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研究生: 蔡忠憲
Tsai, Chung-Hsien
論文名稱: 應用結構時變振形趨勢進行快速損壞評估之研究
Rapid Structural Damage Assessment Based on Vibration Shape
指導教授: 朱世禹
Chu, Shih-Yu
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: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 114
中文關鍵詞: 損壞評估振動台試驗振形層間變位結構診斷
外文關鍵詞: Damage Assessment, Shaking-Table Test, Vibration Shape, Inter-Story Drift, Structural Health Monitoring
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  • 建築結構震後的即時損害評估,攸關勘災的優先順序和救災的黃金時間,而適當的損壞指標將決定損害評估的正確性。本論文的研究重點在於建築物損壞的早期或中期損害評估,藉由早期發現結構物損壞進行早期控制,達到結構監測的積極目的。文中應用已開發之「即時建築物損壞評估與預知警報系統(Real-Time Structural Damage Assessment and Warning System, RTSDAWS)」,使其能與中央氣象局現有強地動觀測儀並聯運作,除了能夠自動監測和記錄結構物之強震資料,並即時提供結構物受震後之損壞評估資訊。藉由開發可嵌入RTSDAWS平台之時變振形快速損壞評估模組,採用不同斜撐配置之標竿鋼構樓房模型之振動台試驗結果,進行時變振形的分析與探討,以求得樓層斜撐勁度變化與相對地面位移振形及層間變位角的定量及定性關係。並針對國立成功大學雲平大樓於2006年恆春地震RTSDAWS實際測得之地震序列,進行時變振形之分析與繪製,據以對該大樓之健康診斷進行評估與說明。

    This study uses Real-Time Structural Damage Assessment and Warning System (RTSDAWS), which is running in parallel with the existing building arrays installed by the Central Weather Bureau (CWB) in Taiwan, to provide on-line damage assessment of structure. A rapid damage assessment module based on the time-varying rela-tive-displacement vibration shape (RDVS) of building is developed in this study. Both qualitative and quantitative relationships between damage location and time-varying RDVS are investigated and verified according to a series of shaking-table tests performed at National Center for Research on Earthquake Engineering (NCREE), Taiwan. The local damage can be identified based on observing the variations of RDVS of different struc-tural types. Furthermore, this module is embedded in the RTSDAWS installed in parallel with the existing CWB building arrays at the Yun-Ping Building in NCKU. The time-varying RDVS and normalized drift ratios are analyzed and compared based on the measurements of the 2006 Heng-Chun earthquake series.

    摘 要 I ABSTRACT II 誌 謝 III 目 錄 V 表 目 錄 VII 圖 目 錄 IX 符 號 表 XIV 第1章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 本文內容 4 第2章 應用於RTSDAWS之理論介紹 6 2.1 時間域反應數值模擬-狀態空間法 6 2.2 第一模態頻率識別-頻率反應函數 9 第3章 RTSDAWS軟硬體介紹 12 3.1 RTSDAWS軟體介紹 12 3.1.1 MATLAB®相關介紹 13 3.1.2 SIMULINK 13 3.1.3 MATLAB® DAQ toolbox 13 3.2 數位濾波器 14 3.2.1 數位高通濾波器 14 3.2.2 數位低通濾波器 15 3.3 RTSDAWS硬體介紹 16 3.3.1 感應器 16 3.3.2 集錄系統 17 3.3.3 訊號轉接盒 17 3.3.4 工業型電腦(ICS-480V) 18 3.3.5 訊號擷取卡(PCI-6033E) 18 3.4 RTSDAWS於感應器訊號前處理部分之模組 19 3.4.1 即時監測及自動觸發模組 19 3.4.2 質心訊號轉換修正模組 20 3.4.3 即時結構物反應積分模組(RTSRI) 21 第4章 BENCHMARK之時變振形 39 4.1 BENCHMARK振動台試驗介紹 40 4.2 BENCHMARK加速度計及位移計量測訊號檢查 40 4.2.1 加速度計原始訊號 41 4.2.2 位移計(LVDT)原始訊號 41 4.3 即時結構物反應積分(RTSRI)模組驗證 42 4.3.1 修正LVDT的Dx1b頻道 43 4.3.2 加速規與位移計之間的距離修正 44 4.4 振形、層間變位角與損壞位置之相關性 46 4.4.1 RTSRI位移振形和LVDT位移振形趨勢相同 46 4.4.2 勁度降低,層間變位角增大 47 4.4.3 扭轉行為造成Xb側的層間變位角大於Xa側 48 4.5 時變振形之週期 48 4.6 BENCHMARK之數值模擬 50 4.6.1 使用SAP2000建立Benchmark三層樓模型 50 4.6.2 使用MATLAB建立一座變勁度的三層樓模型 51 第5章 實際結構物之時變振形 84 5.1 成功大學雲平大樓西棟結構體簡述 84 5.2 雲平大樓強震監測系統 84 5.3 雲平大樓之時變振形 84 5.3.1 振形與層間變位角之變化趨勢 85 5.3.2 時變振形之週期 86 第6章 結論與建議 102 6.1 結論 102 6.2 建議 103 參考文獻 104 附錄A 振動台試驗測試編號列表 107 附錄B 振動台試驗LVDT計位移歷時圖 110

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    校外:2009-08-27公開
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