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研究生:邱宏澤
研究生(外文):Hung-Tse Chiu
論文名稱:頂層加蓋建物性能式耐震評估
論文名稱(外文):Performance-Based Earthquake Assessment of Rooftop Surcharges to Existing Buildings
指導教授:簡秋記簡秋記引用關係
指導教授(外文):CHYOU CHI CHIEN
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:土木工程研究所
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:120
中文關鍵詞:屋頂頂層加蓋容量震譜法非線性靜力分析時間歷時分析
外文關鍵詞:capacity spectrum methodtime-history dynamic nonlinear analysisnonlinear static pushover analysisSAP2000rooftop surcharges
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1999年921集集大地震震出台灣建築物許多問題,在台灣地區民間住宅,許多住戶為了貪圖使用空間及便利性,而私自變更原先結構設計,將建築物頂層加蓋一層或二層,雖然加蓋之後並不會造成建築物有立即危險,但是加蓋後對結構體的強度、勁度、耐震能力等卻有顯著不良的情形,由921地震後可發現低矮建築物因為頂層加蓋造成房屋塌陷的例子不勝枚舉。本文即針對此情況,加以分析探討,採用ATC-40容量振譜法,並利用SAP2000軟體進行非線性靜力分析(推覆法分析),求得建物之容量曲線,考慮不同回歸期的需求曲線,找出各個回歸期下的功能點,依據功能點比較建築物在加蓋前後的塑鉸分佈情況、頂層變位角及各樓層間變位角的變化,並利用計算出的層間變位角進行檢核,檢核加蓋前後是否滿足其性能水準;本文亦進行非線性動力分析,使用921集集大地震時收集到的時間歷時資料,依據Vision 2000建議之設計目標所規定的地震等級,調整時間歷時資料的PGA值進行分析,檢核各樓層層間變角是否滿足Vision 2000規範中的性能水準。由本文分析結果得知,當建築物加蓋後層間變位角明顯增加,加蓋後的建物無法滿足規範規定之性能水準。
Numerous buildings with the penthouse-surcharges on top floor are often present for the convenience of utility in Taiwan. Although such illegal structures may not cause immediate dangerousness, the surcharges will affect seriously on the strength, stiffness and earthquake-resistant capacity of the buildings. The low-rise construction with the surcharges were extensively collapsed and damaged for the 921 Chi-Chi Earthquake in Taiwan. Hence, the main of this study is to use capacity spectrum method and SAP2000 program to carry out static nonlinear analysis, i.e., the pushover method. After static nonlinear analysis, we can obtain capacity demand curves of different regressions and performance points. According to performance points, one can compare those with plastic hinge locations, roof displacements, interstory drifts and check if the interstory drifts satisfy the performance level or not. We also adopt time-history dynamic nonlinear analysis, based on Vision 2000 criterion with changing the PGA to carry out the analysis. The calculations of the maximum roof drift ratio and interstory drift ratio of the buildings with surcharges are compared with those of the original one without any surcharges. The results appear that the interstory drift ratio of illegal structures cannot satisfy the specifications on the seismic design code.
中文摘要
英文摘要
誌謝
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論
1.1 緣起與目的
1.2 研究範圍與方法
1.3 文獻回顧
1.4 研究內容
第二章 SAP2000程式簡介
2.1 SAP2000程式
2.2 P-delta效應
2.3 剛域效應
2.4 塑性鉸
2.5 推覆法分析
第三章 性能式設計及ATC-40耐震評估法
3.1 Vision 2000性能式設計
3.1.1 地震設計水準
3.1.2 性能目標
3.1.3 性能水準
3.2 ATC-40容量反應譜法
3.3 結構物容量曲線
3.3.1 建築結構物豎向分配
3.4 建築結構物彈性反應譜
3.4.1 ATC-40彈性反應譜之建立
3.5 ADRS格式
3.5.1 等效黏滯組尼
3.5.2 需求反應譜的折減
3.6 功能績效點
3.6.1 功能點計算方法
3.6.2 性能目標達成
第四章 案例分析與探討
4.1 非線性靜力推覆法分析
4.1.1 案例一:三樓及其加蓋一層或二層
4.1.2 案例二:四樓及其加蓋一層或二層
4.1.3 案例三:五樓及其加蓋一層或二層
4.2 非線性動力分析
4.2.1 案例四:三樓及其加蓋一層或二層
4.2.2 案例五:四樓及其加蓋一層或二層
4.2.3 案例六:五樓及其加蓋一層或二層
第五章 結論與建議
5.1 結論
5.2 建議
參考文獻
附圖
附表
