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研究生: 林秉緯
Lin, Bing-Wei
論文名稱: 鋼筋混凝土構架屋火害後之振動台實驗與分析研究
Experimental Study and Analysis of the Post-Fire RC Building Structure in Shaking Table Test
指導教授: 劉光晏
Liu, Kung-Yen
共同指導教授: 鍾興陽
Chung, Hsin-Yang
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: 2021
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 251
中文關鍵詞: 鋼筋混凝土構造屋火害振動台實驗耐震行為接頭破壞
外文關鍵詞: RC frame house, Post-fire, shaking table test, Seismic behavior
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  • 本研究旨在藉由單層單跨之實尺寸鋼筋混凝土造構架屋模擬單層樓建物住宅發生火災後之受震行為,並驗證其模擬之可行性,其中包括一座無火害之構架屋作為火害後構造屋之振動台實驗對照組,另一座則先進行辦公室火載量之火害實驗,其火載量依據《火載量評估技術之研究-以辦公空間為例》中所記載之辦公室最大火載量案例1279MJ/m2為設計火載量,火害條件則以四面白磚牆及 110x210cm 單開口設計。後續則進行火害後構架屋之振動台實驗,藉由於樓板上添加兩塊國震中心載重塊共計66tf給予柱 0.1之軸壓比,並進行 EL Centro及Chi-Chi TCU063震波試驗。火害實驗結果顯示:辦公室火載量下,柱表面最高溫度為501℃,保護層最高溫度為255℃ ,混凝土中心點最高溫度為135℃,而火害後試體裂縫及保護層剝落嚴重,對於勁度折減貢獻也相當大,並依Ingberg提出之面積等效法回推本次火害實驗相當於在標準升溫曲線下燃燒167分鐘;振動台實驗結果則顯示:本次構架屋皆為接頭區剪力破壞,並根據設計當下以及110年新版規範進行進行檢核,發現本次設計之構架屋之剪力需求介於新舊版規範所訂的接頭剪力容量之間,因此舊版規範對於實際接頭剪力容量過於樂觀,表現在此次振動台實驗上;在相同地震歷時(0.1g TCU063)下有火害構架屋之層間位移為無火害構架屋之層間位移的2.587倍,並從系統識別下之週期判斷火害使構架屋側向勁度折減為原來的36%,且在破壞位移設定為3%下依實驗結果判斷耐震能力下降27.1%,最後再以ETABS套裝軟體模擬火害後之構架屋振動台實驗,使用系統識別結果搭配Eurocode2的500度等區間法設定折減上下限進行分析,其結果可以適當模擬火害後結構物反應並經比較使用折減下限模型來模擬最為適當,在模擬接頭不破壞情況下的火害後非線性靜力側推中,發現火害後初始勁度折減0.54,最大側力折減0.82,總體耐震能力下降約28.1%。

    In this study,there are two specimen ,which are based on same design, to simulate the earthquake behavior after an office fire occured. There is a non-fire-hazardous specimen as the control group of the shaking table experiment, another will suffer fire disaster which fire load is 1279 MJ/m2 then do shaking table test. The fire conditions are designed with four white brick walls and a single openings which size about 1.1m ×2.1m. Later, the shaking table experiment of the framed house after fire damage was carried out. The axial compression ratio of the column was given by adding two central load blocks of the National Earthquake on the floor, and the EL and TCU063 seismic wave tests were carried out. The fire damage test results show that under the office fire load, the highest temperature of the column surface is 501℃, and the highest temperature of the protective layer is 255℃,and and the highest temperature of the core concrete is135℃. After the fire, the specimen cracks and the protective layer peeled off seriously, which contributes to the reduction of stiffness. The results of the shaking table experiment show that the inter-story displacement of a fire-damaged framed house is 2.587 times that of a non-fire-damaged framed house under the same earthquake duration. System identification from white noise revealed that the lateral stiffness of the fire-damaged specimen was 36% of that of the non-fire-damaged specimen. Finally, the ETABS package software was used to simulate the frame house shaking table experiment after the fire.

    摘要 I 誌謝 VI 目錄 VII 表目錄 X 圖目錄 XII 符號表 XXII 第1章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究內容與方法 1 第2章 文獻回顧 4 2.1 高溫中、後鋼筋與混凝土材料性質 4 2.1.1 鋼筋於高溫中、後的力學性質 4 2.1.2 混凝土於高溫中、後的力學性質 6 2.2 高溫後混凝土構件實驗 9 2.3 火場溫度時間曲線 11 2.3.1 標準升溫曲線 11 2.3.2 Eurocode 1 參數化時間溫度曲線 12 2.3.3 Feasey時間溫度曲線校正式 13 2.3.4 Lie時間溫度曲線 14 2.4 振動台試驗 15 第3章 實驗規劃 34 3.1 前言 34 3.2 試體設計 34 3.3 試體施作過程 35 3.3.1 施工平台之加工及處理 35 3.3.2 底面襯板組立 37 3.3.3 基礎鋼筋綁紮 38 3.3.4 基礎模板組立及灌漿與養護 38 3.3.5 基礎混凝土拆模與柱身模板組立 39 3.3.6 梁、版底模版組立及PVC管埋設 40 3.3.7 梁、版鋼筋綁紮、模板組立及灌漿 40 3.4 火害實驗規劃 41 3.4.1 實驗整體配置 41 3.4.2 實驗量測儀器 42 3.4.3 火載量設計 43 3.4.4 防火設計 44 3.4.5 開口設計 44 3.4.6 實驗流程 47 3.4.7 實驗終止條件 47 3.5 振動台實驗規劃 48 3.5.1 實驗整體配置 48 3.5.2 實驗加載系統 49 3.5.3 實驗量測儀器 49 3.5.4 輸入歷時 51 3.5.5 實驗流程 51 3.5.6 實驗終止條件 52 第4章 火害實驗結果 88 4.1 前言 88 4.2 火害實驗歷程 88 4.3 各構件之溫度實驗結果 89 4.3.1 火害空間熱電偶樹溫度結果 89 4.3.2 柱斷面溫度結果 90 4.3.3 梁斷面溫度結果 91 4.3.4 版斷面溫度結果 91 4.4 火害嚴重程度 92 4.4.1 溫度等效面積法 92 4.4.2 火害後裂縫分布 92 4.5 小結 93 第5章 振動台實驗結果 132 5.1 前言 132 5.2 無火害構架屋振動台實驗 132 5.2.1 結構材料性質 132 5.2.2 振動台實驗 133 5.3 火害後構架屋振動台實驗 140 5.3.1 火害後混凝土非破壞性檢測 140 5.3.2 振動台實驗 140 5.4 數值模擬與結果比較 145 5.4.1 數值模型 145 5.4.2 振動台實驗數值模型參數設定 145 5.4.3 非線性靜力側推 148 5.4.4 數值模型與結果比較 149 第6章 結論與建議 248 6.1 結論 248 6.2 建議 249 參考文獻 250

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    下載圖示 校內:2022-07-31公開
    校外:2022-07-31公開
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