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研究生: 李明鴻
Li, Ming-hung
論文名稱: 校舍固定窗耐震性能研究
Seismic Performacne of Fixed Windows in School Buildings
指導教授: 姚昭智
Yao, Chao-Chih
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 248
中文關鍵詞: 非結構玻璃餘裕空間固定窗層間位移
外文關鍵詞: non-structure, clearance, glass, interstory drift, fixed window
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  • 校舍經過適當的結構補強後,在地震時能承受較大的層間位移角而不倒塌,增加逃生的時間。但因為舊有的玻璃窗工法未曾考量建築物提昇後的韌性,一旦超過既有玻璃窗所能承受的層間位移角,將導致玻璃窗在地震中損壞。並且根據統計教室前後門上方的固定窗玻璃,最容易在地震過程中損壞,因此本文研究固定窗耐震性能的重點,在防止玻璃在建築物倒塌前掉落造成人員傷害。
    本文以理論公式探討影響固定窗耐震性能的因素,再以實驗場「面內加載實驗」及關廟國小「現地實驗」對這些因素進行驗證,過程中以量化的結果分析固定窗玻璃的破壞行為,並檢討固定窗耐震性能提昇的可能性,最後則提出適當的固定窗改善建議。
    研究結果顯示以下結論:
    I.正方形玻璃防止玻璃開裂的性能比高瘦形狀的玻璃差。
    II.高瘦形狀的玻璃容易造成窗框凹陷損壞的情形。
    III.鐵絲網玻璃對防止玻璃掉落的性能無明顯幫助,但膠合鐵絲網玻璃則有不錯的耐震性能表現。
    IV.玻璃對摺破壞,將導致玻璃較早開裂。
    V.框架餘裕空間能有效延緩玻璃開裂。
    VI.考量材料成本與耐震性能,建議既有固定窗使用貼膜方式改善,新安裝之固定窗建議使用膠合玻璃。

    Through proper retrofitting of the structure, school buildings can sustain greater story drift and preventing from collapse during earthquake, thus providing more time for students to evacuate from the buildings.
    However, the conventional glass window engineering technique does not take into account the seismic performance of glass windows after building seismic improvement. During an earthquake, if the Story Drift Index exceeds that can be sustained by existing glass windows, the glass windows may be damaged. Statistics have revealed that the fixed windows above the front and rear classroom doors are most fragile. Therefore, this study was designed to increase the seismic performance of fixed windows, so as to prevent injuries caused by glass fallout during an earthquake.
    Theoretical formulas were employed to explore the factors affecting the seismic performance of fixed windows, and these factors were validated through an “in-plane loading test” in the experimental field and “in-situ test” in Guan Miao Elementary School. The derived quantitative results were later used to analyze the fracture behavior of fixed window glass and investigate the possibility of seismic performance improvement. Finally, suggestions for improvement were also proposed.
    The major findings of this study included:
    I.Glass in square form was inferior to glass in upright rectangular form in anti-fracture performance.
    II.Glass in upright rectangular form may easily cause damage to window frames.
    III.Wired glass did not show significantly better anti-cracking performance, while laminated wired glass exhibited good seismic performance.
    IV.The glass folding caused by failure of edge silicone would cause premature glass cracking.
    V.Frame clearance could effectively delay occurrence of glass cracking.
    VI.Considering material cost and seismic performace, this study recommends, respectively, attaching window film and using laminated glass for existing and new installed fixed windows to improve seismic performance.

