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研究生： 趙子見
Zhao, Sub-sees
論文名稱： 液流阻尼特性之變化對結構控制的影響
The effect of the variation of Fluid Damper characteristics on Controlled Structures
指導教授： 徐德修
Xu, Germany-repairs
朱世禹
Zhu, World-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： 2010
畢業學年度： 99
語文別： 中文
論文頁數： 146
中文關鍵詞： 阻尼器 、總評分法 、疊代線性加速度法 、線性模擬非線性
外文關鍵詞： damper, standard, linear acceleration method, stochastic linearization technique
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    • 在已裝設阻尼器之構架上，可推導樓房安裝阻尼器之運動方程式，而本文利用疊代線性加速度法與SLT法計算各值，但多篇論文提到，由計算之值觀察，無法確切提出裝置哪一種類型之阻尼器較佳。
    所以本文提出，將一般分類之阻尼器特性指數n<1、n=1及n>1三種類型阻尼器，從中改變阻尼器係數( )後，可分為六種比較型，再使用這六種比較型與六種地震計算各值。
    之後，擬定一套總評分法,並與阻尼器出力相互配合觀察，了解不同自然週期的結構下，使用何種類型之阻尼器為佳。
    分析結果顯示，阻尼器出力大，在綜合評價上是處於優勢，不論n<1、n=1及n>1皆有這種傾向。

    The structure which has already installed damper can infer the equation of damper-installed structure, and the essay use linear acceleration method and stochastic linearization technique to calculate every value. But many essays mention that we cannot discriminate that which type of damper is better by observing the calculated value.
    Therefore, the essay brings up an idea that change the from n<1, n=1, and n>1 for three types of damper, and divide them into contrast with six form. Then, use this contrast with six form and six earthquake to calculate every value.
    Then,set up a standard and observe with damper’s force,to understand under different natural cycle’s structure, which damper is better to use.
    According to the analysis, if the damper strives harder, its quality synthetic evaluation will be superior to others. no matter the condifios of n<1,n=1,n>1.

    目 錄 摘要… … … … … … … … … … … … … … … … Ⅰ 英文摘要… … … … … … … … … … … … … … Ⅱ 致謝… … … … … … … … … … … … … … … … IV 目錄… … … … … … … … … … … … ...… … … V 圖目錄… … … … … … … … … … … … … … … …VII 表目錄… … … … … … … … … … … … … … … …XVII 第一章 緒論… … … … … … … … … … … … … 1 1.1 前言… … … … … … … … … … … … … … 1 1.2 研究背景與文獻回顧… … … … … … … … … … 2 1.3 本文內容… … … … … … … … … … … … … 6 第二章 研究方向介紹… … … … … … … … … … … 7 2.1 六種阻尼力與速度情況圖… … … … … … … … 7 2.2 研究意義… … … … … … … … … … … … … 10 第三章 液流阻尼器之運動方程式討論… … … … … … 11 3.1 液流阻尼器之運動方程式介紹… … … … … … … …11 3.2 動力分析之解法… … … … … … … … … … … 12 3.3 線性加速度法一… … … … … … … … … … … 15 3.4 計算的誤差驗證… … … … … … … … … … … 17 3.4.1解析解之介紹… … … … … … … … … … …18 3.4.2本文之誤差值定義… … … … … … … ……… 19 3.5 疊代法之收斂性討論 … … … … … … … … ………23 3.6 驗證程式的可信度… … … … … … … … … … … …36 3.7 考慮阻尼器斜向裝置後的影響… … … … … … … …39 3.8 SLT線性模擬非線性的做法… … … … … … … … …40 第四章 採用的結構與外力的資料介紹… … … … … … 