臺灣博碩士論文加值系統

民國八十八年九月二十一日的凌晨，南投地區發生了規模達7.3的大地震，在整個破壞的建築結構中除老舊的磚土構造外，RC構造中以騎樓建築破壞量最大，騎樓式建築是否安全? 本文所要探討的，就是實務上分析設計後的騎樓式建築，在考慮磚牆效應下的情況，一樓的騎樓柱所受的力，會較原來預估的大多少，並依此探討建築物破壞模式，本文使用Pushover分析建築物在不同因素下，探討騎樓柱的力量變化。首先使用工程界及學術界皆肯定的商用軟體ETABS程式來模擬結構物在純構架系統之分析設計，進而以SCM3D(Spectrum Capcity Method 3D) 程式來模擬結構物在含有磚牆時之彈塑性分析。而研究變數大概區分為三項:
(1)垂直:研究不同層數之效應(含加蓋一層）。
(2)樓高:研究不同騎樓高之效應。
(3)水平:研究不同戶數之效應。
本研究本預期會得到一些比例係數，然而不管樓層變數，樓高變數或跨度變數，其應力比值互有增減，最高達38%，卻都因柱之軸力效應，而不一定趨於安全或不安全，且因磚牆效應之影響，使得塑鉸發生次序產生變化，皆由2F往RF逐漸產生,。雖然含磚牆其週期彎矩，基底剪力變大，且容量曲線加大，但如果柱不產生破壞，對抗震之效果為正面效應。

There are many collapsed building at 921 Chi-Chi Earthquake in Taiwan. The arcaded building is more than other type building. The design procedure always is pure frame. But have many brick wall fill in frame after finished. Are both factor arcade and brick wall building to collapse? Hence this study use capacity spectrum and SCM3D program to proceed by static pushover analysis. After pushover analysis, we can obtain capacity curve of building and to decided performance point by demand spectrum curve and damping. The performance point is actual response of building at design earthquake action, next can compare force and plastic hinge locations between pure frame and brick wall fill in frame.
This research is study three different factor below.
1.Story factor: 3 story, 5 story and 9 story.
2.Height of arcade factor: 3m, 4.2m and 6m.
3.Bay factor: 1 bay, 5 bay and 9 bay.

目 錄
中文摘要 ………………………………………………………… i
英文摘要 ………………………………………………………… ii
誌謝 ……………………………………………………………… iii
目錄 ……………………………………………………………… iv
表目錄 …………………………………………………………. vii
圖目錄 .………………………………………………………… ix
第一章 緒論 …………………………………………………. 1
1.1 前言.………………………………………………… 1
1.2 研究動機及目的.…………………………………… 1
1.3 文獻回顧.…………………………………………………… 4
1.4 研究方法及內容 .………………………………………… 6
1.4.1 彈性分析 ……………………………………………… 7
1.4.2 彈塑性分析(含磚牆) ………………………………… 7
1.4.3 本文的研究適用範圍………………………………… 8
第二章 彈性分析及耐震設計…………………….…………. 10
2.1分析設計概述 .……………………………………… 10
2.2分析程式－ ETABS簡介……………………………… 10
2.2.1 ETABS的特色………………………………………… 10 2.2.2 ETABS 之限制………………………………………… 11
2. 3設計規範－靜力分析………………………………… 11
2.3.1 最小設計水平總橫力………………………………… 12
2.3.2 震區水平加速度係數………………………… 12
2.3.3 用途係數……………………………………………… 12
2.3.4 工址正規化水平加速度反應譜係數………………… 13
2.3.4.1 地盤種類…………………………………… 13
2.3.4.2 建築物基本振動周期……………………… 14
2.3.5 起始降伏地震力放大係數…………………………… 15
2.3.6 結構系統地震力折減係數…………………………… 15
2.3.7 避免中度地震降伏之設計地震力…………………… 17
2.3.8 地震力之豎向分配…………………………………… 17
2.3.9 建築物地下部份設計水平地震力…………………… 17
