臺灣博碩士論文加值系統

臺灣位於環太平洋地震帶上，時常受到地震災害的威脅，且由921地震勘查結果顯示部分校舍結構耐震能力堪慮，大多數校舍均有純壓連結其它建築物，其皆以單棟進行耐震能力分析，以至耐震能力不足及不符合現有耐震設計規範之要求。本文先以簡單的構架案例用不同軟體分析，研究純壓連結構架的極限承載力，載重-位移曲線，塑性鉸之形成，桿件軸力、剪力、彎矩的差異。既有校舍耐震能力評估是以結構各桿件之實際尺寸，材料性質及斷面配筋進行分析。然後模擬不同假設條件的校舍進行結構基底剪力及耐震能力比較，其研究結果可供未來校舍結構耐震能力參考。

Taiwan is located in circum-Pacific seismic belt, often under the threat of earthquake. Seismic prospecting results from the 921 earthquake, parts of the school buildings structural seismic resistant capacity are worthy of consideration. Most school buildings’ have a link to other buildings , all single buildings for seismic capacity analysis, as well as the seismic capability is not enough and do not meet the requirements of the existing seismic design specifications. First several simple frame cases were used to analyze the ultimate load of structure, load-displacement curve, formation of plastic hinge, difference between the axial force, shear force and bending moment by different computer program. Then, the base shear capacity and seismic resistant capacity of school building were compared based on the actual size of each member, material properties and section of steel reinforcement. Simulations were carried out with different assumptions. The research result can serve as a reference for school buildings’ structural seismic resistant capacity in the future.

目錄
摘要
ABSTRACT
目錄
表目錄
圖目錄
第一章 緒論
1.1研究動機
1.2研究目的
1.3研究方法
1.4研究內容
1.5文獻回顧
第二章 程式簡介與設計規範
2.1ETABS 應用軟體簡介
2.2連桿性質指令(LINK PROPERTIES COMMAND)介紹
2.3非線性靜力分析方法
2.4結構性能點之求取與定義破壞地表加速度
2.5校舍耐震性能評估目標準則
2-7 塑性鉸顏色所代表的意義
第三章 案例驗證分析
3.1前言
3.2結構分析電腦程介紹
3.2.1 ETABS主要特點
3.3 RC構架實例分析比較
第四章 實際案例分析
4.1 RC門型構架案例A
4.2 RC空間構架案例B
4.3 案例介紹
第五章 真實案例分析
5.1 案例介紹
5.2 案例分析
第六章 結論與建議
6.1結論
6.2建議
參考文獻
表目錄
表2-1 間隙元素簡要說明 ................................................................................... 8
表2-2 見縫元素應用類型 ................................................................................... 9
表2-3 低矮型RC 校舍損壞狀態分級表 ........................................................ 13
表3-1 樑及柱鋼筋之配置 ................................................................................. 21
表3-2 定義混凝土與鋼筋之材料性質 ............................................................ 22
表3-3 節點邊界束制條件之設定 .................................................................... 23
表3-4 Gap條件之設定 ...................................................................................... 24
表3-5原文獻空間鋼框架桿件內力比較表 ..................................................... 31
表3-6本研究後空間鋼框架桿件內力比較表 ................................................. 31
表3-7空間鋼框架原參考文獻分析結果的誤差 ............................................. 33
表3-8本研究後空間鋼框架分析結果的誤差 ................................................. 33
表4-1 樑及柱鋼筋之配置 ................................................................................. 38
表4-2 定義混凝土與鋼筋之材料性質 ............................................................ 39
表4-3 節點邊界束制條件之設定 .................................................................... 39
表4-4 樑及柱鋼筋之配置 ................................................................................. 42
表4-5定義混凝土與鋼筋之材料性質 ............................................................. 42
表4-6評估採用A棟混凝土強度 ..................................................................... 44
表4-7磚牆資料 .................................................................................................. 49
表4-8柱斷面資料 .............................................................................................. 50
表4-9.180度純壓連結（Gap）建築物程式分析輸出軸力檢核 .................... 50
表4-10.90度純壓連結（Gap）建築物程式分析輸出軸力檢核 .................... 52
表4-11斜向30℃純壓連結（Gap）建築物程式分析輸出軸力檢核 ............ 53
表4-12 Gap條件之設定 .................................................................................... 56
表5-1評估採用A棟混凝土強度 ..................................................................... 60
表5-2評估採用B棟混凝土強度 ..................................................................... 60
表5-3A棟樓層載重計算 ................................................................................... 61
表5-4B棟樓層載重計算 ................................................................................... 61
表5-5A棟各樓層樓地板面積計算 ................................................................... 61
表5-6B棟各樓層樓地板面積計算 ................................................................... 62
