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研究生: 王志良
Wang, Jhih-Liang
論文名稱: 應用遞迴最小平方法識別雙線性隔震結構系統及數位分身模型之研究
Application of RLS Method for Identification of Bilinear Digital Twin Model of Base-Isolated Building
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: 2023
畢業學年度: 111
語文別: 中文
論文頁數: 218
中文關鍵詞: 數位分身隔震建築遞迴最小平方法鉛心橡膠支承墊OKID/ERA隔震墊等值參數
外文關鍵詞: Virtual Model, Isolation Buildings, RLS, Lead Rubber Bearing, OKID/ERA, Equivalent Parameters of The Isolation Bearings
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  • 近年來,隨著工業4.0的興起,土木建築工程也逐漸發展數位分身(Digital Twin)的技術,數位分身在土木工程的應用乃是利用建模軟體建立實際建築的虛擬分身,並與感測器實際量測資料進行結合,利用系統識別等分析方法,建立簡化數位分身模型。於地震發生時,透過數位分身模型,我們得以即時模擬實際建築受震後的行為,並可即時得知結構受損構件位置,即時預警並降低後續傷害。而本文將數位分身技術帶入隔震建築中,透過中央氣象局於花蓮慈濟醫院實際量測地震資料,利用遞迴最小平方法(Recursive Least Square method, RLS)可識別時變參數的特性,識別鉛心橡膠支承墊受震後頻率改變之情形,預估隔震墊等值參數。上部結構則採用OKID/ERA之系統識別方法,識別其上部結構等值參數,再利用ETBAS建模軟體建立花蓮慈濟醫院簡化數位分身模型,將模型預估反應結果與實際建築量測地震資料進行誤差比較,探討其適用性與正確性。

    In recent years, with the rise of Industry 4.0, the field of civil engineering and construction has embraced Digital Twin technology. Digital Twin is applied by creating virtual model of real buildings through modeling software and integrating actual sensor data. This technology enables real-time simulation of building behavior during earthquakes, immediate identification of damaged components, and timely warnings to reduce subsequent harm. This paper introduces the incorporation of Digital Twin technology into seismic isolation buildings. Using actual earthquake data from the Central Weather Bureau at Tzu Chi Hospital in Hualien, the Recursive Least Square method (RLS) is used to identify time-varying parameters, particularly changes in frequency of lead rubber bearings(LRB) after seismic events. Equivalent parameters of the isolation bearings are estimated. For the superstructure, the OKID/ERA system identification approach is adopted to identify its equivalent parameters. This paper concludes by comparing the model's predicted responses with actual seismic data, evaluating its applicability and accuracy.

    摘要 I EXTEND ABSTRACT II 致謝 VIII 目錄 IX 表目錄 XI 圖目錄 XIII 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2章 理論介紹 8 2.1 狀態空間模型 8 2.2 觀測器/卡曼濾波器識別方法(OKID) 11 2.3 特徵系統實現理論(ERA) 19 2.4 遞迴最小平方法 26 2.5 由識別結果反求結構系統參數 32 2.6 鉛心橡膠支承墊雙線性模型介紹 35 2.7 線性黏性阻尼器之等效阻尼比計算 38 第3章 識別方法之設定與驗證 41 3.1 遞迴最小平方法參數設定於雙線性系統之影響 41 3.2 遞迴最小平方法參數設定對識別結果之影響 45 3.3 系統產生共振對於識別結果之影響 47 3.4 微小地震資料於RLS識別結果之探討 47 3.5 小結 48 第4章 理論模型預估雙線性系統有效頻率 76 4.1 雙線性數值模型建立 76 4.2 輸入地震事件之介紹 79 4.3 OKID/ERA識別結果反推RLS階數 79 4.4 遞迴最小平方法(RLS)識別結果 80 4.5 小結 83 第5章 實際隔震建築等值反應模型之建立 101 5.1 花蓮慈濟醫院基本資料 101 5.2 實際量測資料噪訊 101 5.3 實際量測資料檢查 102 5.4 花蓮慈濟醫院上部結構剛體運動確認 102 5.5 隔震墊等值參數預估 105 5.6 識別上部結構參數 109 5.7 建立ETABS數位分身模型及其反應驗證 110 5.8 小結 113 第6章 結論與建議 210 6.1 結論 210 6.2 建議 212 參考文獻 213

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