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研究生: 吳瑞琳
Wu, Ruei-Lin
論文名稱: 正規化位移振形於快速震損評估之研究
A Rapid Structural Damage Assessment Scheme Based on the Normalized Relative Displacement Vibration Shape
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: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 193
中文關鍵詞: 損壞評估正規化振動振形正規化樓層變位角第一模態振形OKID/ERA遞迴最小平方法
外文關鍵詞: system identification,, structural damage assessment, normalized relative- displacement vibration shape, fundamental mode shape, normalized inter-story drift ratio, OKID/ERA
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  • 本文觀察結構之正規化相對位移振動振形(NRDVS)與基本模態振形之關聯性,進行結構物損壞程度與損壞樓層判定之可行性評估分析,並藉由NRDVS所求得之正規化層間變位角(NIDR),作為結構快速損壞評估之依據。文中藉由不同測試類型(Benchmark D,Benchmark G)之三層樓鋼構樓房振動台試驗資料、二層樓RC校舍縮尺模型振動台試驗資料以及中央氣象局所提供之真實結構強地動監測資料,搭配OKID/ERA系統識別方法,識別結構物之基本模態振形,驗證其與NRDVS之相關性與正確性,並進行NRDVS與NIDR對結構物勁度改變下之行為探討。另外,藉由遞迴最小平方法識別方法,探討結構物於非線性行為時,如何進行NRDVS與NIDR之計算與損壞行為之關係。

    A rapid damage assessment module based on the normalized relative displacement vibration shape (NRDVS) of building is proposed in this study. The fundamental mode shapes (FMSs) of structures identified by the OKID/REA method are compared with their NRDVSs to investigate the applicability and accuracy of proposed scheme. Both qualita-tive and quantitative relationships between system stiffness, NRDVS, normalized in-ter-story drift ratio (NIDR), and FMS of linear structures are studied to assess the local damage behavior. Prior to apply the proposed NRDVS module on measurements of real buildings of the Strong-Motion-Program implemented by the Central Weather Bureau (CWB) for damage detection purposes, the local damage behavior is identified based on observing the variations of NIDRs of experimental measurements of 3DOF benchmark steel frame models and scaled-down RC buildings models that were built and tested on shaking table at NCREE. Finally, the NRDVS-based rapid damage assessment module is implemented to investigate the recorded strong-motion data of Tai-Tung Fire Bureau Building located at Tai-Tung City in Taiwan.

    目錄 摘要 II ABSTRACT III 致謝 IV 目錄 V 表 目 錄 VII 圖目錄 XI 符 號 表 XIX 第1章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 本文內容 2 第2章 系統識別理論介紹 4 2.1 模態疊加理論 4 2.1.1 模態正交性 4 2.1.2 模態展開及模態疊加 6 2.1.3 模態反應貢獻 8 2.2 OKID/ERA理論介紹 10 2.2.1 OKID理論介紹 11 2.2.2 ERA理論介紹 12 2.3 RLS理論介紹 15 2.3.1 最小平方法介紹(Least Square Method) 15 2.3.2 遞迴最小平方法介紹(Recursive Least Square Method) 16 第3章 正規化相對位移振動振形數值模擬與驗證 19 3.1 SAP2000建立五層樓鋼構模型 19 3.2 正規化相對位移振動振形 20 3.2.1 使用RTSRI積分位移 20 3.2.2 使用相對位移歷時建立NRDVS 21 3.3 NRDVS與FMS比較驗證NRDVS正確性 22 3.3.1 選擇餘動段計算NRDVS 22 3.3.2 增加地震歷時提高NRDVS準確度 23 3.3.3 增加位移歷時取樣時間點提高NRDVS準確度 24 3.4 NRDVS分析結構物勁度變化位置 25 3.5 使用正規化層間變位角分析結構物損壞程度 28 3.6 使用FRF識別第一模態振形 29 3.7 NRDVS識別流程 31 第4章 振動台試驗之數值驗證 67 4.1 BENCHMARK D 振動台試驗識別 67 4.1.1 Benchmark D 結構介紹 67 4.1.2 Benchmark D 振動台量測訊號檢查 68 4.1.3 Benchmark D 振動台識別結果分析與討論 69 4.1.4 使用FRF識別Benchmark D 72 4.1.5 Benchmark D之識別結論 73 4.2 BENCHMARK G 振動台試驗識別 74 4.2.1 Benchmark G 結構介紹 74 4.2.2 Benchmark G 振動台量測訊號檢查 75 4.2.3 Benchmark G 振動台識別結果分析與討論 78 4.2.4 Benchmark G之識別結論 80 4.3 二層樓RC校舍縮尺模型振動台試驗識別 81 4.3.1 二層樓RC校舍縮尺模型結構介紹 81 4.3.2 二層樓RC校舍縮尺模型量測訊號檢查 82 4.3.3 二層樓RC校舍縮尺模型識別結果分析與討論 83 4.3.4 二層樓RC校舍縮尺模型之識別結論 86 第5章 真實結構物實例識別 163 5.1 台東縣消防大樓結構與感測器配置位置簡介 163 5.2 各頻道量測訊號檢查 163 5.3 識別結果與討論 164 5.3.1 正規化位移振形與樓層破壞位置之分析 164 5.3.2 識別結果總結與討論 168 第6章 結論與建議 186 6.1 結論 186 6.2 建議 187 參考文獻 189 口試委員問題與意見表 192

