臺灣博碩士論文加值系統

臺灣地小人稠，隨著科技與生活進步，在都市面積有限的情況下，往高空發展便成為人類競逐的一個方向。高層建築物除了材質輕便與高容積率的考量，地震力與風載重的作用亦是重要因素。目前建築物風力規範條文僅涉及結構物之受風力情況或反應之位移與內力，對於結構物抗風安全程度缺乏深入探討。本文建立完整的高樓結構抗風安全之可靠性分析流程，藉由風本身具有紊亂性與隨機性的特質，並考量動態的風力作用，以探討矩形高樓結構抗風的安全可靠程度。利用風速資料迴歸計算台灣地區的風速頻譜公式，計算五十年迴歸期之基本設計風速，採納首次超越失效(破壞)機制準則之雙測界限與Poisson Process，求算矩形高樓結構模型面臨抗風動力作用下的可靠度評量。最後藉由矩型高樓範例，實例評估當變形控制為0.008H時，建築結構安全可靠度達85％以上。以美國匹茲堡的梅隆銀行大樓與台北國際金融大樓兩例觀察目前業界設計標準，顯示目前台灣建築技術規則所訂定受風力擺動不宜超過該層高度之千分之一的標準有過於嚴格情形。

It is an alternative method for who live people in the cities of Taiwan to construct tall buildings because of the limited land in the city areas, accompanying with the developments of technologies and the growth of economy. Therefore, when constructing a tall building, it is also important to take the effects of the force of an earthquake and the wind into consideration, in addition to the factors of lightly-weight materials and high bulk volume in material rate of a building. But the current regulations of wind-resistant design of a construction only involve the wind loading, deflection and the internal forces with respect to different degrees of wind forces, but any definitely requirement about the safety degrees. Due to this reason, we develop a framework to analyze the safely-reliability of a rectangular tall building facing the dynamic wind force characterized as instability and randomness, and hope to supply some building code implications in this aspect.
To figure out the degree of the safely-reliability of the dynamic wind forces on the rectangular tall building, we regressed the data of wind speed to formulate the “Wind Speed Power Spectrum” for Taiwan area firstly, and calculated the “Basic Design Wind Speed” for 50 years return regression periods by adopting the mechanism of dichotomously trajectories between “First Excursion” and “Poisson Process” secondly. According to the results derived from this study, a rectangular tall building’s safely-reliability will achieve 85% when facing a twist control of 0.008H. Finally, we concluded that, with comparing Mellon Bank Center in Pittsburgh, U.S. and Taipei International Financial Center, the lateral deflection limitation which cannot be exceed 1/1000 with respect to its height in Taiwan’s wind-resistant design for buildings is too strict.

目 錄
頁次
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 研究內容 5
第二章 風的特性 6
2.1 一般常見的風效應 6
2.2 風速的數學模式 10
2.2.1 風速與高度的關係 10
2.2.2 風速與不同地區粗糙度的關係 14
2.2.3 風速與平均時間的關係 17
2.3 紊流的特性 19
2.3.1 紊流強度 20
2.3.2 紊流積分尺度 21
2.4 台灣地區颱風風速頻譜公式 24
2.4.1 常見的風速能量頻譜密度方程式 25
2.4.2 適合台灣地區颱風風速頻譜公式 30
第三章 結構物順風向之動態反應分析 36
3.1 迴歸期基本設計風速 37
3.1.1 風速之或然率分佈情形 37
3.1.2 迴歸期基本設計風速 40
3.2 動態反應分析 44
3.2.1 風作用在結構物上的力量 44
3.2.2 均勻流所產生的力 45
3.2.3 紊流所產生的力 47
3.2.4 結構物受風反應 49
3.2.4.1 平均風速所造成的位移 50
3.2.4.2 紊流所造成的位移 51
3.2.4.3 尖峰反應的計算 55
第四章 結構物可靠性分析 57
4.1 結構動力可靠性理論簡介 57
4.2 結構的可靠性界限 59
4.2.1首次超越失效機制 59
4.2.2 疲勞失效機制 66
4.3 抗風結構可靠度分析 67
第五章 範例分析 74
5.1 分析流程 74
5.2 結構物抗風反應範例實例 77
5.3 範例之檢討 86
第六章 結論與建議 88
6.1 結論 88
6.2 建議 90
參考文獻 92
附 錄 99

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