43 4.1 模組設計… … … … … … … … … … … … … … …43 4.2 震度分類圖與震度換算… … … … … … … … … 45 4.2.1 震度分類表… … … … … … … … … … … … 45 4.2.2 地震資料… … … … … … … … … … … … … …46 第五章 控制評分機制的介紹… … … … … … … … … 49 5.1 評分… … … … … … … … … … … … … … 49 5.2 分數計算方式… … … … … … … … … … … … 50 第六章 分析結果圖與比較介紹… … … … … … … … …54 6.1 比較介紹… … … … … … … … … … ……… 54 6.2分析結果圖… … … … … … … … … … … 55 6.2.1資料結果代碼… … … … … … … … … … … 55 6.2.2第I型阻尼器作用之結果… … … … … … … … 56 6.2.3第II型阻尼器作用之結果 … … … … … … … 68 6.2.4第III型阻尼器作用之結果… … … … … … … 80 6.2.5第IV型阻尼器作用之結果… … … … … … … 92 6.2.6第V型阻尼器作用之結果… … … … … … … 104 6.2.7第VI型阻尼器作用之結果… … … … … … … 116 第七章 結論與建議… … … … … … … … … … … 128 7.1 結論… … … … … … … … … … … … … … 128 7.2 建議… … … … … … … … … … … … … … 128 參考文獻… … … … … … … … … … … … … … 133 附錄一… … … … … … … … … … … … … … 136 圖目錄 圖1-1 液流阻尼器力與速度與隨速度指數變化圖…………5 圖2-1第I型阻尼器比較圖………………………………… 7 圖2-2第II型阻尼器比較圖………………………………… 8 圖2-3第III型阻尼器比較圖……………………………… 8 圖2-4第IV型阻尼器比較圖………………………………… 9 圖2-5第V型阻尼器比較圖………………………………… 9 圖2-6第VI型阻尼器比較圖……………………………… 10 圖3-1 質量-彈簧-阻尼示意圖…………………………… 11 圖3-2線性加速度假設示意圖………………………………13 圖3-3 疊代法各週期之平均誤差圖……………………… 20 圖3-4 k=10000之誤差歷時圖…………………………… 20 圖3-5 k=10000之加速度歷時圖………………………… 21 圖3-6 k=10000之速度歷時圖…………………………… 21 圖3-7 k=100000之誤差歷時圖…………………………… 22 圖3-8 k=100000之加速度歷時圖………………………… 22 圖3-9 n=1之疊法收斂性圖…………………………………24 圖3-10 n=0.7之疊法收斂性………………………… 25 圖3-11 n=1.3之疊法收斂性圖…………………………… 25 圖3-12 n=0.6之疊法收斂性圖…………………………… 26 圖3-13 n=0.7 7級疊代收斂圖…………………………… 28 圖3-14 n=1 7級疊代收斂圖…………………………… 28 圖3-15 n=1.3 7級疊代收斂圖………………………… 29 圖3-16 n=0.7 5級疊代收斂圖…………………………… 29 圖3-17 n=1 5級疊代收斂圖…………………………… 30 圖3-18 n=1.3 5級疊代收斂圖…………………………… 30 圖3-19 n=0.7 3級疊代收斂圖…………………………… 31 圖3-20 n=1 3級疊代收斂圖……………………………… 31 圖3-21 n=1.3 3級疊代收斂圖…………………………… 32 圖3-22 圖3-19的疑慮排除圖………………………… 32 圖3-23 圖3-20的疑慮排除圖………………………… 33 圖3-24時間間格與阻尼器Cd值之關係圖 …………… 35 圖3-25 2與3比較誤差圖……………………………… 37 圖3-26 1與2比較誤差圖………………………………. 38 圖3-27 斜向裝置阻尼器之分析圖……………………… 39 圖4-1 本論文設計模型圖(1)…………………………… 43 圖4-1-2 本論文設計模型圖(2)…………………………… 43 圖4-2本文構架尺寸模型圖……………………………… 44 圖4-3 921地震歷時圖…………………………………… 46 圖4-4 設計地震歷時圖…………………………………… 47 圖4-5 921與設計頻譜圖………………………………… 47 圖6-1 LF-LE:I阻尼器出力圖………………………………56 圖6-2 LF-LE:I總分圖………………………………………56 圖6-3 LF-LE:I(SLT)阻尼器出力圖…………………………57 圖6-4 LF-LE:I(SLT)總分圖…………………………………57 圖6-5 HF-LE:I阻尼器出力圖………………………………58 圖6-6 HF-LE:I總分圖………………………………………58 圖6-7 HF-LE:I(SLT)阻尼器出力圖…………………………59 圖6-8 HF-LE:I(SLT)總分圖…………………………………59 圖6-9 LF-ME:I阻尼器出力圖………………………………60 圖6-10 LF-ME:I總分圖…………………………………….60 圖6-11 LF-ME:I(SLT)阻尼器出力圖………………………61 圖6-12 LF-ME:I(SLT)總分圖……………………………….61 圖6-13 HF-ME:I阻尼器出力圖…………………………….62 圖6-14 HF-ME:I總分圖…………………………………….62 圖6-15 