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研究生： 陳怡尹
Chen, Yi-yin
論文名稱： 日式編竹夾泥牆水平耐力評估計算
Assessment and Calculation of Horizontal Resistance for Japanese Mud-Plastered Wall
指導教授： 張嘉祥
Chang, Ja-shian
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 202
中文關鍵詞： 日式編竹夾泥牆 、塑性鉸 、耐震評估 、水平耐力 、非線性靜力側推分析
外文關鍵詞： nonlinear static pushover analysis, Japanese mud-plastered wall, horizontal resistance, plastic hinge, seismic assessment
相關次數： 點閱：146  下載：2 
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    • 從實際震害調查得知日式木造建築損壞與牆體有密切的關係，因此瞭解牆體的構造特性及其擁有多少抵抗地震力之強度，並針對缺陷進行改善，才能有效提升建築物整體的耐震能力。
    為使修復設計建築師在過程能具體掌握每道編竹夾泥牆之耐震強度，本文先進行必要的基本材料試驗，再依據試驗推導相關公式，並配合結構分析軟體SAP2000的使用，分別建立斜向壓力彈簧模式下及剛構架模式下，日式編竹夾泥牆體受水平面內力作用，從開始變形至破壞的分析方法，以作為不同構造牆體強度計算的應用。另外，參考日本耐震評估研究現況，並考量國內現行規範，將日本耐震評估法中，具地域性質條件的部分作適當修正，使之適用於國內日式木造建築。
    建立分析方法的過程中，得到以下幾點結果：
    1. 在土漿試塊含水率試驗中，發現含水率在20%時有最大的極限抗壓強度。
    2. 土壁小試體試驗中，發現竹片間距太小（即過密），會對土漿造成界面脫離的現象，不管有無添加物，強度皆有減弱的趨勢。
    3. 以剛構架模式預測編竹夾泥牆面內水平加載與變位關係較斜向壓力彈簧模式保守；但斜向壓力彈簧模式在破壞行為的表現上較剛構架模式更接近試驗結果。
    4. 由剛構架模式kr_90cm所預測的「外力－變位角」關係，以變位角0.008rad所對應的外力為依據，計算後得到Ckr=1.72N/m ，設此為壁強度倍率比1；則壁寬135cm之壁強度倍率比為1.41；180cm之壁強度倍率比為1.72。

    According to the post earthquake investigation, it is found that the damage of Japanese wooden historic buildings is closely related to the seismic strength of mud-plastered walls. In order to improve the seismic resistance of these historic buildings, besides the structural behavior of mud-plastered walls have to be completely understood by the conservation designer, a procedure that can properly evaluate the seismic capability of mud-plastered wall is also required for the designer.
    For this purpose, in this study, firstable, the material properties of mud and bamboo are generated from test. Furthermore, in this study, the structural analysis software SAP2000 is adopted to analyze the complete behavior of mud-plastered wall by incline spring model and by rigid frame model. In addition, for practical assessment application of Japanese wooden historic buildings in Taiwan, several variables are adjusted in the assessment method, based on the local conditions. This seismic assessment method was developed in Japan and commonly used in Taiwan.
    From test and analysis, followings are observed:
    1. For pure mud block, the maximum compression stress is obtained at moisture-containing 20%.
    2. The strength of the mud block reinforced with cross bamboo slices gets decreased as the distance between two slices of bamboo is too small, no matter the admixture is added or not.
    3. The analysis shows that the relationship between horizontal loading and story drift by rigid frame model has a better agreement with test result than by incline spring model. However, the failure mode by incline spring model is closer to test result than by rigid frame model.
    4. According to the horizontal loading-story drift curve of specimen kr_90cm that calculated by rigid frame model, we obtain the strength per meter length Ckr=1.72N/m. As this value is assigned as 1, the strength ratio of mud-plastered wall with width 135cm and 180cm are evaluated as 1.41 and 1.72 respectively. This strength ratio is useful for preliminary seismic assessment of Japanese wooden historic buildings.

