臺灣博碩士論文加值系統

本文最主要為研究兩棟相鄰且平行之結構物，文中算例以兩棟五層樓等高結構物和兩棟二十層樓等高結構物進行探討，首先，以自由振動為基礎，利用複數振態分析(complex modal analysis)計算系統各個振態之各項參數，包括自然頻率、阻尼頻率、阻尼比、振動型態，以及繪製阻尼比、阻尼器阻尼係數與阻尼器勁度之關係曲面，並推估各個振態之最佳阻尼比與對應的阻尼器阻尼係數和阻尼器勁度；接著，在阻尼器最佳參數的條件下，執行強迫振動，亦即當平行結構系統受到地震力作用時，分別進行被動控制，以及利用具有可處理系統不確定性且運算簡單等優點的模糊滑動模式控制(fuzzy sliding mode control)演算法進行主動控制；最後，比較系統在未控制、被動控制與主動控制等三個狀態下，評估阻尼器的振動控制效能。透過研究成果可瞭解平行結構系統之動力特性與耦合行為，以及黏彈性阻尼器對於平行結構系統振動控制之成效，期望提供國內既有集合式住宅結構安全評估，以及新建集合式住宅結構設計分析的參考。

The objective of study is researching adjacent structures with attached dampers , this study discussed five-floor adjacent structures and twenty-floor adjacent structures as an example. Based on the free vibration theory, the complex modal analysis is presented to calculate the natural frequency, damped frequency, damping ratio, mode shape and the curve of damping ratio versus damper coefficient for each mode of the system. The optimal damping ratio with the corresponding damper coefficient and damper stiffness for each of the system can therefore be obtained. Under considerations of these optimal damper parameters, the forced vibration analysis is conducted to calculate the time histories of structural response under seismic excitation for four types of systems: without control, passive control, fuzzy sliding mode control and neural network control. The results can be used to assess the effectiveness of attached dampers, as well as to capture the dynamic characteristics of adjacent structures.

中文摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 IX

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 研究內容 4

第二章 被動控制理論 5
§2.1運動方程式 5
§2.2複數模態分析 7
§2.3時間域分析 8

第三章 主動控制理論 10
§ 3.1模糊理論 10
§ 3.2滑動模式理論 11
§ 3.3模糊滑動模式控制 19
§ 3.3.1滑動平面 ……20
§ 3.3.2 觀測量 22
§3.3.3 控制量 23
§ 3.3.4 語言控制規則 23
§ 3.3.5 響應表 24

第四章 結構控制效能評估 25
§4.1二十層樓等高平行結構系統 25
§4.2五層樓等高平行結構系統 26

第五章 結論與建議 31
§5.1結論 31
§5.2建議 32

參考文獻 33

表目錄
表3-1 、 及 各等級隸屬度表 37
表3-2模糊滑動模式語言控制規則 37
表3-3模糊語言控制規則 38
表4-1二十層樓等高平行結構前兩個振態阻尼比與阻尼器勁度之關係(本研究) 39
表4-2二十層樓等高平行結構前兩個振態阻尼頻率與阻尼器勁度之關係(本研究) 39
表4-3二十層樓等高平行結構前六個振態阻尼頻率與阻尼器阻尼係數之關係(本研究) …..40
表4-4五層樓等高平行結構之左側系統參數 41
表4-5五層樓等高平行結構之右側系統參數 42
表4-6五層樓等高平行結構之十自由度系統參數 43
表4-7含結構阻尼之五層樓等高平行結構各個振態的自然頻率、最佳 阻尼比以及對應之阻尼頻率、阻尼器阻尼係數與阻尼器勁 度 44
表4-8目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構左側系統頂層反應值與其折減率 45
表4-9目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構右側系統頂層反應值與其折減率 46
表4-10目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構左側系統頂層反應值與其折減率 47
表4-11目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構右側系統頂層反應值與其折減率 48
表4-12目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構左側系統頂層反應值與其折減率 49
表4-13目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構右側系統頂層反應值與其折減率 …..50
表4-14目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構左側系統頂層反應值與其折減率 51
表4-15目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構右側系統頂層反應值與其折減率 52
表4-16無結構阻尼之五層樓等高平行結構各個振態的自然頻率、最佳阻尼比以及對應之阻尼頻率、阻尼器阻尼係數與阻尼器勁度 53
表4-17目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之無結構阻尼的五層樓等高平行結構左側系統頂層反應值與其折減率 54
表4-18目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之無結構阻尼的五層樓等高平行結構右側系統頂層反應值與其折減率 55
表4-19目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之無結構阻尼的五層樓等高平行結構左側系統頂層反應值與其折減率 56
表4-20目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之無結構阻尼的五層樓等高平行結構右側系統頂層反應值與其折減率 57
表4-21目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之無結構阻尼的五層樓等高平行結構左側系統頂層反應值與其折減率 58
表4-22目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之無結構阻尼的五層樓等高平行結構右側系統頂層反應值與其折減率 59
表4-23目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之無結構阻尼的五層樓等高平行結構左側系統頂層反應值與其折減率 …..60
表4-24目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之無結構阻尼的五層樓等高平行結構左側系統頂層反應值與其折減率 61