HF-ME:I(SLT)阻尼器出力圖……………………….63 圖6-16 HF-ME:I(SLT)總分圖……………………………….63 圖6-17 LF-SE:I阻尼器出力圖…………………………….64 圖6-18 LF-SE:I總分圖…………………………………….64 圖6-19 LF-SE:I(SLT)阻尼器出力圖……………………….65 圖6-20 LF-SE:I(SLT)總分圖……………………………….65 圖6-21 HF-SE:I阻尼器出力圖…………………………….66 圖6-22 HF-SE:I總分圖…………………………………….66 圖6-23 HF-SE:I(SLT)阻尼器出力圖……………………….67 圖6-24 HF-SE:I(SLT)總分圖……………………………….67 圖6-25 LF-LE:II阻尼器出力圖……………………………68 圖6-26 LF-LE:II總分圖……………………………………68 圖6-27 LF-LE:II(SLT)阻尼器出力圖………………………69 圖6-28LF-LE:II(SLT)總分圖……………………………… 69 圖6-29 HF-LE:II阻尼器出力圖……………………………70 圖6-30 HF-LE:II總分圖……………………………………70 圖6-31 HF-LE:II(SLT)阻尼器出力圖………………………71 圖6-32 HF-LE:II(SLT)總分圖………………………………71 圖6-33 LF-ME:II阻尼器出力圖……………………………72 圖6-34 LF-ME:II總分圖……………………………………72 圖6-35 LF-ME:II(SLT)阻尼器出力圖…………………… 73 圖6-36 LF-ME:II(SLT)總分圖………………………………73 圖6-37 HF-ME:II阻尼器出力圖……………………………74 圖6-38 HF-ME:II總分圖……………………………………74 圖6-39 HF-ME:II(SLT)阻尼器出力圖………………………75 圖6-40 HF-ME:II(SLT)總分圖………………………………75 圖6-41 LF-SE:II阻尼器出力圖……………………………76 圖6-42 LF-SE:II總分圖……………………………………76 圖6-43 LF-SE:II(SLT)阻尼器出力圖………………………77 圖6-44 LF-SE:II(SLT)總分圖………………………………77 圖6-45 HF-SE:II阻尼器出力圖……………………………78 圖6-46 HF-SE:II總分圖……………………………………78 圖6-47 HF-SE:II(SLT)阻尼器出力圖………………………79 圖6-48 HF-SE:II(SLT)總分圖…………………………… 79 圖6-49 LF-LE:III阻尼器出力圖………………………… 80 圖6-50 LF-LE:III總分圖………………………………… 80 圖6-51 LF-LE:III(SLT)阻尼器出力圖…………………… 81 圖6-52 LF-LE:III(SLT)總分圖…………………………… 81 圖6-53 HF-LE:III阻尼器出力圖………………………… 82 圖6-54 HF-LE:III總分圖………………………………… 82 圖6-55 HF-LE:III (SLT)阻尼器出力圖……………………83 圖6-56 HF-LE:III (SLT)總分圖……………………………83 圖6-57 LF-ME:III阻尼器出力圖………………………… 84 圖6-58 LF-ME:III總分圖………………………………… 84 圖6-59 LF-ME:III(SLT)阻尼器出力圖…………………… 85 圖6-60 LF-ME:III(SLT)總分圖…………………………… 85 圖6-61 HF-ME:III阻尼器出力圖………………………… 86 圖6-62 HF-ME:III總分圖………………………………… 86 圖6-63 HF-ME:III(SLT)阻尼器出力圖…………………… 87 圖6-64 HF-ME:III(SLT)總分圖…………………………… 87 圖6-65 LF-SE:III阻尼器出力圖………………………… 88 圖6-66 LF-SE:III總分圖………………………………… 88 圖6-67 LF-SE:III(SLT)阻尼器出力圖…………………… 89 圖6-68 LF-SE:III(SLT)總分圖…………………………… 89 圖6-69 HF-SE:III阻尼器出力圖………………………… 90 圖6-70 HF-SE:III總分圖………………………………… 90 圖6-71 HF-SE:III(SLT)阻尼器出力圖…………………… 91 圖6-72 HF-SE:III(SLT)總分圖…………………………… 91 圖6-73 LF-LE:IV阻尼器出力圖……………………………92 圖6-74 LF-LE:IV總分圖……………………………………92 圖6-75 LF-LE:IV(SLT)阻尼器出力圖………………………93 圖6-76LF-LE:IV(SLT)總分圖……………………………… 93 圖6-77 HF-LE:IV阻尼器出力圖……………………………94 圖6-78 HF-LE:IV總分圖……………………………………94 圖6-79 HF-LE:IV(SLT)阻尼器出力圖………………………95 圖6-80 HF-LE:IV(SLT)總分圖………………………………95 圖6-81 LF-ME:IV阻尼器出力圖……………………………96 圖6-82 LF-ME:IV總分圖……………………………………96 圖6-83 LF-ME:IV(SLT)阻尼器出力圖…………………… 97 圖6-84 LF-ME:IV(SLT)總分圖………………………………97 圖6-85 HF-ME:IV阻尼器出力圖……………………………98 圖6-86 HF-ME:IV總分圖……………………………………98 