    目錄...............................Ⅰ 表目錄..........................Ⅲ 圖目錄...........................Ⅵ 照片目錄........................Ⅸ 第一章 緒論...................................1 1.1 研究動機與目的.....................................1 1.2 研究方法...........................................2 1.3 文獻回顧.........................................2 第二章 編竹夾泥牆材料及基本力學性質...............11 2.1 土漿試塊含水率試驗..............................11 2.2 土壁小試體試驗................16 第三章 等效彈簧理論及分析方法..............49 3.1 土壁元素之等效彈簧模型...................49 3.2 塑性鉸力學模型..........................53 3.3 SAP2000非線性靜力側推分析.........57 第四章 編竹夾泥牆之面內水平加載與變位關係預測 －斜向壓力彈簧模式..........71 4.1 SAP2000分析模型建立.............72 4.2 結果分析與比較.......................84 4.3 結果檢核.............................108 第五章 編竹夾泥牆之面內水平加載與變位關係預測 －剛構架模式......125 5.1 SAP2000分析模型建立...............125 5.2 結果分析與比較................135 5.3 結果檢核............157 第六章 耐震評估與應用.............171 6.1 木造住宅的耐震精密診断和補強方法（增補版）.....171 6.2 木造住宅的耐震診断和補強方法（改訂版）......................177 6.3 日式木造建築耐震評估與應用.............186 第七章 結論與建議..........195 7.1 結論............195 7.2 後續研究與建議..................198 參考文獻...................201 表目錄 表2-1 含水率和土漿極限抗壓強度（ ）關係之試體規劃..........11 表2-2 土漿之配比...................13 表2-3 土漿試塊含水率試驗結果...............15 表2-4 編竹間距、添加物和牆體強度關係之試體規劃.........16 表2-5 含不同添加物土漿之配比................17 表2-6 試體外視圖及內部編竹情況................17 表2-7 不同條件試體之荷重－變位關係曲線........21 表2-8 不同條件試體之極限抗壓強度.......23 表2-9 不同條件試體之應力－應變關係曲線........24 表2-10 值.......29 表2-11 步驟三之 點、 點、 點.........31 表2-12 值.........32 表2-13 步驟四之 點............33 表2-14 簡化 關係圖之割線彈性模數E1、E2、E3........34 表2-15 不同條件試體之極限抗剪強度...........38 表2-16 不同條件試體之剪應力－剪應變關係曲線..............39 表2-17 值..............43 表2-18 步驟三之 點、 點、 點..................45 表2-19 值................................46 表2-20 步驟四之 點..................47 表2-21 簡化 關係圖之割線彈性模數G1、G2、G3...........48 表4-1 編竹夾泥牆施作步驟.............71 表4-2 斜向壓力彈簧模式之桿件材料性質......74 表4-3 斜向壓力彈簧模式之桿件斷面尺寸..........74 表4-4 斜向壓力彈簧模式之桿件塑性鉸..........76 表4-5 斜向壓力彈簧模式之SAP2000塑性鉸設定.....78 表4-6 ks_90cm模型各分析步驟（step）塑性鉸數目.....85 表4-7 ks_90cm模型各分析步驟（step）塑性鉸分布情形........86 表4-8 ks_90cm與test_90cm面內水平加載下與變位角關係......91 表4-9 ks_135cm模型各分析步驟（step）塑性鉸數目.........93 表4-10 ks_135cm模型各分析步驟（step）塑性鉸分布情形..........94 表4-11 ks_135cm與test_135cm面內水平加載下與變位角關係........98 表4-12 ks_180cm模型各分析步驟（step）塑性鉸數目...........100 表4-13 ks_180cm模型各分析步驟（step）塑性鉸分布情形........101 表4-14 斜向壓力彈簧模式之壁寬與 關係........105 表4-15 斜向壓力彈簧模式之壁寬與 關係..........105 表4-16 斜向壓力彈簧模式之 與其變位範圍關係..............105 表4-17 ks_180cm與test_180cm面內水平加載下與變位角關係.......106 表4-18 ks_90cm於step 