1.Miranda E.,“Seismic evaluation and upgrading of existingbuildings,”Ph.D. Dissertation, University of California at Berkeley (1991).2.Mahaney J.A., Freeman,S. A.,Paret, T.F.,and Kehoe,B.E.,“The capacity Spectrum Method of Evaluation Structural Response During the Loma Prieta Earthquake,”Proc. National Earthquake Conference, pp. 501-510, Memphis (1993).3.Structural Engineering Association of California (SEAOC), Vision 2000 Committee,“Performance Based Seismic Engineering of Buildings,”Vol. 1 and Vol. 2, April (1995).4.Chopra, A.K,“Dynamic of Structure,”Theory and Application to Earthquake Engineering (1995).5.Fajfar P. and P.Gaspersic, “The N2 method for the seismic damage analysis of RC buildings,”Journal of Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 25, pp. 31~46 (1996).6.Moghadam A.S. and W.K. Tso, “Damage assessment of eccentric multistory buildings using 3-D pushover analysis,”Proceedings 11th World Conference on Earthquake Engineering, No.997 (1996).7.Applied Technology Council,“Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings,”Vol.1, ATC-40, Redwood City, C.A (1996.)8.CSI, “SAP2000:Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures,”Computers and Structures, Inc., Berkeley, California(1996).9.Federal Emergency Management Agency (FEMA), “NEHRP buidelines and Complementary for the Seismic Rehabilitation of Buildings,”FEMA 273-274 (1997).10.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」,內政部建 築研究所專題研究計劃成果報告,(1996)。11.內政部營建署,「建築物耐震設計規範及解說」,(1997)。12.Bracci J.M., Kunnath S.M., and A.M. Reinhorn,“Seismic Performance and retrofit Evaluation of Reinforced Concrete Structures,”Journal of structural Engineering, Vol. 123(1), pp. 3~10 (1997).13.Kilar V. and P. Fajfar,“Simple pushover analysis of asymmetric buildings,”Journal of Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 26, pp. 233~249 (1997).14.Reinhorn, A.M.,“Inelastic Analysis Techniques in Seismic Evaluations,”Seismic Design Methodologies for the Next Generation of Codes, pp. 277-278, Eds. Fajfar, P. and Krawinkler, Balkema, Rotterdam (1997).15.Moghadam A.S. and W.K. Tso,“Pushover analysis for multistory buildings,”Proceedings 6th US National Conference on Earthquake Engineering (1998).16.Helmut K. and P.K. Seneviratna,“Pros and cons of a pushover analysis of seismic performance evaluation,”Engineering Structures, Vol.20, No.4-6, pp. 452~464 (1998).17.劉白梅,「中高層鋼筋混凝土建築結構火害前後之地震保險費率」,博士論文, 國立成功大學建築系,臺南(1998)。18.Chopra, A.K., and Goel, R.K.,“Capacity-Demand-Diagram Methods for Estimating Seismic Deformation of Inelastic Structures:SDF Systems,”PEER-19902, Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, April (1999).19.內政部建築研究所,「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估及推廣」,內政部建築研 究所專題研究計劃成果報告,(1999)。20.吳詩斌,「鋼筋混凝土建築結構物耐震評估之研究」,碩士論文,國立台灣大學 土木系,臺北(1999)。21.詹景超,「以RC住宅建築耐震行為檢討VISION 2000設計目標」,碩士論文,國 立成功大學建築系,臺南(1999)。22.陳界宏,「建築結構耐震評估與補強研究」,碩士論文,國立台灣大學土木系, 臺北(1999)。23.邱世彬,「高速鐵路RC橋柱耐震設計可靠度分析」,碩士論文,國立台灣大學土 木系,臺北(1999)。24.內政部建築研究所,「建築物含一樓軟弱層之耐震能力調查分析及對策研究」, 內政部建築研究所專題研究計劃成果報告,(2000)。25.錢稼茹、羅文斌,「靜力彈塑性分析─基於性能/位移抗震設計的分析工具」, 建築結構,第30卷第6期,第23-26頁(2000)。26.內政部建築研究所,「建築物耐震規範及解說之修訂研究」,內政部建築研究所 專題研究計劃成果報告,(2000)。27.Chopra, A.K, and Goel, R.K.,“Evaluation of NSP to Estimate Seismic Deformation:SDF system,”Journal of Structural Engineering,April (2000).28.田穎、錢稼茹、劉鳳閣,「在用RC框架結構基於位移的抗震性能評估」,第五屆 中日建築結構技術交流會,西安,第335-344頁,(2001)。29.內政部建築研究所,「容量設計法應用於建築物耐震設計之探討」,內政部建築 研究所專題研究計劃成果報告,(2001)。30.薛強,「ATC-40能力譜或容量譜法之改進」,中興工程季刊,第70期,第17-26 頁,(2001)。31.林士群,「鋼筋混凝土抗彎構架之容量振譜法分析」,碩士論文,國立成功大學 土木系,臺南(2001)。32.翟慰宗,「頂層加蓋影響建物耐震能力之分析」,碩士論文,中原大學土木系, 中壢(2001)。
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