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研究生:黃心怡
論文名稱:鋼筋混凝土建築結構耐震能力評估方法之比較探討
指導教授:李錫霖李錫霖引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:土木工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:耐震能力評估Ie折減
外文關鍵詞:sceerc3chkbld
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由於台灣處於環太平洋的地震帶上,所以大小地震發生頻繁,自從921大地震後,每個人對於建築物的耐震能力又多了一份擔憂,故希望能藉由內政部建築研究所所提供之耐震能力評估程式來瞭解建築物的耐震能力,使我們的生命安全能多一分保障。
但由於內政部建築研究所至目前為止共公佈了二套鋼筋混凝土建築物耐震能力評估方法,一套是在民國85年公佈之「既有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估手冊」,另一套是在民國88年6月公佈之「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法及推廣」。對於兩套程式的使用標準,至今仍眾說紛紜,故本研究將針對兩套程式之差異性與實用性來做一個討論。
利用案例評估結果,明顯發現「既有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估手冊」所評估出來的耐震能力普遍都高於「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法及推廣」,且88年版的耐震能力評估程式,所考慮的因子也較85版的周詳,雖然「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法及推廣」之詳細評估法中還是有不少因素尚未考慮在內,但以評估結果看來,有其一定的準確性,因此建議其評估結果可作為後續補強之參考。
目 錄
摘 要....................................................I
目 錄....................................................II
圖 目 錄................................................V
表 目 錄................................................IX
第一章 緒論..................................................1
1.1研究動機與目的.............................................1
1.2研究內容與方法.............................................2
1.3研究步驟及流程.............................................3
1.4預期成果...................................................3
第二章 文獻回顧...............................................5
2.1 美、中、日建築物規範之耐震分析方法比較....................5
2.2 美國ATC-3-06規範耐震能力評估方法..........................5
2.3 日本耐震診斷基準..........................................6
2.4 國內鋼筋混凝土建築物耐震診斷法............................8
2.4.1「既有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估手冊」.................9
2.4.2「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法及推廣」................10
2.5 耐震評估程式之應用.......................................12
2.6 耐震補強工法之應用.......................................14
第三章 理論基礎.............................................16
3.1「既有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估手冊」..................16
3.1.1 崩塌地表加速度公式....................................16
3.1.2 構材破壞模式及其韌性指................................17
3.1.3 破壞模式之決定........................................18
3.2「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法及推廣」..................19
3.2.1 評估流程..............................................19
3.2.2 0.1g彈性地震力分析....................................19
3.2.3 梁、柱斷面降伏之彎矩強度..............................20
3.2.4 梁、柱斷面之剪力強度..................................20
3.2.5 韌性容量修正..........................................21
3.2.6 梁、柱破壞模式比與韌性比..............................21
3.2.7 節點強度比較及剪力與韌性..............................22
3.2.8 各半層降伏地表加速度..................................23
3.2.9 各半層之耐震能........................................23
3.2.10 結構體現有缺陷評估....................................24
3.2.11 耐震能力不足之標準....................................24
第四章 二套耐震能力評估程式之比較...........................25
4.1 基本假設條件.............................................26
4.2 強柱弱梁之耐震能力比較...................................28
4.3 弱柱強梁之耐震能力比較...................................29
4.4 質量不均等之耐震能力比較.................................30
4.5 小結.....................................................30
第五章 案例分析.............................................35
5.1案例一:學校建築之實例分析................................36