3之最頂層桿件受力大小............109 表4-19 ks_90cm於step 6之最頂層桿件受力大小............114 表4-20 ks_90cm於step 8之最頂層桿件受力大小...........119 表5-1 剛構架模式之桿件材料性質..............126 表5-2 剛構架模式之桿件斷面尺寸.................126 表5-3 剛構架模式之桿件塑性鉸............128 表5-4 剛構架模式之SAP2000塑性鉸設定.........129 表5-5 kr_90cm模型各分析步驟（step）塑性鉸數目..........135 表5-6 kr_90cm模型各分析步驟（step）塑性鉸分布情形...........136 表5-7 ks_90cm與kr_90cm勁度變化...........139 表5-8 kr_90cm與test_90cm面內水平加載下與變位角關係...........140 表5-9 kr_135cm模型各分析步驟（step）塑性鉸數目...............142 表5-10 kr_135cm模型各分析步驟（step）塑性鉸分布情形..........143 表5-11 ks_135cm與kr_135cm勁度變化...........146 表5-12 kr_135cm與test_135cm面內水平加載下與變位角關係.........147 表5-13 kr_180cm模型各分析步驟（step）塑性鉸數目........149 表5-14 kr_180cm模型各分析步驟（step）塑性鉸分布情形........150 表5-15 ks_180cm與kr_180cm勁度變化..........154 表5-16 剛構架模式之壁寬與 關係.......154 表5-17 剛構架模式之壁寬與 關係...........154 表5-18 剛構架模式之 與其變位範圍關係...........154 表5-19 kr_180cm與test_180cm面內水平加載下與變位角關係........155 表5-20 kr_90cm於step 2之最頂層桿件受力大小...............158 表5-21 kr_90cm於step 6之最頂層桿件受力大小.........162 表5-22 kr_90cm於step 9之最頂層桿件受力大小..........166 表6-1 木造住宅の耐震精密診断表..........172 表6-2 偏心率的相關計算公式及示意圖..............174 表6-3 耐力壁の有效倍率 ......................175 表6-4 面材等による等価的な倍率 ................176 表6-5 所要有效壁長 ...............176 表6-6 總和評分與診斷結果判定關係...............176 表6-7 必要耐力（Qr）之計算............178 表6-8 床面積あたり必要耐力..............179 表6-9 ~ の計算式...............179 表6-10 積雪用必要耐力............179 表6-11 形狀割增係數.....................179 表6-12 工法と壁強さ倍率.............181 表6-13 壁端柱の柱頭・柱脚接合部の種類による耐力低減係数ｆ.......................182 表6-14 耐力要素の配置等による低減係数E.........183 表6-15 劣化度による低減係数Ｄ................184 表6-16 上部構造評分與耐震診斷結果..............185 表6-17 斜向壓力彈簧模式之短期容許剪斷耐力.....187 表6-18 剛構架模式之短期容許剪斷耐力.............188 表6-19 斜向壓力彈簧模式壁體強度倍率比較.........189 表6-20 剛構架模式壁體強度倍率比較.........189 表6-21 樑柱構架之剪力牆及其對應之剪力牆倍率參考例.........191 表7-1 斜向壓力彈簧模式、剛構架模式壁寬與 之比例關係........197 圖目錄 圖1-1 荷重和變位角的關係（無斜撐）..............6 圖1-2 荷重和變位角的關係（有斜撐）..............6 圖1-3 不同地區泥土之壓縮強度與彎曲強度比較.......7 圖1-4 小舞竹（A）之 曲線圖..........7 圖1-5 小舞木（B）之 曲線圖............7 圖1-6 試體尺寸........9 圖1-7 剪力破壞前土壁之水平耐力承載機制..........9 圖2-1 土漿試塊之極限抗壓強度－含水率關係........15 圖2-2 小試體正視圖.............26 圖2-3 A1試體之 平均曲線.…………....27 圖2-4 A1試體之步驟一說明圖….……28 圖2-5 A1試體之步驟二說明圖.……………30 圖2-6 A1試體之步驟三說明圖.……………..31 圖2-7 、 相關性................33 圖2-8 A1試體之 、 、 示意圖….….………..34 圖2-9 剪應力、剪應變示意圖................35 圖2-10 A1試體之 平均曲線….………….41 圖2-11 A1試體之步驟一說明圖….