表5-7基地地盤分類 .......................................................................................... 62
表5-8建物基本震動週期 .................................................................................. 62
表5-9工址設計水平譜加速度SaD、工址短週期設計水平譜加速度SDS .... 62
表5-10磚牆資料 ................................................................................................ 64
表5-11柱斷面資料 ............................................................................................ 65
表5-13-1建築物程式分析輸出軸力檢核 ........................................................ 65
表5-13-2合併A、B棟建築物載重配置 ........................................................ 77
表5-14 Gap條件之設定 .................................................................................... 77
表5-15性能點選取決定破壞地表加速度 ....................................................... 84
表5-16 A棟建築物結構各項耐震能力評估表 ................................................ 84
表5-17 B棟建築物結構各項耐震能力評估表 ................................................ 85
表5-18 A、B兩棟連接棟建築物結構各項耐震能力評估表 ......................... 85
圖目錄
圖1-1.汶川大地震校舍倒塌情形 ..................................................................... 1
圖2-1 ETABS 設定非線性鉸參數介面(M3) ................................................... 5
圖2-2 FEMA 273 設定非線性塑性鉸性質曲線的參數圖 ............................. 6
圖2-3 阻尼器說明圖 ........................................................................................ 7
圖2-4 Gap說明圖 .............................................................................................. 7
圖2-5 Hook說明圖 ............................................................................................ 8
圖2-6 建立結構側推分析曲線 ...................................................................... 10
圖2-7 側推分析之容量曲線 .......................................................................... 11
圖2-9塑性鉸顏色對應於力-位移關係 .......................................................... 14
圖3-1 RC門型構架A實驗配置圖 ................................................................ 21
圖3-2 樑斷面圖............................................................................................... 21
圖3-3柱斷面圖................................................................................................ 21
圖3-4 RC門型構架A作用圖 ........................................................................ 23
圖3-5原文獻門型RC構架A ........................................................................ 25
圖3-6構架A之軸力、剪力、彎矩、塑性鉸圖 .......................................... 26
圖3-7 RC門型構架A載重-位移圖 ............................................................... 27
圖3-8空間鋼框架配置圖 ............................................................................... 28
圖3-9空間鋼框架型鋼擺設圖 ....................................................................... 28
圖3-10原文獻空間鋼框架軸力、剪力、彎矩、塑性鉸比較圖 ................. 29
圖3-11本研究後空間鋼框架軸力、剪力、彎矩、塑性鉸比較圖 ............. 31
圖3-12原參考文獻空間鋼框架載重-位移圖 ................................................ 32
圖3-13本研究空間鋼框架載重-位移圖 ........................................................ 32
圖3-14本研究後空間鋼框架載重-位移圖 .................................................... 33
圖3-15空間鋼框架配置圖 ............................................................................. 34
圖3-16空間鋼框架型鋼擺設圖 ..................................................................... 35
圖3-17空間鋼框架載重-位移圖 .................................................................... 35
圖4-1 RC門型構架分析配置圖 ..................................................................... 37
圖4-2 樑斷面圖............................................................................................... 38
圖4-3柱斷面圖................................................................................................ 38
圖4-4RC門型構架A載重-位移圖曲線 ........................................................ 40
圖4-5 RC空間構架B分析配置圖 ................................................................ 41
圖4-6 樑斷面圖............................................................................................... 41
圖4-7柱斷面圖................................................................................................ 41
圖4-8 RC 空間構架B載重-位移圖曲線 ...................................................... 43
圖4-9屋頂層平面圖 ..................................................................................... 45
圖4-10 二樓層平面圖 .................................................................................... 45