5.1.1 建築結構概要及使用現況.................................36
5.1.2 耐震能力評估...........................................36
5.1.3 小結...................................................38
5.2案例二:學校建築之實例分析................................39
5.2.1 建築結構概要及使用現況.................................39
5.2.2 耐震能力評估...........................................39
5.2.3 小結...................................................41
5.3案例三:集合住宅之實例分析................................42
5.3.1 建築結構概要及使用現況.................................42
5.3.2 耐震能力評估...........................................42
5.3.3 小結...................................................45
5.4案例四:公共建築-廠辦之實例分析...........................46
5.4.1 建築結構概要及使用現況.................................46
5.4.2 耐震能力評估...........................................47
5.4.3 小結...................................................50
5.5小結......................................................51
第六章 結論與建議...........................................52
6.1結論......................................................52
6.2建議......................................................54
參考文獻.....................................................55
圖目錄
圖1-1 研究流程圖............................................59
圖3-1 柱彎矩和及梁彎矩和之比較[2]...........................60
圖3-2 詳細評估法之架構圖....................................60
圖3-3 柱之軸力-彎矩交互曲線.................................60
圖3-4 剪力破壞時構材承擔之剪力與韌性........................60
圖3-5 未達韌性容量之剪力破壞時構材承擔之剪力與韌性..........60
圖3-6、達韌性容量構材承擔之剪力與韌性比......................61
圖4-1 case1-方形之標準結構平面圖............................62
圖4-2 case2-方形之標準結構平面圖............................62
圖4-3 case3-方形之標準結構平面圖............................62
圖4-4 case1-矩形之標準結構平面圖............................63
圖4-5 case2-矩形之標準結構平面圖............................63
圖4-6 case3-矩形之標準結構平面圖............................63
圖4-7 強柱弱梁-case1文獻[1]與文獻[2]之耐震能力Ac比較圖......64
圖4-8 強柱弱梁-case2文獻[1]與文獻[2]之耐震能力Ac比較圖......64
圖4-9 強柱弱梁-case3文獻[1]與文獻[2]之耐震能力Ac比較圖......64
圖4-10 強柱弱梁-case1因軸力造成耐震能力Ac變化之比較圖........64
圖4-11 強柱弱梁-case2因軸力造成耐震能力Ac變化之比較圖........64
圖4-12 強柱弱梁-case3因軸力造成耐震能力Ac變化之比較圖........64
圖4-13-a 強柱弱梁-case1(1.0DL+0.5LL)之Ie折減比較圖...........64
圖4-13-b 強柱弱梁-case1(0.9DL)之Ie折減比較圖.................64
圖4-13-c 強柱弱梁-case1(0.75*(1.4DL+1.7LL))之Ie折減比較......65
圖4-14-a 強柱弱梁-case2(1.0DL+0.5LL)之Ie折減比較圖...........65
圖4-14-b 強柱弱梁-case2(0.9DL)之Ie折減比較圖.................65
圖4-14-c 強柱弱梁-case2(0.75*(1.4DL+1.7LL))之Ie折減比較圖....65
圖4-15-a 強柱弱梁-case3(1.0DL+0.5LL)之Ie折減比較圖...........65
圖4-15-b 強柱弱梁-case3(0.9DL)之Ie折減比較圖.................65
圖4-15-c 強柱弱梁-case3(0.75*(1.4DL+1.7LL))之Ie折減比較圖....65
圖4-16-a 強柱弱梁與弱柱強梁-case1 -文獻[1]之結果比較圖.......65
圖4-16-b 強柱弱梁與弱柱強梁-case2 -文獻[1]之結果比較圖.......66
圖4-16-c 強柱弱梁與弱柱強梁-case3 -文獻[1]之結果比較圖.......66
圖4-17-a 強柱弱梁與弱柱強梁-case1 -文獻[2]之結果比較圖.......66
圖4-17-b 強柱弱梁與弱柱強梁-case2 -文獻[2]之結果比較圖.......66
圖4-17-c 強柱弱梁與弱柱強梁-case3 -文獻[2]之結果比較圖.......66
圖4-18 弱柱強梁-case1文獻[1]與文獻[2]之耐震能力Ac比較圖....66
圖4-19 弱柱強梁-case2文獻[1]與文獻[2]之耐震能力Ac比較圖....66
圖4-20 弱柱強梁-case3文獻[1]與文獻[2]之耐震能力Ac比較圖....66
圖4-21 弱柱強梁-case1因軸力造成耐震能力Ac變化之比較圖......67
圖4-22 弱柱強梁-case2因軸力造成耐震能力Ac變化之比較圖......67
圖4-23 弱柱強梁-case3因軸力造成耐震能力Ac變化之比較圖......67
圖4-24-a 弱柱強梁-case1(1.0DL+0.5LL)之Ie折減比較圖..........67
圖4-24-b 弱柱強梁-case1(0.9DL)之Ie折減比較圖................67
圖4-24-c 弱柱強梁-case1(0.75*(1.4DL+1.7LL))之Ie折減比較圖...67
圖4-25-a 弱柱強梁-case2(1.0DL+0.5LL)之Ie折減比較圖..........67
圖4-25-b 弱柱強梁-case2(0.9DL)之Ie折減比較圖................67
圖4-25-c 弱柱強梁-case2(0.75*(1.4DL+1.7LL))之Ie折減比較圖...68