圖目錄
圖2-1不等高建築物示意圖 62
圖3-1 模糊控制器基本架構 63
圖3-2滑動模式控制系統相位平面軌跡示意圖 64
圖3-3 、 及 各模糊等級之三角形隸屬度函數 64
圖4-1二十樓層等高平行結構前二個振態阻尼比與阻尼器之進度關係(本研究) 65
圖4-2二十樓層等高平行結構前二個振態阻尼比與阻尼器之進度關係(Zhang and Xu,1999) 65
圖4-3二十層樓等高平行結構前兩個振態阻尼頻率與阻尼器勁度之關係(本研究) 66
圖4-4二十層樓等高平行結構前兩個振態阻尼頻率與阻尼器勁度之關係(Zhang and Xu,1999) 66
圖4-5二十層樓等高平行結構前六個振態阻尼頻率與阻尼器阻尼係數之關係(本研究) …..67
圖4-6二十層樓等高平行結構前六個振態阻尼頻率與阻尼器阻尼係數之關係(Zhang and Xu,1999) …..67
圖4-7五層樓等高建築物示意圖(i=5) 68
圖4-8 含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第一振態阻尼比、阻尼器阻尼係數與阻尼器勁度的關係 69
圖4-9含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第二振態阻尼比、阻尼器阻尼係數與阻尼器勁度的關係 69
圖4-10含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第一振態阻尼比與阻尼器阻尼係數的關係(阻尼器勁度為零) 70
圖4-11含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第一振態阻尼比與阻尼器勁度的關係(阻尼器阻尼係數為零) 70
圖4-12含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第一振態阻尼比與阻尼器阻尼係數的關係(阻尼器勁度為最佳值) 71
圖4-13含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第一振態阻尼比與阻尼器勁度的關係(阻尼器阻尼係數為最佳值) 71
圖4-14含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第二振態阻尼比與阻尼器阻尼係數的關係(阻尼器勁度為零) 72
圖4-15含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第二振態阻尼比與阻尼器勁度的關係(阻尼器阻尼係數為零) 72
圖4-16含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第二振態阻尼比與阻尼器阻尼係數的關係(阻尼器勁度為最佳值) …..73
圖4-17含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第二振態阻尼比與阻尼器勁度的關係(阻尼器阻尼係數為最佳值) 73
圖4-18目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層位移歷 時 74
圖4-19目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層位移歷 時 74
圖4-20目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層速度歷 時 75
圖4-21目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層速度歷 時 75


圖4-22目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層加速度歷 時 76
圖4-23目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層加速度歷 時 76
圖4-24目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層位移歷 時 77
圖4-25目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層位移歷 時 77
圖4-26目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層速度歷 時 …..78
圖4-27目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層速度歷 時 78
圖4-28目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層加速度歷 時 79
圖4-29目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層加速度歷 時 79
圖4-30目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層位移歷 時 80
圖4-31目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層位移歷 時 80
圖4-32目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層速度歷 時 …..81
圖4-33目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層速度歷 時 …..81
圖4-34目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層加速度歷時 82
圖4-35目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層加速度歷時 82
圖4-36目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層位移歷 時 83
圖4-37目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層位移歷 時 83
圖4-38目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層速度歷 時 84
圖4-39目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層速度歷 時 84
圖4-40目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層加速度歷 時 85
圖4-41目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層加速度歷 時 85
圖4-42不含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第一振態阻尼比、阻尼器阻尼係數與阻尼器勁度的關係 86
圖4-43不含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第二振態阻尼比、阻尼器阻尼係數與阻尼器勁度的關係 …..86
圖4-44不含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第一振態阻尼比與阻尼器阻尼係數的關係(阻尼器勁度為零) 87
圖4-45不含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第一振態阻尼比與阻尼器勁度的關係(阻尼器阻尼係數為零) 87
圖4-46不含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第一振態阻尼比與阻尼器阻尼係數的關係(阻尼器勁度為最佳值) 88
圖4-47不含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第一振態阻尼比與阻尼器勁度的關係(阻尼器阻尼係數為最佳值) 88
圖4-48不含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第二振態阻尼比與阻尼器阻尼係數的關係(阻尼器勁度為零) 89
圖4-49不含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第二振態阻尼比與阻尼器勁度的關係(阻尼器阻尼係數為零) 89
圖4-50不含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第二振態阻尼比與阻尼器阻尼係數的關係(阻尼器勁度為最佳值) 90
圖4-51不含結構阻尼之五層樓等高平行結構系統第二振態阻尼比與阻尼器勁度的關係(阻尼器阻尼係數為最佳值) 90
圖4-52目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之 不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層位移歷 時 91
圖4-53目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層位移歷 時 91

圖4-54目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層速度歷 時 92
圖4-55目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層速度歷 時 92
圖4-56目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層加速度歷時 93
圖4-57目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層加速度歷時 …..93
圖4-58目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層位移歷 時 …..94
圖4-59目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層位移歷 時 94

圖4-60目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層速度歷 時 95
圖4-61目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層速度歷 時 95
圖4-62目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層加速度歷時 96


圖4-63目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受El Centro地震作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層加速度歷時 96
圖4-64目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層位移歷 時 97
圖4-65目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層位移歷 時 97
圖4-66目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層速度歷 時 98
圖4-67目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層速度歷 時 98
圖4-68目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層加速度歷時 …..99
圖4-69目標函數為第一振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層加速度歷時 99
圖4-70目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層位移歷 時 100
圖4-71目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層位移歷 時 100
圖4-72目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層速度歷 時 101
圖4-73目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層速度歷 時 101
圖4-74目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物左側系統頂層加速度歷時 102
圖4-75目標函數為第二振態阻尼比最大化時，受高斯白噪音地震力作用之不含結構阻尼的五層樓等高平行結構物右側系統頂層加速度歷時 102

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