗前後,利用成功大學土木系之MK-155U離心質量激振系統作為外部激振力,對鋼構實驗屋進行系統掃頻,改變激振質量塊的重量及實尺寸鋼構實驗屋頂樓的48個水桶內之水量,進行多次動態實驗。量測平台一樓與鋼構實驗屋頂樓的反應,根據系統識別之理論,對量測之訊號結果作後續處理與分析,識別出結構基本振動頻率。
    本文詳加論述各次火害實驗之實驗環境,及各次動態實驗在現地遇到的狀況和擷取到的實驗訊號出現的各種狀況。針對不同的狀況該如何作處理也在本文做完整的說明。參考各項訊號處理的過程,本文建議一套火害前後鋼構屋結構基本振動頻率識別作業流程。將其應用在不同量測擷取系統所得之實驗訊號結果,驗證此流程對所有量測擷取系統的適用性。
    最後,由各次火害實驗及動態實驗所獲取的經驗,對未來相關實驗提供適當建議。

    Researchers from the Architecture and Building Research Institute (ABRI) of Taiwan and the Department of Civil Engineering of National Cheng Kung University (NCKU) built a large outdoor fire research facility at the Kuei-Jen campus of NCKU. It includes a platform which is 18 meters long and 12 meters wide, and a 4 meters high single-story full-scale steel building which is 12 meters long and wide. There are 12 low-friction pot bearings installed between the platform and the raft foundation. To investigate the behavior of steel buildings exposed to fire, the full-scale steel building has gone through several fire experiments, which were designed to expose the local beams or beam-column joints to fire. Before and after each fire experiment, forced-vibration experiments are performed. In the forced-vibration experiment, the MK-155U Eccentric Mass Shaker System provides external force to the full-scale steel building in different frequencies. The accelerations of the isolated platform and the roof of the full-scale steel building are measured. According to the theory of system identification, the signals of the measurement are able to identify the fundamental frequency of the full-scale steel building. This thesis depicts the experimental environment of each fire experiments, as well as each forced-vibration experiments. And how to deal with different signals is also explained in detail. At last, we set up a standard operating procedure for fundamental frequency identification of full-scale steel building exposed to fire. Apply it to the experimental signals obtained by different measurement systems to verify the applicability of this process to all measurement systems.

    摘要 I EXTEND ABSTRACT II 誌謝 X 目錄 XI 表目錄 XIII 圖目錄 XIV 第1章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 1 1.3 鋼構實驗屋歷年研究 2 1.4 本文內容 3 第2章 實驗訊號處理與分析 10 2.1 實驗識別理論 10 2.2 實驗訊號處理 11 2.2.1 AD/DA轉換異常處理 11 2.2.2 降低取樣頻率 12 2.2.3 Butterworth濾波器階數選擇 12 2.2.4 量測加速度與量測位移關係驗證 13 2.3 訊號分析流程 14 第3章 切削減弱式接頭鋼梁(RBS)與樑柱接頭火害前後之影響 44 3.1 切削減弱式接頭鋼梁(RBS)與樑柱接頭火害實驗 44 3.2 各動態實驗現場狀況 44 3.3 實驗訊號分析結果 45 3.4 結構基本振動頻率 46 第4章 剪力連接複合鋼梁火害前後之影響 98 4.1 剪力連接鋼梁火害實驗 98 4.2 各動態實驗現場狀況 98 4.3 實驗訊號分析結果 98 第5章 結論與建議 118 5.1 結論 118 5.2 建議 118 參考文獻 120

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