臺灣博碩士論文加值系統

儲水塔在一般的民生的問題及工業設施上扮演一個很重要的角色，而之所以都設計成薄殼的圓柱形不鏽鋼儲水塔，主要原因在於，這種形式的儲水塔有幾項優點：(a)它們容易設計；(b)它們能有效抵抗靜水壓力；(c)它們容易建造；(d)它們的材質較輕，比較經濟。然而近年來，幾乎所有的強震都造成此種儲水塔嚴重的損壞，因此本文即是探討其中最重要的問題，就是了解儲水塔在強震下的動力特性。
針對本文的研究方式，各項內容如下：
1.首先就是針對各種儲水塔的破壞形式進行收集，並試圖了解儲水在強震下破壞的原因。
2.利用SAP2000來分析儲水塔在靜水壓力下的行為，並利用靜水壓力試驗的結果來修正電腦模型。
3.利用系統識別試驗來確定儲水塔的動力行為，包括其主要振型及自振頻率，另一方面利用Housner的數值分析模形並以SAP2000來模擬儲水塔的動力行為，並且計算其基底剪力。
4.觀察儲水塔與激振力發生共振下的地震作用，並試圖解釋動力放大效應的特殊現象。
5.與規範FEMA273作比較，瞭解何以在動力分析下的基底剪力會遠比規範所計算的結果來得大。

Liquid storage tanks are vital parts of lifeline and industrial facilities in Taiwan.For liquid storage tanks,thin-walled circular cylindrical stainless tanks constitute the majority of storage tanks.Advantage of this typ of tanks include:(a) They are simple to design.(b)They are efficient in resisting primary hydrostatic pressure.(c)They are easy to construct.(d)They are light-weight and economical.However,in recent years,almost every strong earthquake has caused serious damage to cylindrical stainless tanks. The thesis mainly researches one of the most important problems-the dynamic characteristics of a stainless steel storage tank.
This research work can be categorized into five parts and is described as followings：
1. The first step is collecting all types of failure of storage tanks and understanding the reason why the storage tanks were destroyed under strong excitation.
2. Using SAP2000 to analyze the behavior of the storage tanks subject to hydrostatic pressure of the contained liquid and trying to compared with the hydrostatic pressure tests for correcting the computer model.
3. From structural identification tests,it is convenint to identify the dynamic behavior of the storage tanks.including the major modes and their natural frequency .On the other hand, using Housner’s Mechanical Analog Rule to simulate the dymanic model in SAP2000 and evaluating the seismic effects about the base shear.
4. It is important to observe the seismic effects to the storage tanks under the resonance response and explain the special phenomenon about response magnifications.
5. Compare with FEMA273 and try to research the reason why the base shear under the same excitation by dynamic analysis in SAP2000 is larger than the calculation of FEM273.

第一章 緒論………………………………………1
1-1 研究動機與目的………………………………………1
1-2 研究方法與流程………………………………………1
1-3 文獻回顧………………………………………………2
1-4 研究內容………………………………………………4
第二章 薄殼力學分析.………………………………5
2-1 前言……………………………………………………5
2-2 薄殼應力－應變的關係式……………………………5
2-3 薄殼元素之受力與變位的關係………………………6
2-4 薄殼元素之極限載重分析……………………………7
2-5 小結……………………………………………………8
第三章 不鏽鋼水塔之動態行為分析…………9
3-1 前言……………………………………………………9
3-2 不鏽鋼水塔之動力行為模擬…………………………9
3-3 多波效應其翹離作用…………………………………10
3-4 不鏽鋼水塔的地震力作用……………………………10
3-5 地震力之理論計算方式………………………………14
3-6 小結……………………………………………………16
第四章 不鏽鋼水塔動力行為測試及資料分析…17
4-1 前言……………………………………………………17
4-2 不鏽鋼水塔的結構特點………………………………17
4-3 不鏽鋼水塔的靜水壓力試驗…………………………17
4-3-1 試驗裝置其資料處理過程…………………………17
4-3-2 試驗之結果與討論…………………………………18
4-4 強迫振動系統識別試驗………………………………19
4-4-1 前言………………………………………………19
4-4-2 試驗裝置及方式…………………………………19
4-4-3 資料處理過程……………………………………20
4-4-4 試驗的結果與討論………………………………20
4-5 小結……………………………………………………21
第五章 不鏽鋼水塔靜力行為之電腦模擬分析……22
5-1 分析軟體簡介…………………………………………22
5-2 不鏽鋼水塔之靜水壓力電腦模擬……………………22
5-2-1 儲水塔壁面之模擬方式…………………………22
5-2-2 壁體電腦模型的修正………………………22
5-2-3 支撐腳架之模擬…………………………………23
5-2-4 模型的建立………………………………………23
5-3 電腦模擬的分析與結果………………………………23
5-4 壁體與環形腳架間小桿件特性之介紹………………25
5-5 小結……………………………………………………26
第六章 不鏽鋼水塔動力特性之電腦模擬分析………27
6-1 前言……………………………………………………27
6-2 激盪振態之電腦模擬…………………………………27
6-3 衝擊振態之電腦模擬…………………………………29
6-4 電腦模型的建立及修正………………………………29
6-5 電腦模型的分析結果…………………………………30
6-6 電腦模型分析與試驗結果之比較……………………31
6-7 地震作用下電腦模型分析與試驗值之比較…………31
6-8 小結……………………………………………………32
第七章 電腦動力分析與FEMA273之比較…………34
7-1 功能設計法…………………………………………34
7-2 FEMA273的背景……………………………………34
7-3 設計地震力…………………………………………34
7-4 樓層放大係數與設備共振放大係數………………35
7-5 FEMA273有關設備(以儲水塔為例)之耐震強度評估…35
7-6 儲水塔基底剪力之電腦分析與FEMA273的比較…………36
7-7 儲水塔與環形腳架在不同束制條件下之地震力比較…37
7-8 小結………………………………………………………37
第八章 結論………………………………………………38
8-1 結論………………………………………………………38
8-2 研究成果…………………………………………………39
8-3 後續研究…………………………………………………40

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