    [1] Anil.K.Chopra, “Dynamics of structures, Theory and applications to earthquake engineering, Third edition”, Pearson Prentice Hall, Inc. U.S.A.,2007.
    [2] C.C. Lin, J.F. Wang, and C.H. Yang (2006), “Damage Assessment of Irregular Build-ing using An Innovative Story Damage Index”, International Workshop on Structural Health Monitoring and Damage Assessment, National Chung-Hsing University, pp. III-1~X-27, Taichung, Taiwan, 14-15 December.
    [3] Chu, S.Y. and Lo, S.C. (2009), “Application of the On-Line Recursive Least-Squares Method to Perform Structural Damage Assessment”, Structural Control and Health Monitoring, DOI:10.1002 /stc.362, Published online: November 26.
    [4] Elenas, A., and Meskouris, K. (2001), “Correlation study between seismic acceleration parameters and damage indices of structures”, Engineering Structures, 23, 698-704.
    [5] Juang, J. N. and Pappa, R. S., "An Eigensystem Realization Algorithm for Modal Pa-rameter Identification and Model Reduction", Journal of Guidance, Control, and Dy-namics, Vol. 8, No. 5, pp. 620-627, 1985.
    [6] Juang, J. N., "Mathematical Correlation of Modal Parameter Identification Methods via System Realization Theory", International Journal of Analytical and Experimental Modal Analysis, Vol. 2, No. 1, pp. 1-18, 1987.
    [7] Juang, J. N., Applied system identification, N.J. :Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1994.
    [8] Moehle, J. P. (1984), “Strong monitor drift estimates for R/C structures.”, J. Struct. Eng., 110(9), pp.1988–2001.
    [9] Naeim, F., Alimoradi, A. and Miranda, E. (2005), “Automated Post-Earthquake Dam-age Assessment and Safety Evaluation of Instrumented Buildings”, Proceedings of SMIP05 Seminar on Utilization of Strong-Motion Data, Sacramento, California, pp. 71-88.
    [10] Naeim, F., Lee H., Bhatia, H., Hagie, S. and Skliros, K. (2004), “CSMIP Instrumented Building Response Analysis and 3-D Visualization System (CSMIP-3DV)”, Proceed-ings SMIP04 Seminar on Utilization of Strong-Motion Data., May 17, 2005, Sacra-mento, California, pp. 83-102.
    [11] Park, Y.-J., Ang, A. H.-S. (1985), “Mechanistic Seismic Damage model for reinforced conerete”, Journal of Structural Engineering, ASCE, 111(4), 722-739.
    [12] Risk Management Solutions, Inc. (1997). Earthquake Loss Estimation Meth-od-HAZUS97 Technical Manual, National Institute of Building Sciences, Washington, D.C.
    [13] Sozen, M. A. (1983), “Lateral drift of reinforced concrete structures subjected to strong ground motion.” Bull. New Zealand Natl. Soc. Earthquake Engineering, 16(2), pp.107–122.
    [14] 方璿堯,「應用OKID/ERA識別方法效正結構反應預估圖之建立流程」,碩士論文,成功大學土木工程研究所,台南,2010年。
    [15] 王信璁,即時結構動態反應模擬器之研究與應用,2005
    [16] 王國書,「結構動態反應訊號自動監測系統於剛心識別之應用」,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,台南,2007年6月。
    [17] 朱世禹,羅仕杰,蔡忠憲,應用即時強震監測資料與都會區結構損害預測模型進行快速損壞評估之研究.,2008
    [18] 李俊儀,「自我調適控制理論於結構控制之初步研究」,碩士論文,成功大學土木工程研究所,台南,2008年。
    [19] 林沛暘,標竿鋼構樓房振動台試驗,2005年。
    [20] 許茂雄,三分之一縮尺二層樓RC校舍模型振動台試驗,2002
    [21] 許雅雯,「應用類神經網路於結構物損傷即時診斷」,碩士論文,國立成功大學建築研究所,台南,2005年6月。
    [22] 黃李暉,「建築物樓層勁度識別與損壞評估之研究」,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,台南,2006年7月。
    [23] 楊淳皓,「扭轉耦合建築結構受震層間損壞指標」,碩士論文,國立中興大學土木工程研究所,台中,2006年7月。
    [24] 蔡忠憲,「應用結構時變振形趨勢進行快速損壞評估之研究」,碩士論文,成功大學土木工程研究所,台南,2009年。
    [25] 羅仕杰,「結構時變參數之識別研究與快速損壞評估驗證」,博士論文,成功大學土木工程研究所,台南, 2010年。

    下載圖示 校內:2014-08-31公開
    校外:2014-08-31公開
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