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研究生:黃宗富
研究生(外文):Huang Tsung Fu
論文名稱:建築結構開裂隔間牆剩餘耐震能力評估
論文名稱(外文):Evaluation of the Residual Seismic Resistance Capacity of a Building with Cracked Walls
指導教授:黃玉麟黃玉麟引用關係
指導教授(外文):Huang Yue Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系
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:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:磚牆混凝土隔間牆剩餘耐震能力斜裂縫
外文關鍵詞:brick wallsR.C. wallsresidual seismic resistance capacityoblique fissureAnsysEtabs
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摘 要
本論文主要針對建築物之開裂磚牆、混凝土隔間牆之剩餘耐震能力進行探討,藉由有限元素分析軟體ANSYS程式建立樑柱構架及牆元素分析模型,建立不同牆體高寬比之牆斜裂縫寬度變化與樓層層間位移之關係作為基本資料;再藉由ETABS程式建立7層樓與20層樓模型為例,經由求取各層間位移值以及使用前述之基本資料,可以探討具裂縫隔間牆之剩餘耐震能力,本研究之結果可以提供受震災損建築物耐震評估之參考。
研究結果發現,隔間牆既有斜裂縫寬度之變化與牆面高寬比之大小成正比;本研究認為柱軸力不適合作為剩餘耐震能力之指標,以「最大樓層位移」、「柱剪力」、「柱彎矩」等值都適合作為剩餘耐震能力之評估指標,其評估結果都甚為接近。以0.5mm之開裂牆體為例,其剩餘耐震能力尚具有約85%以上,且隨建築物總樓層數愈高時,其剩餘耐震能力愈多。
Abstract
This study attempts to evaluate the residual seismic resistance capacity of a building with cracked brick walls or cracked R.C. walls. Using finite element analytical software ANSYS, a beam-column frame and a wall-element analytical model with various ratios of height versus width was established to analyze the relationship between the fissure width and the story displacement. Examples of a seven and a twenty stories model, respectively, were created using 「ETABS」 software to acquire the story displacement. The result of this study proposed a feasible indication for evaluating the seismic resistance capacity for buildings under earthquakes.
The results show that the width variation of the oblique fissure in a cracked wall is directly proportional to the story displacement and the analytical results of 「column axial force」 has no contribution to the evaluation. In addition, the study suggests that the analytical results of「maximum story displacement」, 「column shearing force」 and 「column moment」 be suitable for the evaluation and lead to similar residual seismic resistance capacities.
目 錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
目錄 Ⅲ
表目錄 Ⅵ
圖目錄 Ⅶ
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
第二章 建立牆斜裂縫與樓層層間位移關係 4
2.1分析工具:ANSYS 4
2.1.1軟體介紹 4
2.1.2 ANSYS軟體之分析步驟及過程 4
2.2建立牆斜裂縫與樓層層間位移關係之分析模型 8
2.3分析結果與討論 10
第三章 開裂牆體剩餘耐震能力實例之模型建立與分析方法 13
3.1 分析工具:ETABS 13
3.1.1 軟體介紹 13
3.2 7層樓混凝土造建築結構開裂牆體剩餘耐震能力分析方法 17
3.2.1 7層樓混凝土造建築結構分析模型建立 17
3.2.2 模型幾何形狀、構材斷面、材料性質參數設定 17
3.2.3 靜力分析-水平地震力側向分佈 18
3.2.4 推算具開裂牆體建築物之臨界地震力 19
3.2.5 計算具開裂牆體建築物之剩餘耐震能力 21