圖4-26-a 弱柱強梁-case3(1.0DL+0.5LL)之Ie折減比較圖..........68
圖4-26-b 弱柱強梁-case3(0.9DL)之Ie折減比較圖................68
圖4-26-c 弱柱強梁-case3(0.75*(1.4DL+1.7LL))之Ie折減比較圖...68
圖4-27 質量不均等-case1文獻[1]與文獻[2]之耐震能力Ac比較圖..68
圖4-28 質量不均等-case2文獻[1]與文獻[2]之耐震能力Ac比較圖..68
圖4-29 質量不均等-case3文獻[1]與文獻[2]之耐震能力Ac比較圖..68
圖4-30 質量不均等-case1因軸力造成耐震能力Ac變化之比較圖....68
圖4-31 質量不均等-case2因軸力造成耐震能力Ac變化之比較圖....69
圖4-32 質量不均等-case3因軸力造成耐震能力Ac變化之比較圖....69
圖4-33-a 質量不均等-case1(1.0DL+0.5LL)之Ie折減比較圖........69
圖4-33-b 質量不均等-case1(0.9DL)之Ie折減比較圖..............69
圖4-33-c 質量不均等-case1(0.75*(1.4DL+1.7LL))之Ie折減比較圖.69
圖4-34-a 質量不均等-case2(1.0DL+0.5LL)之Ie折減比較圖........69
圖4-34-b 質量不均等-case2(0.9DL)之Ie折減比較圖..............69
圖4-34-c 質量不均等-case2(0.75*(1.4DL+1.7LL))之Ie折減比較圖.69
圖4-35-a 質量不均等-case3(1.0DL+0.5LL)之Ie折減比較圖........70
圖4-35-b 質量不均等-case3(0.9DL)之Ie折減比較圖..............70
圖4-35-c 質量不均等-case3(0.75*(1.4DL+1.7LL))之Ie折減比較圖.70
圖4-36 標準案例結構平面圖.................................70
圖4-37 軸力-柱強度交互影響圖..............................70
圖4-38 Ie-柱強度交互影響圖................................70
圖5-1 案例一之標準結構平面圖..............................71
圖5-2 案例二之標準結構平面圖..............................72
圖5-3 案例三之標準結構平面圖..............................73
圖5-4 案例四之標準結構平面圖..............................74
圖5-5 案例之文獻[1]與文獻[2]之耐震能力Ac比較圖............75
圖5-6 案例一 因軸力造成Ac變化及Ie折減之比較圖.............75
圖5-7 案例二 因軸力造成Ac變化及Ie折減之比較圖.............75
圖5-8 案例三 因軸力造成Ac變化及Ie折減之比較圖.............75
圖5-9 案例四 因軸力造成Ac變化及Ie折減之比較圖.............75
表目錄
表2-1 美、中、日建築物規範之耐震分析方法比較................76
表4-1 強柱弱梁-柱配筋表.....................................78
表4-2 強柱弱梁-梁配筋表.....................................80
表4-3 強柱弱梁-文獻[1]與文獻[2]之比較.......................82
表4-4 強柱弱梁-評估結果.....................................82
表4-5 弱柱強梁-柱配筋表.....................................83
表4-6 弱柱強梁-梁配筋表.....................................84
表4-7 弱柱強梁-文獻[1]與文獻[2]之比較.......................85
表4-8 弱柱強梁-評估結果.....................................85
表4-9 質量不均等-柱配筋表...................................86
表4-10 質量不均等-梁配筋表...................................86
表4-11 質量不均等-文獻[1]與文獻[2]之比較.....................87
表4-12 質量不均等-評估結果...................................87
表4-13 標準案例-柱配筋表.....................................87
表4-14 標準案例-梁配筋表.....................................87
表4-15 標準案例-文獻[1]與文獻[2]之比較.......................87
表5-1 案例一柱配筋表........................................88
表5-2 案例一梁配筋表........................................88
表5-3 案例一評估結果(Ac)....................................89
表5-4 案例二柱配筋表........................................90
表5-5 案例二梁配筋表........................................91
表5-6 案例二評估結果(Ac)....................................93
表5-7 案例三柱配筋表........................................93
表5-8 案例三梁配筋表........................................94
表5-9 案例三評估結果(Ac)....................................95
表5-10 案例四柱配筋表........................................95
表5-11 案例四梁配筋表........................................96
表5-12 案例四評估結果(Ac)....................................102
表5-13 案例之文獻[1]與文獻[2]之比較..........................102
表5-14 案例之評估結果........................................102
[1] 內政部建築研究所,「既有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估手冊」,1996。
[2] 內政部建築研究所,「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法及推廣」,1999。
[3] 內政部建築研究所,「國內外建築物防震研究現況」,民國88年。
[4] Applied Technology Council, “ Tentative Provisions for the Development of Seismic Regulations for Building.” ATC 3—06, 2ed, 1984.
