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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:簡慶文
研究生(外文):Ching-Wen Chien
論文名稱:高聳塔式結構與基礎互制之動力分析及最佳化設計
論文名稱(外文):A Study of the Foundation-Structure Interaction Dynamic Analysis and Optimal Design High Rise Structure of the Using the Examples of the Mai-Liao Wind-Turbine Tower
指導教授:張景鐘張景鐘引用關係
指導教授(外文):Jing-Jong Jang
學位類別:碩士
校院名稱:國立海洋大學
系所名稱:河海工程學系碩士在職專班
學門:工程學門
學類:河海工程學類
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:195
中文關鍵詞:動力最佳化麥寮結構週期基礎
外文關鍵詞:tower structuredynamicoptimalMai-Liaowindinteractionperiodfoundation
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摘要
高聳中空圓塔式結構,有別於一般建物,其具有質量輕、高寬比大,而其應用仍廣泛受使用,尤其在風力機塔、石油化工、煙囪等方面。
本研究除了考慮與基礎互制效應外,並迴歸中空圓塔式結構自振周期之建議公式,由於一般高聳結構並不同建築物之經驗公式,所以在結構未分析前,若知一簡單之結構自振周期公式便能估計出結構系統所受之外力,就非常有用。本文之迴歸公式(含風力機與不含風力機中空圓塔結構)經各國法規比較及STAAD3程式驗證SAP2000模式正確無誤,應可為工程上所接受;各規範中以大陸石油化工規範為最接近程式動力分析模擬值。共振效應為一般振動基礎所擔憂,本文利用坎培爾方式檢討出防止共振之方法,尤其在風力機塔方面,一般風速下或陣風下,考慮轉子正常速度及加速之頻率與共振,對聯合機塔之模型是需要的。
另本文亦討論在40~75m中空圓塔構之受風力或地震力之影響,一般頂端若無額外加載理論上應為風力所控制,本文中空圓塔模式經程式驗證及規範流程之檢討,證實為風力所控制;當頂端加載相當之荷載,就應檢核是否為地震力所控制。最後本文引用最佳化之觀念利用自振迴歸公式為目標函數對於機塔之各型態,比較得到案例分析中塔構TYPE-C為最大荷重與最小重量之最佳化模式。

Abstract
The high rise round thin wall tower structure is widely used in wind-turbines、 chimney and chemistries industry. They are different from the traditional building structural . It has characters of the light weight and high ratio of H/D.
This paper studies the interaction of the foundation-structure and regress the formula fundamental period of the round thin wall tower structure. Due to fundamental period of the normal building formula different from the non-building’s, so it will be very helpful to engineering that we can has a experimental formula to evaluate the lateral force of base shear before the dynamic analysis.
The methods is proposed in the paper has been approved that the formula (included the round thin wall tower structure of the top has added lump mass or not ) should be accepted by the structure engineers and the STAAD3 programs and the local code.
And the paper discuss how to avoid the resonance and the research discuss the tower’s behavior if govern by wind or earthquake force for the height of 40~75 m.
It should be govern by the wind force when the tower of the top has not added lumped mass after the program analysis and checked of using the local code. The critical case usually governed by the wind, otherwise should check the case of earthquake.
Finally, this paper using of the optimal method to find the examples of the C-type case which is the maximum loaded and minimum body-weight of the optimal- module.

目錄
摘要………………………………………………………………………… I
目錄………………………………………………………………………… III
表目錄……………………………………………………………………… V
圖目錄……………………………………………………………………… VII
第一章 導論
1.1-----研究動機及目的……………………………………………… 1
1.2-----研究內容……………………………………………………… 2
1.3-----研究方法……………………………………………………… 3
1.4-----論文架構……………………………………………………… 3
第二章 高聳結構系統
2.1-----高聳結構系統與其應用……………………………………… 5
2.2-----高聳結構之荷載與受力………………………………………12
2.3-----結構應力分析之方法…………………………………………20
2.4-----基本振動周期定義與回顧……………………………………22
2.5-----基礎型式之選擇與考慮………………………………………24
2.6-----共振與消能效應………………………………………………28
2.7-----防止共振之對策………………………………………………30
第三章 基本振動周期與動力分析之方法
3.1-----建立結構動力模式……………………………………………33
3.2-----結構動力之數學原理…………………………………………36
3.3-----求自然頻率之方法與比較……………………………………43
3.4-----結構與基礎之互制對自振週期之影響………………………54
3.5-----結果判斷及歸納建議公式……………………………………58
第四章 結構之最佳化設計
4.1-----風力機塔設計程序……………………………………………62
4.2-----風對中空圓塔構之動力效應…………………………………67
4.3-----國內外風力規範比較…………………………………………72
4.4-----風力機塔受地震力之狀況……………………………………79
4.5-----基樁之抗承載力………………………………………………82
4.6-----結構模型之最佳化設計………………………………………90
4.7-----最佳化設計之方法……………………………………………93
4.8-----檢討與策略……………………………………………………96
第五章 案例分析
5.1-----簡介……………………………………………………………99
5.2-----設計準則與規範 ……………………………………………101
5.3-----各規範考慮風荷載組合 ……………………………………105
5.4-----樁基礎分析 …………………………………………………105
5.5-----共振檢核 ……………………………………………………106
5.6-----最佳化之探討 ………………………………………………106
第六章 結論與建議
6.1-----結論 …………………………………………………………109
6.2-----建議 …………………………………………………………112
參考文獻 ………………………………………………………………………113
附錄(一) 187

參考文獻
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2 王肇民 (2000)「桅桿結構」科學出版社
3 劉仁賢(1990),「風力機塔架及基礎設計」經濟部能源委源會
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5 蔡益超(1996)「建築物風力規範草案」內政部建築研究所
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18 Sachs, P. “Wind Forces in Engineering ”2nd Edition ,Pergamon, New York.(1978) 。
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34 Japanese(1997)「Standard for Bridge of Road」 vol-4
35 VESTAS (1998).「Wind System A/S Standard Foundation For Vestas V47-660/220 & V47-660/43.7M Tower 」
36 International Conference Of Building Official (1997) “Union Building Code”

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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