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研究生: 曾至堅
Tseng, Chih-Chien
論文名稱: 低矮型校舍耐震能力詳細評估方法之研究
Seismic Evaluation of Low-rise School Building with Pushover Analysis
指導教授: 邱耀正
Chiou, Yaw-Jeng
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: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 170
中文關鍵詞: 非線性推垮分析耐震評估方法塑鉸
外文關鍵詞: Seismic evaluation, plastic hinge, ATC-40, pushover analysis
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  •   本文依據美國ATC-40建議的耐震能力評估方法,即所謂的容量震譜法(Capacity Spectrum Method)來計算低矮型校舍結構的耐震能力。此法可以充分表現出結構物的非線性行為,使建物的耐震能力不再只由「強度」決定,而是由「強度」與「韌性」一起貢獻。
      容量震譜法的震譜曲線是由非線性靜力分析(Pushover analysis)所得到的容量曲線,再經由公式轉換獲得。要模擬出建物的非線性行為,端看結構元件上所設置的塑鉸來表現。本文即參考美國規範FEMA-273定義塑鉸的方式,自行給予一套合理的塑鉸設定方法。此外,由於ETABS無法在版殼元素上提供塑鉸的設定,故本文亦利用將磚牆轉為等值斜撐的分析模式,使得牆面結構亦能提供抗震能力的貢獻,真實反映出建築物的實際結構行為。依據以上的理論基礎,運用MATLAB程式編譯軟體將以上的各種塑性鉸設定方法,撰寫為程式並提供給工程實務界的工程師使用。
      本文針對國家地震中心進行過的現地實驗校舍進行推垮分析與耐震評估,並與其實驗曲線作比較,驗證本文耐震詳細評估方法的合理性與正確性。經由分析的結果顯示,本文之分析方法可以良好模擬校舍結構物的強度與受震行為,且本文的塑鉸設定方法亦改善了ETABS內建塑鉸過於保守的缺陷與設定塑鉸所需的繁複動作。本文提供的方法並不侷限於低矮型校舍的耐震評估,亦適用於一般低矮型鋼筋混凝土建築物。

      This study uses the capacity spectrum method which was suggested by ATC-40 to evaluate the seismic resistance of a low-rise school building, and introduced the ETABS-Nonlinear analysis as a tool to perform a precise seismic evaluation. The capacity spectrum curve is transferred by the relative curve of the base shear versus the roof displacement through a pushover analysis. From the pushover analysis, the seismic resistance of the structure is not only controlled by the strength but also by the stiffness.
      According to FEMA-273 and the structure component’s behavior, we develop a reasonable method to define plastic hinge properties for RC columns. Because ETABS cannot to set the plastic hinge properties on the shell element, this thesis provides the equivalent truss mode to simplify the simulation of brick walls.
      The Nation Center for Research on Earthquake Engineering proceeded a series of static push over experiments for school buildings, we compared the experimental and analytical curves in order to verify the current seismic evaluation method. The results of analysis indicate that the proposed analytical method can simulate the strength and the actual seismic behavior of low-rise school buildings accurately. Then, the seismic evaluation method which suggested by this text can provide the engineers a way to perform precise seismic evaluation.

    摘要    I ABSTRACT  II 誌謝    III 目錄    IV 表目錄   VII 圖目錄   VIII 第一章 緒論   1 1.1 研究緣起   1 1.2 文獻回顧   2 1.3 研究內容   5 1.4 論文架構   6 第二章 非線性靜力分析與容量震譜法耐震能力評估   7 2.1 耐震能力評估流程   7 2.2 FEMA-273建議之塑鉸設定方法   8 2.3 非線性靜力分析 (pushover analysis)   10 2.4 ATC-40建議之方法求容量震譜曲線   12 2.4.1 容量震譜法   12 2.4.2 需求震譜之建立與折減   14 2.4.3 結構性能點之求取與定義破壞地表加速度   17 2.5 ETABS軟體的推垮分析   18 第三章 塑鉸設定方法   21 3.1 RC柱之模擬及塑鉸設定   21 3.1.1 RC柱之模擬   21 3.1.2 RC柱之塑鉸設定   26 3.2 磚牆之模擬及塑鉸設定   28 3.2.1 磚牆行為之模擬   28 3.2.2 磚牆塑鉸之定義與設置   36 第四章 耐震詳細評估之作法   37 4.1 評估架構   37 4.2 建立結構模型    38 4.3 設定塑鉸    39 4.4 計算結構耐震能力 40 第五章 案例分析   41 5.1 結構元件之分析   41 5.1.1 BMR1-R柱試體   42 5.1.1.1 試體概述   42 5.1.1.2 BMR1-R柱試體實驗與分析比對結果   42 5.1.2 MF構架分析   43 5.1.2.1 試體概述   43 5.1.2.2 MF構架實驗與分析比對結果   44 5.1.3 F01構架分析   45 5.1.3.1 試體概述   45 5.1.3.2 F01構架實驗與分析比對結果   45 5.1.4 BMDF構架分析   46 5.1.4.1 試體概述   46 5.1.4.2 BMDF構架實驗與分析比對結果   46 5.1.5 PF-2構架分析    48 5.1.5.1 試體概述   48 5.1.5.2 PF-2構架實驗與分析比對結果   48 5.1.6 陳奕信之含磚牆構架試體分析   49 5.1.6.1 試體概述   49 5.1.6.2 陳奕信之含磚牆構架試體實驗分析比對結果  50 5.1.7 高健章之含磚牆構架試體分析   52 5.1.7.1 試體概述   52 5.1.7.2 高健章之含磚牆構架試體實驗分析比對結果  53 5.2 口湖國小現地實驗試體   53 5.2.1 建築物外觀及使用概述   53 5.2.2 實驗與分析比對結果    54 5.2.3 口湖國小空構架試體之耐震能力評估   56 5.3 新城國小現地實驗試體   56 5.3.1 建築物外觀及使用概述   56 5.3.2 實驗與分析比對結果   57 5.3.3 新城國中空構架試體之耐震能力評估   58 5.4 瑞埔國小現地實驗試體   59 5.4.1 建築物外觀及使用概述   59 5.4.2 實驗與分析比對結果   59 5.4.3 瑞埔國小空構架試體之耐震能力評估   61 5.5 關廟國小原型構架試體之耐震能力評估   61 第六章 結論與建議   63 6.1 結論   63 6.2 建議   64 參考文獻   66 附表   69 附圖   80 附錄   一 耐震詳細評估程式使用說明   二 自述

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    校外:2007-08-17公開
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