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研究生: 宋曜宇
Song, Yao Yu
論文名稱: 非同步實測地震紀錄應用OKID/ERA進行高樓建築模態識別研究
Study on Modal Identification of High-Rise Building Using OKID/ERA Through Asynchronous Measured Earthquake Records
指導教授: 朱世禹
Chu, Shih-Yu
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: 2025
畢業學年度: 113
語文別: 中文
論文頁數: 163
中文關鍵詞: 系統識別模態分析FRFOKID/ERA
外文關鍵詞: System Identification, Model Analysis, FRF, OKID/ERA
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  • 台灣位處於環太平洋地震帶,地震活動極為頻繁,歷年來多次強震對都市區高層建築構成重大潛在威脅。隨著都市化進程加速與建築密度不斷提高,高樓建築於地震作用下之結構安全與使用功能益加受到重視。為提升結構物於地震後之可用性與安全評估能力,即時掌握建築物動態特性的結構健康監測技術已成為當代耐震工程與災後管理的重要課題。然而,在實際地震事件中所獲得之監測資料常面臨多項挑戰,例如訊號雜訊干擾顯著、輸入與輸出訊號存在時間不同步等問題,皆可能對模態識別結果造成不利影響。為了克服上述困難,本文針對新竹縣竹北市某高層建築安裝之地震儀所量測之地震反應資料,將輸入與輸出訊號進行時間同步處理,進一步應用Frequency Response Function(FRF)、 Observer/Kalman filter identification/Eigensystem Realization Algorithm (OKID/ERA)等系統識別技術,辨識該建築物之模態參數。

    Taiwan, located in the seismically active Pacific Ring of Fire, frequently experiences earthquakes that pose serious threats to high-rise buildings. To evaluate structural safety and performance after seismic events, this study utilizes structural health monitoring (SHM) techniques for modal identification. Considering challenges such as signal noise and time asynchrony between input and output measurements, a preprocessing step based on the Root Mean Square (RMS) criterion is employed to synchronize data. Seismic response records from a high-rise building in Zhubei City, Hsinchu County, are analyzed. Frequency Response Function (FRF) and the combined OKID/ERA method are then applied to extract the building’s modal parameters, demonstrating the feasibility of accurate identification under real earthquake conditions.

    摘要 I Extend Abstract II 目錄 IX 表目錄 XII 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 5 第二章 理論介紹 7 2.1狀態空間模型 7 2.1.1連續狀態空間方程式 7 2.1.2 離散時間狀態空間方程式 8 2.2頻率響應函數(FRF) 9 2.2.1窗函數 10 2.3觀測器/卡爾曼濾波器識別方法(OKID) 10 2.3.1基本觀測器方程式 10 2.3.2計算馬可夫參數 16 2.3.3計算觀測增益矩陣 18 2.4特徵系統實現理論(ERA) 19 2.4.1特徵系統實現法(ERA) 20 2.4.2區別真實振態與雜訊振態之候選方法 23 2.5由離散狀態空間參數轉換系統動態參數之方法 26 第三章 系統識別方法之數值驗證 29 3.1噪訊之說明 29 3.2噪訊對識別結果的影響 29 3.3噪訊及時間偏移對識別結果的影響 30 3.3.1多自由度平面結構數值模擬 30 3.3.2多自由度具扭轉特性結構數值模擬 33 第四章、實際量測資料之篩選與識別 81 4.1實際建築結構物之觀測系統配置 81 4.2地震事件篩選及分類 83 4.3輯錄資料的合理性檢查 84 4.4輯錄資料之時間同步 84 4.5實際量測資料之識別 88 第五章 結論與建議 122 5.1結論 122 5.2建議 123 參考文獻 124 口試委員意見表 128 附錄 132

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    [28] 三聯科技有限公司,https://sanlien.com.tw/product/palert-%e7%b6%b2%e8%b7%af%e5%9e%8b%e5%9c%b0%e9%9c%87p%e6%b3%a2%e6%84%9f%e6%b8%ac%e5%84%80/
    [29] 深圳市勤聯科技有限公司https://www.santektech.com/product/547.html
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