[5] 財團法人日本建築防災協會SPRC委員會編彙,建設省住宅局建築指導課監修:「既存鋼筋混凝土造建築物之耐震診斷基準及修正設計指針」,財團法人日本建築防災協會, 1980。
[6] 財團法人日本建築防災協會SPRC委員會編彙,建設省住宅局建築指導課監修:「既存鋼筋混凝土造建築物之耐震修改設計指針同解說」,財團法人日本建築防災協會, 1990。
[7] 廣次雅也(鄒本駒譯),「現有及受災鋼筋混凝土建築物耐震診斷與補強─日本現況及技術指針」,空間雜誌建築技術增刊9號,P142~165。
[8] 台北市建築師公會鑑定委員會專案研究案,「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估程式應用手冊期末報告」,民國87年。
[9] 張健民,「鋼筋混凝土建築物之耐震診斷法研究-考慮極限狀況下之破壞模式」,中原大學建築研究所碩士論文,民國82年6月。
[10] 內政部營建署及建築研究所,「建築物耐震設計規則及解說」,1997。
[11] 財團法人日本建築防災協會SPRC委員會編彙: 「SCREEN Edition—2」,財團法人日本建築防災協會, 1980。
[12] 蔡益超、邱昌平,「國內外現有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估方法之比較及較佳評估準則之架構」,國立臺灣大學地震研究中心,民國77年。
[13] 蔡益超、邱昌平,「現有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估初步評估法準則」,國立臺灣大學地震研究中心,民國77年。
[14] 蔡益超、邱昌平,「現有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估準則之研究」,國立臺灣大學地震研究中心,民國77年。
[15] 蔡益超、邱昌平,「現有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估制度研究」,國立臺灣大學地震研究中心,民國78年。
[16] 許晉嘉,「鋼筋混凝土學校建築之耐震診斷與補強」,成功大學建築研究所碩士論文,民國83年6月。
[17] 巫順興,「鋼筋混凝土建築物耐震診斷法之探討」,中原大學建築研究所碩士論文,民國84年6月。
[18] 康倍馨,「既有鋼筋混凝土建築物之耐震改善設計」,成功大學建築研究所碩士論文,民國85年6月。
[19] 林長雄,「鋼筋混凝土建築物補強設計後耐震評估之研究」,中華大學建築研究所碩士論文,民國87年6月。
[20] 日本-工學學會,「既存鐵筋-構造物耐震補強」,技報堂出版,1984年4月。
[21] 小倉弘一郎,「既存RC建物の耐震補強と診斷」,技術書院出版。
[22] 林草英、蘇建宗、陳永克,「學校、醫院及消防隊結構物耐震評估及加固研究」,行政院國家科學委員會,民國72年7月。
[23] 康繼仁,「鋼筋混凝土構架震後之補強試驗及其效果分析-包覆工法」,成功大學建築與城鄉研究所碩士論文,民國84年6月。
[24] 劉文欽,「鋼筋混凝土構架震後之補強試驗及其效果分析--重塑支柱、增設斜撐與增設RC牆等工法」,成功大學建築研究所碩士論文,民國85年6月。
[25] 林建志,「鋼筋混凝士學校建築耐震行為研究」,成功大學建築研究所碩士論文,民國85年6月。
[26] ASCE, ”Minimum Design Loads for Building and Other Structures.” ASCE 7-95, 1995.
[27] Building Code Requirements for Reinforced Concrete with Design Application (ACI 318-95)”, American Concrete Institute, 1995.
[28] FEMA, NEHRP Guidelines for the Seismic Rehabilitation of Buildings, Federal Emergency Management Agency, Washingtion, D.C., October 1996
[29] Structural Engineers Association of California,”Recommended Lateral Force Requirements and Commentary”, 1999 Seventh Edition.
[30] 歐陽毅,「功能設計法之層間變位檢核需求探討」,中原大學土木工程學系研究所碩士論文,民國90年6月。
[31] P.Hidalgo, R.W.Clough, “Earthquake Simulator Study of a Reinforced Concrete Frame”, Earthquake Engineering Research Center College of Engineering University of California Berkeley, Report No. 74-14, December 1974.
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