2.3.10 意外扭距之放大係數………………………………… 17
2.3.11 層間相對側向位移…………………………………… 18
2.3.12 垂直地震力…………………………………………… 18
2.4設計規範－動力分析……………………………………… 18
2.4.1 設計地表加速度……………………………… 19
2.4.2 總橫力之調整………………………………… 19
2.4.3 多振態反應譜疊加…………………………… 19
2.4.4 動態扭距……………………………………… 19
2.5結構分析模式及參數………………………………………… 20
2.5.1 地上結構模擬………………………………………… 20
2.5.2 地下結構模擬………………………………… 20
2.5.3 材料性質……………………………………………… 20
2.5.4 荷重組合……………………………………………… 21
2.5.5 設計荷重……………………………………………… 21
2.5.6 I值輸入……………………………………………… 22
2.5.7 剛域折減……………………………………………… 22
2.5.8 P－Δ效應……………………………………………… 22
第三章 彈塑性分析……………………………………………. 24
3.1 概述 ………………………………………………………… 24
3.2 SCM3D的特色 …………………………………………… 24
3.3 彈塑性分析 ………………………………………………… 25
3.4 磚牆之模擬及其他參數……………………………… 25
3.4.1 磚牆之劈裂強度……………………………………… 26
3.4.2 磚牆之有效寬度……………………………… 27
3.4.3 磚牆之水平極限剪力………………………………… 27
3.4.4 磚牆之水平極限位移………………………………… 28
3.4.5 其他參數……………………………………………… 29
3.5 損壞指標 …………………………………………… 29
3.6 分析比較方法 ……………………………………… 30
3.6.1 彈性需求震譜的建立………………………………… 30
3.6.2 容量曲線……………………………………………… 32
3.6.3 容量震譜……………………………………………… 32
3.6.4 功能點及建築物之有效阻尼………………………… 33
3.6.5 功能點的求得………………………………………… 37
第四章 不同層數及加蓋分析比較…………………………… 38
4.1 案例概述………………………………………………… 38
4.2 結構分析與耐震設計……………………………………… 40
4.3 側推分析結果與比較……………………………………… 48
4.3.1 塑鉸發生順序………………………………………… 48
4.3.2 容量曲線比較………………………………………… 55
4.3.3 功能點比較…………………………………………… 61
4.3.4 騎樓柱力量比較……………………………………… 66
4.3.4.1 A1群(3F)…………………………………… 66
4.3.4.2 A2群(5F)…………………………………… 67
4.3.4.3 A3群(9F)…………………………………… 67
4.4 結果比較…………………………………………………… 70
第五章 不同高度分析比較…………………………………… 71
5.1 案例概述…………………………………………………… 71
5.2 結構分析與耐震設計……………………………………… 73
5.3 側推分析結果與比較……………………………………… 80
5.3.1 塑鉸發生順序………………………………………… 80
5.3.2 容量曲線比較………………………………………… 83
5.3.3 功能點比較…………………………………………… 89
5.3.4 騎樓柱力量比較……………………………………… 93
5.3.4.1 B1群(h=3m)………………………………… 93
5.3.4.2 B2群(h=4.2m)……………………………… 93
5.3.4.3 B3群(h=6m)………………………………… 94
5.4 結果比較…………………………………………………… 94
第六章 不同水平尺度分析比較……………………………… 97
6.1 案例概述…………………………………………………… 97
6.2 結構分析與耐震設計……………………………………… 101
6.3 側推分析結果與比較……………………………………… 110
6.3.1 塑鉸發生順序………………………………………… 110
6.3.2 容量曲線比較………………………………………… 116
6.3.3 功能點比較…………………………………………… 121
6.3.4 騎樓柱力量比較……………………………………… 125
6.3.4.1 C1群(1Bay)………………………………… 125
6.3.4.2 C2群(5Bay)………………………………… 125
6.3.4.3 C3群(9Bay)………………………………… 126
6.4 結果比較…………………………………………………… 129
第七章 結論及建議…………………………………………… 130
參考文獻 ………………………………………………………. 132

參考文獻
ACI Committee 318,”Building Code Requirements for Reinforced Concrete (ACI 318-83) and Commentary (ACI 318R-83)”,ACI .