3.3 20層樓混凝土造建築結構開裂牆體剩餘耐震能力分析方法 24
3.3.1 動力分析-反應譜法分析 24
第四章 開裂牆體剩餘耐震能力實例之分析結果 26
4.1 7層樓建築具開裂隔間牆之剩餘耐震能力分析結果 26
4.1.1 7層樓具開裂磚牆之剩餘耐震能力分析結果 27
4.1.2 7層樓具開裂RC牆之剩餘耐震能力分析結果 29
4.2 20層樓建築具開裂隔間牆之剩餘耐震能力分析結果 32
4.2.1 20層樓具開裂磚牆之剩餘耐震能力分析結果 32
4.2.2 20層樓具開裂RC牆之剩餘耐震能力分析結果 34
4.3 綜合討論 38
第五章 結論與建議 40
5.1 結論 40
5.2 建議 41
參考文獻 42
表目錄
表2-1高寬比1:1牆模型之斜裂縫位移變化值 44
表2-2高寬比1:1.5牆模型之斜裂縫位移變化值 45
表2-3高寬比1:2牆模型之斜裂縫位移變化值 46
表2-4高寬比1:2.5牆模型之斜裂縫位移變化值 47
表2-5高寬比1:3牆模型之斜裂縫位移變化值 48
表2-6高寬比1:3.5牆模型之斜裂縫位移變化值 49
表2-7高寬比1:4牆模型之斜裂縫位移變化值 50
表3-1 20層樓混凝土造建築結構模態有效質量百分比 51
表4-1 具0.5mm起始裂縫之開裂牆體剩餘耐震能力R值統計表 52
圖目錄
圖2-1 牆裂縫與樓層層間位移關係分析模型-模型元素分佈53
圖2-2 牆裂縫與樓層層間位移關係分析模型-模型元素細分網格53
圖2-3 牆裂縫與樓層層間位移關係分析模型-束制及載重條件54
圖2-4高寬比1:1之牆斜裂縫與樓層層間位移關係分析結果54
圖2-5高寬比1:1.5之牆斜裂縫與樓層層間位移關係分析結果55
圖2-6高寬比1:2之牆斜裂縫與樓層層間位移關係分析結果55
圖2-7高寬比1:2.5之牆斜裂縫與樓層層間位移關係分析結果56
圖2-8高寬比1:3之牆斜裂縫與樓層層間位移關係分析結果56
圖2-9高寬比1:3.5之牆斜裂縫與樓層層間位移關係分析結果57
圖2-10高寬比1:4之牆斜裂縫與樓層層間位移關係分析結果57
圖2-11不同牆高寬比之斜裂縫寬度變化與樓層層間位移關係圖58
圖3-1 7層樓混凝土造建築結構分析模型-平面圖58
圖3-2 7層樓混凝土造建築結構分析模型-立面圖59
圖3-3 20層樓混凝土造建築結構分析模型-立面圖60
圖4-1.1 7層樓建築含開裂磚牆剩餘耐震能力--樓層最大位移變化61
圖4-1.2 7層樓建築含開裂磚牆剩餘耐震能力--柱剪力變化圖61
圖4-1.3 7層樓建築含開裂磚牆剩餘耐震能力--柱彎矩變化圖62
圖4-1.4 7層樓建築含開裂磚牆剩餘耐震能力--柱軸力變化圖62
圖4-1.5 7層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力-樓層最大位移變化63
圖4-1.6 7層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力--柱剪力變化圖63
圖4-1.7 7層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力--柱彎矩變化圖64
圖4-1.8 7層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力--柱軸力變化圖64
圖4-1.9 7層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力-樓層最大位移變化65
圖4-1.10 7層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力--柱剪力變化圖65
圖4-1.11 7層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力--柱彎矩變化圖66
圖4-1.12 7層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力--柱軸力變化圖66
圖4-2.1 20層樓建築含開裂磚牆剩餘耐震能力--樓層最大位移變化67
圖4-2.2 20層樓建築含開裂磚牆剩餘耐震能力--柱剪力變化圖67
圖4-2.3 20層樓建築含開裂磚牆剩餘耐震能力--柱彎矩變化圖68
圖4-2.4 20層樓建築含開裂磚牆剩餘耐震能力--柱軸力變化圖68
圖4-2.5 20層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力-樓層最大位移變化69
圖4-2.6 20層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力--柱剪力變化圖69
圖4-2.7 20層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力--柱彎矩變化圖70
圖4-2.8 20層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力--柱軸力變化圖70
圖4-2.9 20層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力-樓層最大位移變化71
圖4-210 20層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力--柱剪力變化圖71
圖4-2.11 20層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力--柱彎矩變化圖72
圖4-212 20層樓建築含開裂RC牆剩餘耐震能力--柱軸力變化圖72
參考文獻
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