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研究生: 陳景旭
CHEN, JING-SYU
論文名稱: 鉛心橡膠支承系統等效阻尼比之研究
A Study on Equivalent Damping Ratio for Lead Rubber Bearing Systems
指導教授: 洪李陵
Hong, Li-Ling
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: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 87
中文關鍵詞: 鉛心橡膠支承系統遲滯圈等效阻尼比雙線性歷時分析
外文關鍵詞: Lead Rubber Bearing System, Hysteresis Loop, Equivalent Damping Ratio, Bilinear Time History Analysis
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  • 鉛心橡膠支承系統為一種隔震裝置,用來降低強震作用時上部結構物的振動。國內建築物的耐震設計規範提供靜力分析方法與動力分析方法,進行隔震建築物的設計,靜力分析方法以隔震裝置的靜態遲滯圈對等於黏滯阻尼系統共振時的穩態遲滯圈,來求算等效週期與等效阻尼比。鉛心橡膠支承系統的振動模式為雙線性,其動力分析為非線性,通常反應為數值解。本文以單頻基底加速度、實測地表加速度以及設計震譜為振動源,利用動力分析方法與等效黏滯阻尼系統的結果進行比較,檢討等效黏滯阻尼比的正確性。比較結果顯示在三種振動源作用之下,等效黏滯阻尼系統的位移反應極值與動力分析相比皆有高估或低估現象。依據規範的設計震譜進行鉛心橡膠支承系統轉換至等效黏滯阻尼系統時,若經阻尼比修正後之譜加速度係數小於或等於0.16,則等效黏滯阻尼系統的反應位移極值偏向不保守;若此譜加速度係數大於或等於0.2,則反之。針對以設計震譜為振動源之等效阻尼比,本文提供阻尼比修正係數做為修正參考,然而等效黏滯阻尼系統高估或低估的情況不易掌握,因此鉛心橡膠支承系統的耐震設計必須進行非線性動力歷時分析,以尋求可靠合理的設計值。

    A Lead Rubber Bearing system is one of base-isolated devices for reducing the seismic vibrations in the upper structures. The building seismic design code provides the static analysis and dynamic analysis methods for the design of
    base-isolated buildings. In the static analysis method, an equivalent period and an equivalent damping ratio can be evaluated by assuming the equal areas between the static hysteresis loop of a base-isolated device and the steady-state hysteresis loop of a viscous damping system at resonance. The LRB vibration mode is bilinear, so numerical results are generally obtained through the non-linear dynamic analysis.This thesis employs sinusoidal base accelerations, recorded ground accelerations,and artificial ground accelerations as the vibration inputs to compare the response results of the dynamic analysis method with those of the equivalent viscous damping system, and then studies the correctness of the equivalent viscous damping ratio. After comparing the results, it is shown that the peak response displacements of the EVDS maybe overestimate or underestimate those of the dynamic analysis.When a LRB system is equivalent to a viscous damping system based on design spectra in Taiwan, the peak response displacement could be not conservative if the spectral acceleration coefficient is less than or equal to 0.16, and would be
    conservative if the spectral acceleration coefficient is greater than or equal to 0.2.For design spectra in Taiwan, this thesis provides the damping ratio correction factor to modify the equivalent damping ratio. However, it is hard to correct the equivalent damping ratio individually, The nonlinear dynamic time-history analysis is then required in order to design the LRB system reasonably and reliably.

    摘 要 I Abstract II 誌 謝 IV 目 錄 V 表目錄 VII 圖目錄 VIII 第一章 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 3 第二章 鉛心橡膠支承系統之分析方法 4 2.1 LRB 之構造與特性 4 2.2 LRB 之力學行為 5 2.3 非線性運動方程式之數值解 8 2.4 LRB 之數值分析流程 13 2.5 非黏滯阻尼系統之等效阻尼比 17 2.6 等效黏滯阻尼系統之分析流程 19 第三章 LRB 受單頻基底振動之等效阻尼比 28 3.1 LRB 受單頻基底振動之解析解 28 3.2 LRB 受單頻基底振動之解析解反應分析 30 3.3 LRB 數值分析方法之驗證 32 3.4 等效黏滯阻尼系統之各參數探討 32 3.5 等效黏滯阻尼系統與非線性動力分析方法之反應位移極值比較 34 3.6 小結 35 第四章 LRB 受實測或人造地表加速度之等效阻尼比 49 4.1 LRB 受實測地表加速度之反應 49 4.2 實測地表加速度之LRB 動力分析與等效黏滯阻尼系統之比較 50 4.3 人造地表加速度歷時介紹 52 4.4 人造地表加速度之LRB 動力分析與等效黏滯阻尼系統之比較 53 4.5 等效阻尼比之修正 55 4.6 小結 57 第五章 結論與建議 84 5.1 結論 84 5.2 建議 85 參考文獻 86

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    下載圖示 校內:2016-07-14公開
    校外:2016-07-14公開
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