ACI Committee 318,”Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-95) and Commentary (ACI 318R-95)”,ACI.
Applied Technology Council (1996),”Seismic Evaluation and retrofit of Concrete Building (ATC-40)”,California Seismic Safety Commission,Report SSC 96.
Ashraf Habibullah,(1997) “ETABS Three Dimensional Analysis of BuildingSystems, version 6 User’s Manual” Computers and Structures, Inc.
BSSC 1997,NEHRP Commentary on the Guidelines for the Seismic Rehabilitation of the Building, 1997 Edition, prepared by the Applied Technology Council for the Building Seismic Safe Council (Report No.FEMA 274). Washington D.C.
Jeing, J. H.(2000), “SCM3D version 3 User’s Manual”,CES,
Miranda E(1911)，”Seismic evaluation and upgrading of existing building”ph.D.Dissertation，University of California at Berkeley
Moghadam A.S. and W.K. Tso(1996)，”Damage assessment of eccentric multistory buildings using 3-D pushover analysis”Proceedings World Conference on Earthquake Engineering，No.997
S.K.Ghosh ,and David A.Fanella, and Basile G.Rabbat,(1995) “Notes on ACI 318-95 Building Code Requirements for Structural Concrete with Design Applications”
S.K.Ghosh ,and August w. Domel, Jr.(1992), “Design of Concrete Building for Earthquake and Wind Force”,PCA
中國土木水利工程學會(1997),”混凝土工程設計規範與解說”,土木401, 科技圖書股份有限公司.
內政部營建署 (1997),”建築物耐震設計規範及解說”,營建雜誌社
內政部營建署(1997),”最新建築技術規則”,詹氏圖書有限公司
內政部營建署建築研究所專題研究計畫成果報告(2000),”建築物耐震設計規範及解說之修訂研究”
內政部營建署建築研究所專題研究計畫成果報告(2000),”容量設計法應用於建築物耐震設計之探討”,中華民國地震工程學會
王森源 蔡榮根(1999),” 鋼筋混凝土建築物於集集地震之剪力或類似剪力抗震行為探討”, 結構工程, 88年12月,P8-15
林柄昌, 張正博,歐陽毅(2001),”功能設計法之層間變位檢核需求探討”, 中原大學土木工程研究所碩士論文
張景鐘, 鄭嘉耘(1999), “具騎樓建築物之破壞與補強方法分析”, 國立海洋大學河海工程學系研究所碩士論文.
郭炎塗, 林士群（2001）,”鋼筋混凝土抗彎構架之容量反應譜法分析”, 國立成功大學土木工程研究所碩士論文
許茂雄,蔡萬傳,黃國彰(1995) ,”有邊界柱梁之磚牆耐震試驗與等值牆版分析”, 國立成功大學建築研究所碩士論文
許茂雄, 鄧世雄(1999),” 集集地震低層RC店舖住宅震害原因探討”, 國立成功大學建築學系研究所碩士論文
許茂雄,蔡萬傳,林正偉(1995),”有邊界柱梁之磚牆耐震試驗與等值桁架分析”, 國立成功大學建築研究所碩士論文
蔡益超,李威震(2000),” 建築物之強度韌性耐震能力評估研究”, 國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文
蔡益超,陳威成 (1999),”學校建築結構耐震能力詳細評估與補強”, 國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文
蔡克銓, 陳界宏(1999),” 建築結構之耐震評估與補強研究”, 國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文.
劉俊秀, 邱奕峰(1999), “九二一地震建築物破壞模式之探討─以三棟建築物為例”, 國立交通大學土木工程學研究所碩士論文.
鄭蘩, 陳威志(1999), “含磚牆結構之耐震行為”, 國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文.