圖4-11柱配置圖 .............................................................................................. 45
圖4-12樑配置圖 ............................................................................................. 46
圖4-13 180度純壓連結（Gap）建築物3D模型構件圖 ............................. 46
圖4-14 180度純壓連結（Gap）建築物模型屋頂平面圖 ........................... 47
圖4-15 90度純壓連結（Gap）建築物3D模型構件圖 ............................... 47
圖4-16 90度純壓連結（Gap）建築物模型屋頂平面圖 ............................. 48
圖4-17斜向30℃純壓連結（Gap）建築物3D模型構件圖 ....................... 48
圖4-18斜向30℃純壓連結（Gap）建築物模型屋頂平面圖 ..................... 49
圖4-15.180度純壓連結建築物3D塑性鉸圖 ............................................... 56
圖4-16.90度純壓連結建築物3D塑性鉸圖 ................................................. 57
圖4-17斜向30℃純壓連結建築物3D塑性鉸圖 ......................................... 57
圖4-18分析結果比較圖曲線 ......................................................................... 58
圖5-1建築物3D模型構件圖 ........................................................................ 64
圖5-2建築物模型屋頂平面圖 ....................................................................... 64
圖5-3建築物3D塑性鉸圖............................................................................. 77
圖5-4建築物X正向第3面塑性鉸圖 .......................................................... 77
圖5-5建築物X正向第4面塑性鉸圖 .......................................................... 77
圖5-6建築物傾斜向15℃第2面塑性鉸圖 .................................................. 78
圖5-7建築物傾斜向15℃第3面塑性鉸圖 .................................................. 78
圖5-8-1 A棟建築物X向容量曲線圖 ........................................................... 78
圖5-8-2 A棟建築物X向容量振譜圖 ........................................................... 79
圖5-8-3 A棟建築物X向耐震性能曲線圖 ................................................... 79
圖5-8-4 A棟建築物X向耐震容量曲線與性能曲線圖 ............................... 80
圖5-9-1 B棟建築物X向容量曲線圖 ........................................................... 80
圖5-9-2 B棟建築物X向容量振譜圖 ........................................................... 81
圖5-9-3 B棟建築物X向耐震性能曲線圖 ................................................... 81
圖5-9-4 B棟建築物X向耐震容量曲線與性能曲線圖 ............................... 82
圖5-10-1 A、B合併建築物X向容容量曲線圖 ........................................... 82
圖5-10-2 A、B合併建築物X向容量振譜圖 ............................................... 83
圖5-10-3 A、B合併建築物X向耐震性能曲線圖 ....................................... 83
圖5-10-4 A、B合併建築物X向耐震容量曲線與性能曲線圖................... 84

【1】大紀元新聞，汶川大地震學生死亡人數超過3萬人，2011/10/下載http://www.epochtimes.com/b5/9/4/24/n2504864.htm。
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【6】藍光庭，「鋼筋混凝土樓房耐震能力評估研究」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，桃園中壢，2006
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【10】 黃尹男，”ATC-58：美國新一代房屋結構耐震性能評估法”，中華民國結構工程學會，第二十六卷，第三期，第59-74頁，台北(2011)
【11】 CSI “SAP2000:Link-Gap Element Example 6-003
【12】 FEMA 273, NEHRP Guidelines for the Seismic Rehabilitation of Buildings, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C.,1997.
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【14】金土木知識庫，ETABS：高及應用：建模：常用的連接屬性，2012/03/15下載自：http://www.bjcks.com:8080/ckswiki/index.php/ETABS%EF%BC%9A%E9%AB%98%E7%BA%A7%E5%BA%94%E7%94%A8%EF%BC%9A%E5%BB%BA%E6%A8%A1%EF%BC%9A%E5%B8%B8%E7%94%A8%E7%9A%84%E8%BF%9E%E6%8E%A5%E5%B1%9E%E6%80%A7
【15】Autodesk Help , Gap Elements ,2012/03/15下載自：http://wikihelp.autodesk.com/Autodesk_Simulation/enu/2012/Help/0220-Setting_220/0221-Set_Up_A221/0228-Linear228/0229-Element_229/0233-Gap_Elem233
【16】鍾立來、吳賴雲、連冠華、曾建創、楊卓彥，「校舍隔間磚牆增設複合住補強效益之推垮分析及試驗驗證」，國家地震工程研究中心，報告編號NCREE-06-010，2006 年。
【17】金文森，張雅芳，林彥碩，”以鋼筋混凝土結構實例驗證SAP2000側推分析之研究”， 結構工程，中華民國結構工程學會，第25卷，第2期，民國99年6月，第3-26頁。
【18】CSI, Computers & Structures, Inc., Retrieved from http://www.csiberkeley.com/index.html, 2009/8/7。
【19】SAP2000 Three Dimensional Static and Dynamic Finite Element Analysis and Design of Structures Tutorial Manuals, Version 7.1, Computers and Structures, Inc., Berkeley, California, USA, 1999。
【20】George C. Ernst, Gerald M. Smith, Arvin R. Riveland, and Donald N. Pierce, “Basic Reinforced Concrete Frame Performance Under Vertical and Lateral Loads, ”ACI JOURNAL, TITLE No. 70-28, April, 1973, pp. 261~269.
【21】陳惠發，「樑柱分析與設計 第二部空間問題特性和設計」，科技圖書股份有限公司，頁612-613，1995。
【22】葉勇凱、蕭輔沛、沈文成、楊耀昇、黃世建，「鋼筋混凝土建築物耐震能力詳細評估分析方法」，國家地震工程研究中心，報告編號NCREE-09-015，2009 年。
【23】吳離民、鄭祥誠、簡國雄、蘇金洽，材料力學，高立圖書有限公司，臺北，第440頁，2005。