圖6-87 HF-ME:IV(SLT)阻尼器出力圖…………………… 99 圖6-88 HF-ME:IV(SLT)總分圖…………………………… 99 圖6-89 LF-SE:IV阻尼器出力圖…………………………100 圖6-90 LF-SE:IV總分圖…………………………………100 圖6-91 LF-SE:IV(SLT)阻尼器出力圖……………………101 圖6-92 LF-SE:IV(SLT)總分圖……………………………101 圖6-93 HF-SE:IV阻尼器出力圖…………………………102 圖6-94 HF-SE:IV總分圖…………………………………102 圖6-95 HF-SE:IV(SLT)阻尼器出力圖……………………103 圖6-96 HF-SE:IV(SLT)總分圖…………………………… 103 圖6-97 LF-LE:V阻尼器出力圖…………………………… 104 圖6-98 LF-LE:V總分圖…………………………………… 104 圖6-99 LF-LE:V(SLT)阻尼器出力圖………………………105 圖6-100LF-LE:V(SLT)總分圖…………………………… 105 圖6-101 HF-LE:V阻尼器出力圖…………………………106 圖6-102 HF-LE:V總分圖…………………………………106 圖6-103 HF-LE:V(SLT)阻尼器出力圖……………………107 圖6-104 HF-LE:V(SLT)總分圖……………………………107 圖6-105 LF-ME:V阻尼器出力圖…………………………108 圖6-106 LF-ME:V總分圖…………………………………108 圖6-107 LF-ME:V(SLT)阻尼器出力圖…………………… 109 圖6-108 LF-ME:V(SLT)總分圖……………………………109 圖6-109 HF-ME:V阻尼器出力圖…………………………110 圖6-110 HF-ME:V總分圖…………………………………110 圖6-111 HF-ME:V(SLT)阻尼器出力圖………………… 111 圖6-112 HF-ME:V(SLT)總分圖……………………………111 圖6-113 LF-SE:V阻尼器出力圖…………………………112 圖6-114 LF-SE:V總分圖…………………………………112 圖6-115LF-SE:V(SLT)阻尼器出力圖…………………… 113 圖6-116LF-SE:V(SLT)總分圖…………………………… 113 圖6-117 HF-SE:V阻尼器出力圖…………………………114 圖6-118 HF-SE:V總分圖…………………………………114 圖6-119 HF-SE:V(SLT)阻尼器出力圖……………………115 圖6-120 HF-SE:V(SLT)總分圖…………………………… 115 圖6-121 LF-LE:VI阻尼器出力圖………………………… 116 圖6-122 LF-LE:VI總分圖………………………………… 116 圖6-123 LF-LE:VI(SLT)阻尼器出力圖……………………117 圖6-124LF-LE:VI(SLT)總分圖…………………………… 117 圖6-125 HF-LE:VI阻尼器出力圖………………………… 118 圖6-126 HF-LE:VI總分圖………………………………… 118 圖6-127 HF-LE:VI(SLT)阻尼器出力圖……………………119 圖6-128 HF-LE:VI(SLT)總分圖……………………………119 圖6-129 LF-ME:VI阻尼器出力圖………………………… 120 圖6-130 LF-ME:VI總分圖………………………………… 120 圖6-131 LF-ME:VI(SLT)阻尼器出力圖……………………121 圖6-132 LF-ME:VI(SLT)總分圖………………………… 121 圖6-133 HF-ME:VI阻尼器出力圖………………………… 122 圖6-134 HF-ME:VI總分圖………………………………… 122 圖6-135 HF-ME:VI(SLT)阻尼器出力圖……………………123 圖6-136 HF-ME:VI(SLT)總分圖……………………………123 圖6-137 LF-SE:VI阻尼器出力圖………………………… 124 圖6-138 LF-SE:VI總分圖………………………………… 124 圖6-139 LF-SE:VI(SLT)阻尼器出力圖………………… 125 圖6-140 LF-SE:VI(SLT)總分圖……………………………125 圖6-141 HF-SE:VI阻尼器出力圖………………………… 126 圖6-142 HF-SE:VI總分圖………………………………… 126 圖6-143 HF-SE:VI(SLT)阻尼器出力圖……………………127 圖6-144 HF-SE:VI(SLT)總分圖………………………… 127 表目錄 表3-1 Newmark β method特例之常數設定值……………13 表3-2 3.4節例子設定表……………………………………17 表3-3 3.5節例1設定表……………………………………23 表3-4 3.5節例2設定表……………………………………27 表3-5 各n值與 可用範圍表…………………………… 33 表3-6 3.5節例3設定表………………………………… 34 表3-7 3.6節例子設定表……………………………………36 表4-1未考慮負值產生之不合理性表………………………52 表4-2考慮負值產生之合理性表……………………………52 附表1 三種分析方法之優缺點比較表…………………… 130 附表2交通部中央氣象局地震震度分級表……………… 131 附表3 多種液流阻尼器系統經MCS、PIS與SLT之結果比較表…………………………………………………………… 132

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