    表目錄 IV 圖目錄 V 第一章 緒論 1.1 研究動機與目的 1-1 1.2 文獻回顧 1-2 1.2.1 玻璃表面熱處理方式與玻璃開裂掉落之位移角有關 1-2 1.2.2 使用不同玻璃加工方式對防止玻璃開裂掉落的影響 1-4 1.2.3 貼膜固定窗,不同錨定條件對防止玻璃開裂掉落的影響 1-5 1.2.4 玻璃角落磨圓角,對防止玻璃開裂掉落的影響 1-7 1.2.5 乾濕式工法對防止玻璃開裂掉落的影響 1-8 1.2.6 國內文獻回顧及固定窗常見工法 1-10 1.3 固定窗震害回顧 1-12 1.3.1 1995年阪神大地震固定窗震害調查 1-12 1.3.2 1998年瑞里地震學校校舍固定窗震害調查 1-16 1.3.3 2008年日本岩手・宮城内陸地震 1-18 1.4 研究方法 1-19 1.4.1 理論方面 1-19 1.4.2 試驗方面 1-19 1.5 適用範圍 1-19 第二章校舍固定窗設計 2.1 現有規範探討 2-1 2.2 校舍固定窗耐震性能設計 2-2 2.1 建築非結構物耐震設計說明 2-2 2.2 理論值計算 2-2 2.3 門窗設計理論概念說明 2-9 2.3 實際應用可行性分析 2-13 3.1 考慮建築物倒塌前,固定窗玻璃不掉落 2-13 3.2 理論公式較保守 2-13 第三章 固定窗面內加載實驗 3.1 前言 3-1 3.2 試體規劃 3-1 3.3 試體製作 3-3 3.4 試驗設備與量測儀器 3-5 3.3.1 試驗設備與裝置 3-5 3.3.2 試驗量測系統 3-6 3.3.3 試驗加載方式 3-7 3.3.4 玻璃材料試驗 3-7 3.5 試驗過程紀錄 3-8 3.5.1 單向水平靜態面內加載 3-8 3.5.2 雙向往復靜態面內加載-正方形試體 3-19 3.5.3 雙向往復靜態面內加載-高瘦形試體 3-22 3.6 試驗結果討論 3-25 3.6.1 玻璃碎片飛散距離與貼膜玻璃邊界改善檢討 3-26 3.6.2 玻璃高寬比對固定窗耐震性能的影響 3-27 3.6.3 矽力康損壞與玻璃餘裕空間的關係 3-29 3.6.4 玻璃單面貼膜仍有掉出玻璃碎片的可能性 3-30 3.6.5 邊界錨定損壞會影響固定窗耐震性能表現 3-32 3.6.6 有限元素法模擬對摺破壞現象 3-36 3.6.7 鐵絲網玻璃的效果 3-41 3.6.8 固定窗使用橡膠墊塊的效果 3-42 3.6.9 對照組實驗結果與理論公式之比較 3-44 第四章 關廟國小現地實驗 4.1 前言 4-1 4.2 試體說明 4-1 4.3 試體規劃 4-3 4.4 實驗步驟與量測計畫 4-7 4.5 試驗過程紀錄 4-9 4.5.1 教室試體單元1 4-9 4.5.2 教室試體單元2 4-12 4.5.3 教室試體單元3 4-14 4.5.4 教室試體單元4 4-15 4.6 實驗結果討論 4-17 4.6.1 固定窗試體推向窗台與推向柱子的差異 4-18 4.6.2 玻璃磨圓角的效果 4-18 4.6.3 玻璃貼膜改善的效果 4-19 4.6.4 木壓條對「玻璃整片掉落」現象的影響 4-20 4.6.5 不同材質膠膜對玻璃開裂的現象觀察 4-22 4.6.6 藉由鋁製窗框凹陷現象提昇防止玻璃開裂掉落的性能 4-23 4.6.7 木製固定窗框架餘裕空間與玻璃餘裕空間之效果 4-24 4.6.8 雙層門框對延緩固定窗玻璃開裂的效果 4-26 4.6.9 玻璃碎片飛散 4-28 4.6.10 貼膜玻璃試體的邊界損壞模式 4-29 第五章 結論與建議 5.1 結論及校舍固定窗改善建議 5-4 5.2 檢討與後續研究 5-4 參考文獻 R-1 附錄A 固定窗面內加載實驗資料 A-1 附錄B 關廟國小現地實驗資料 B-1 目錄C 其他 C-1

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    下載圖示
    2008-08-27公開
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