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研究生: 方璿堯
Fang, Hsuan-Yao
論文名稱: 應用OKID/ERA識別方法校正結構反應預估圖之建立流程
Establishing Structural Response Estimation Map through OKID/ERA Method
指導教授: 朱世禹
Chu, Shih-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: 98
語文別: 中文
論文頁數: 208
中文關鍵詞: 地球物理資訊系統反應譜OKID/ERAFRF彈性反應預估公式振動預估圖
外文關鍵詞: geophysical database management system, response spectrum, OKID/ERA, elastic response estimation formula, peak responses forecast map
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  • 台灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊的交界帶,地震發生機率極高,尤其災害型地震的發生將造成社會與經濟的衝擊,因此積極的降低與預防震災損害相當重要。國內自由場地震測站分佈廣泛,也提供快速且品質良好之數據,可據以建立災害型地震後建築物最大反應之預估,本文感謝中央氣象局地球物理資訊系統之地震資料提供,得以進行大專院校建築物彈性反應預估公式之建立,將建築物實際反應與自由場測站地震資料建立關係,文中並以OKID/ERA識別方法與耐震設計規範之規定,對大專院校結構物進行振態參數識別,並據以推求大專院校鄰近自由場地震反應譜值,進行地震反應譜值與真實結構物的最大反應統計迴歸,求得自由場與結構物間之彈性反應線性預估關係,文中採用數值模擬與振動台實驗資料針對OKID/ERA識別方法之適用性與可行性進行探討,在頻率識別上均得到相當不錯效果,但阻尼比識別穩定度就較差。本文將以4棟不同地理位置、不同地質條件、不同結構形式之大專院校校舍作為討論對象,提出加速度與位移之彈性反應預估公式,並以桃園縣政府大樓進行預估公式實際案例驗證,最後並發展出成功大學校本部各建築物之振動預估圖,以期作為未來震損指標之重要參考。

    The potential damages of buildings are closely related to their earthquake resistance capacity and their peak response demand subjected to severe earthquakes. In order to predict the peak building absolute acceleration (PBAA) and peak building relative dis-placement (PBRD) of campus buildings from the estimated spectral responses con-structed by a few nearby free-field stations, a few preliminary regression formulas are established in this study. Based on the Geophysical Database Management System (GDMS) of Central Weather Bureau of Taiwan, four campus buildings with different structural types in different geographic regions are selected as the regressive models to find their elastic response estimation formulas around their nearby areas. Both simulation responses and experimental measurements from shaking table tests are examined to verify the applicability and reliability of the OKID/ERA method. The modal properties of each campus building suggested by code and identified by the OKID/ERA method are used to justify these estimation formulas. According to the proposed regression formulas, the peak responses forecast maps of the buildings in NCKU campus subjected to a few severe earthquakes are established and compared with their measured records.

    摘 要 I ABSTRACT II 誌 謝 III 目 錄 V 表 目 錄 VIII 圖 目 錄 XII 符 號 表 XIX 第1章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 文獻回顧 3 1.2.1 系統識別文獻回顧 3 1.2.2 地震反應譜預估模式之文獻回顧 4 1.3 本文內容 5 第2章 系統識別方法 7 2.1 狀態空間模型 7 2.1.1 連續時間狀態空間方程式 7 2.1.2 離散時間狀態空間方程式 9 2.2 權重序列敘述 10 2.2.1 馬可夫參數之唯一性 12 2.3 觀測器/卡曼濾波器識別方法(OKID) 13 2.3.1 基本觀測器方程式 13 2.3.2 計算馬可夫參數 18 2.3.3 計算觀測器增益矩陣 21 2.4 特徵系統實現理論 22 2.4.1 特徵系統實現法(ERA) 23 2.4.2 由離散空間模型參數轉換成系統動態參數之方法 25 2.4.3 區別真實振態與雜訊振態之候選方法 27 2.5 整體識別流程 30 第3章 系統識別方法之數值驗證 32 3.1 噪訊之分類與說明 32 3.2 三層樓平面標竿結構模型介紹 33 3.3 三層樓平面標竿結構識別數值模擬 34 3.4 三層樓具扭轉特性之斜撐標竿立體模型系統介紹 37 3.5 三層樓具扭轉特性之斜撐標竿模型數值模擬 38 第4章 振動台實驗之識別驗證 70 4.1 標竿鋼構樓房(NCREE BENCHMARK G)之介紹 70 4.2 使用SAP 2000建立BENCHMARK G三層樓模型 71 4.3 標竿剛構樓房BENCHMARK G之動態參數識別 73 第5章 建築物實例識別 94 5.1 成功大學雲平大樓實例識別分析 94 5.1.1 雲平大樓基本資料與量測紀錄概述 94 5.1.2 雲平大樓系統識別分析結果與討論 95 5.2 中央大學總圖書館實例識別分析 96 5.2.1 中央大學總圖書館基本資料與量測紀錄概述 96 5.2.2 中央大學總圖書館系統識別分析結果與討論 97 5.3 中興土環大樓實例識別分析 98 5.3.1 中興土環大樓基本資料與量測紀錄概述 98 5.3.2 中興土環大樓系統識別分析結果與討論 99 5.4 台東高商資訊大樓實例識別分析 100 5.4.1 台東高商資訊大樓基本資料與量測紀錄概述 100 5.4.2 台東高商系統識別分析結果與討論 101 5.5 建築物實際識別結果總結說明 102 第6章 彈性反應譜預估公式 137 6.1 彈性反應譜預估公式建立流程 137 6.1.1 大專院校建築物地震反應資料與其鄰近自由場地震資料收集 138 6.1.2 建築物基本振動模態 139 6.1.3 自由場反應頻譜與建築物最大反應 140 6.1.4 自由場反應譜值與建築物最大反應迴歸分析 141 6.2 彈性反應譜預估結果 143 6.3 實際案例進行驗證公式之正確性 145 6.4 成功大學之振動預估圖繪製 146 第7章 結論與建議 201 7.1 結論 201 7.2 建議 203 參考文獻 205

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