…...42 圖2-12 A1試體之步驟二說明圖...........44 圖2-13 A1試體之步驟三說明圖...........45 圖2-14 、 相關性...................47 圖2-15 A1試體之 、 、 示意圖...............48 圖3-1 土壁元素變形示意圖..............50 圖3-2 土壁元素斜向壓力彈簧模型............50 圖3-3 土壁元素剛構架模型................51 圖3-4 軸力與位移關係曲線示意圖................53 圖3-5 土漿抵抗能力示意圖.................54 圖3-6 推導抗彎強度 說明圖.................55 圖3-7 彎矩與轉角關係曲線示意圖.............56 圖3-8 定義非線性靜力分析case之視窗............58 圖3-9 Other Parameters - Load Application設定視窗..........59 圖3-10 Other Parameters - Results Saved設定視窗.........59 圖3-11 Other Parameters - Nonlinear Parameters設定視窗........59 圖3-12 編竹夾泥牆水平剖面圖..............61 圖3-13 定義土漿 曲線...................62 圖3-14 軸力（P）塑性行為力學模型..............62 圖3-15 正規化之軸力（P）塑性行為力學模型.........62 圖3-16 對角線上土漿模擬斜向壓力彈簧示意圖.......63 圖3-17 斜向壓力彈簧抗彎強度分配示意圖.........63 圖3-18 定義土漿 曲線............65 圖3-19 對角線上土漿彎（M3）塑性鉸力學模型.............65 圖3-20 角隅土漿模擬小抗壓彈簧示意圖.............65 圖3-21 角隅土漿彎矩（M3）塑性鉸力學模型.......66 圖4-1 ks_90cm斜向壓力彈簧模式之模型說明圖............81 圖4-2 ks_135cm斜向壓力彈簧模式之模型說明圖...........82 圖4-3 ks_180cm斜向壓力彈簧模式之模型說明圖.........83 圖4-4 非線性靜力側推分析示意圖..........84 圖4-5 ks_90cm模型勁度變化................89 圖4-6 90cm寬壁體之外力－變位角曲線比較....................92 圖4-7 ks_135cm模型勁度變化.............93 圖4-8 135cm寬壁體之外力－變位角曲線比較......................99 圖4-9 ks_180cm模型勁度變化..............104 圖4-10 180cm寬壁體之外力－變位角曲線比較..................108 圖4-11 ks_90cm於step 3之最頂層桿件受力方向.......111 圖4-12 ks_90cm於step 3之自由體........112 圖4-13 ks_90cm於step 6之最頂層桿件受力方向...............116 圖4-14 ks_90cm於step 6之自由體..............117 圖4-15 ks_90cm於step 8之最頂層桿件受力方向..............121 圖4-16 ks_90cm於step 8之自由體...........122 圖5-1 kr_90cm剛構架模式之模型說明圖............132 圖5-2 kr_135cm剛構架模式之模型說明圖.....................133 圖5-3 kr_180cm剛構架模式之模型說明圖....................134 圖5-4 kr_90cm模型勁度變化...........139 圖5-5 90cm寬壁體之外力－變位角曲線比較................142 圖5-6 kr_135cm模型勁度變化...............146 圖5-7 135cm寬壁體之外力－變位角曲線比較...................149 圖5-8 kr_180cm模型勁度變化................153 圖5-9 180cm寬壁體之外力－變位角曲線比較.................157 圖5-10 kr_90cm於step 2之最頂層桿件受力方向.................159 圖5-11 kr_90cm於step 2之自由體..............160 圖5-12 kr_90cm於step 6之最頂層桿件受力方向..............163 圖5-13 kr_90cm於step 6之自由體...............164 圖5-14 kr_90cm於step 9之最頂層桿件受力方向............167 圖5-15 kr_90cm於step 9之自由體..............168 圖6-1 木造住宅耐震診斷流程圖（改訂版）.....................177 圖6-2 向（樑間）、 向（桁行）方向示意圖.................183 圖6-3 斜向壓力彈簧模式與試體之外力－變位角曲線.............190 圖6-4 剛構架模式與試體之外力－變位角曲線...............190 照片目錄 照片2-1 試塊製作.....................12 照片2-2 土漿拌合.................13 照片2-3 小試體製作及抗壓試驗..............19

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    下載圖示 校內：立即公開
    校外：2008-01-18公開
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