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研究生:翁明傑
研究生(外文):Ming-Chieh Weng
論文名稱:改良式掣震型彈簧式避振器的性能評估與使用設計流程之研究
論文名稱(外文):A Study on Seismic Performance and Design Aids of Improved YS-AR Seismic Isolators & Snubbers
指導教授:姚昭智姚昭智引用關係
指導教授(外文):Chao-Chih Yao
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:建築學系碩博士班
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
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:107
中文關鍵詞:彈簧縱向與側向剛度隔振機械耐震評估橡膠剛度掣震避振器
外文關鍵詞:Seismic evaluationYS-AR Seismic Isolators&Snubbersaxial and lateral stiffness of SpringsBase-isolated machineDamping of rubber.
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本研究主要對於底部裝設掣震避振器的機械進行耐震評估。研究內容分為基本元件性質探討、系統行為研究以及耐震評估四方面,各項之研究內容如下:
一、掣震避振器之檢測與改善:
掣震避振器必須先有隔振之效果,才能進一步檢討其是否具有耐震之性能,因此先檢測隔振機械是否合乎基礎隔振原理,以及不合乎時所提出的改良方案。
二、基本元件性質探討:
主要研究對象為掣震避振器內部的彈簧及橡膠片之力學特性。以能量法推導彈簧之縱向及側向剛度,並以試驗進行驗證;至於橡膠則以試驗分析其剛度與阻尼特性。
三、系統行為研究:
製造混凝土塊模擬常見之隔振機械,並以動力千斤頂及地震模擬台分別進行靜力及動力試驗,觀察系統受力後之運動行為,以便了解地震時隔振機械之破壞模式。
四、系統的耐震評估:
提出隔振機械抵抗地震力之評估方法以選擇適當型號之掣震避振器進行安裝,並建立合理的設備物隔振設計與耐震評估流程。
This research is to evaluate the seismic capacity of YS-AR Seismic Isolators&Snubbers. This research work can be categorized into four parts and is described as followings:
1、Checking and improving of YS-AR Seismic Isolators&Snubbers
YS-AR Seismic Isolators&Snubbers should have the effective vibration isolation capacity first , and then the strength against earthquake can be discussed. First, the motion of base-isolated machine has to match the principle of vibration isolation. When mismatch was found, an improving method was suggested.
2、Basic property investigation
The part emphasize the mechanical characteristics of springs and rubber inside YS-AR Seismic Isolators&Snubbers. Energy method is used to deduce the axial and lateral stiffness of springs. Experiments were carried out to verify the analytical results. And a series of experiments analyzed the stiffness and damping characteristics of rubber.
3、System behavior invertigation
A concrete block simulating Base-isolated machine was made and tested on an actuator and a shaking table to compare with the numerical analysis. Possible damage patterns were developed based on findings from this experiment.
4、System seimic evaluation investigation
Several evaluation methods were proposed to evaluate the strength of base-isolated machines against earchquake in order to choose appropriate type of YS-AR Seismic Isolators&Snubbers. A flow chart to evaluate seismic capacity of isolations was developed.
中文摘要……………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………………Ⅱ
誌謝…………………………………………………………………………Ⅲ
目錄…………………………………………………………………………Ⅳ
表目錄………………………………………………………………………Ⅶ
圖目錄………………………………………………………………………Ⅷ
照片目錄……………………………………………………………………Ⅹ
第一章緒論
1-1 研究動機與目的……………………………………………………………..1
1-2 研究方法……………………………………………………………………..2
1-2.1資料準備……………………………………………………………………..2
1-2.2試驗準備……………………………………………………………………..2
1-2.3掣震避振器之檢測與改善…………………………………………………..2
1-2.4隔振器性能試驗……………………………………………………………..3
1-2.5隔振機械之靜力與動力試驗………………………………………………..3
1-2.6隔振機械之抗震強度分析與耐震評估方法………………………………..3
1-3文獻回顧……………………………………………………………………..3
1-4 用語定義……………………………………………………………………..5
第二章掣震避振器之構造特性與隔振性能之檢測
2-1 掣震避振器概述…………………………………………………………………7
2-2 掣震避振器的構造特性與安裝方法……………………………………………9
2-3 掣震避振器基本性能檢測……………………………………………………11
2-3-1 振動隔離…………………………………………………………………….11
2-3-2掣震避振器的隔振性能檢測…………………………………………………..13
2-4 掣震避振器的隔震性能改良…………………………………………………15
2-5 小結……………………………………………………………………………19
第三章掣震避振器系統元件之行為分析
3-1 靜態縱側向剛度試驗…………………………………………………………..21
3-1.1 縱向剛度推導………………………………………………………………..21
3-1.2 側向剛度推導………………………………………………………………..23
3-2 掣震避振器元件之剛度試驗………………………………………………….27
3-2.1 彈簧縱向剛度與橡膠剛度試驗……………………………………………..27
3-2.2 彈簧側向剛度試驗…………………………………………………………..28
3-3 理論與實驗結果與分析………………………………………………………32
3-3.1 橡膠試體…………………………………………………………………….32
3-3.2 彈簧試體…………………………………………………………………….34
3-4 掣震避振器動力行為分析……………………………………………………38
3-4.1 SAP2000模型的建立……………………………………………………….38
3-4.2隔振機械運動模態與自振頻率分析……………………………………….39
3-5 隔振機械最大反應對應之頻率預測…………………………………………41
3-6 小結……………………………………………………………………………42
第四章 系統行為分析
4-1 系統阻尼比量測………………………………………………………………45
4-1-1 試驗步驟及設備…………………………………………………………….45
4-1-2 理論分析方法……………………………………………………………….46
4-1-3 實驗結果與分析……………………………………………………………48
4-2 靜載重試驗……………………………………………………………………58
4-3 系統識別試驗…………………………………………………………………63
4-3-1 試驗設備…………………………………………………………………….63
4-3-2 試驗方法…………………………………………………………………….66
4-3-3 試驗觀察與分析…………………………………………………………….67
4-4 動態破壞性試驗………………………………………………………………70
4-4-1試驗對象……………………………………………………………………..70
4-4-2 試驗步驟及設備…………………………………………………………….70
4-4-3 試驗觀察與分析…………………………………………………………….72
4-5 小結……………………………………………………………………………75
第五章 耐震評估與隔振設計流程之研究
5-1 隔振性能評估………………………………………………………………...77
5-2 隔振機械破壞力分析……………………………………………………….78
5-2.1 理論分析……………………………………………………………………78
5-2.2 理論分析與試驗數據的比較………………………………………………84
5-2-3 快速評估掣震避振器耐震力的曲線圖……………………………………86
5-2-4 掣震避振器之最佳安裝法…………………………………………………...88
5-3 建築設備耐震規範條文……………………………………………………...94
5-4 隔振設計與耐震評估流程……………………………………………97
5-5 小結…………………………………………………………………….100
第六章 結論與建議
6-1 研究成果………………………………………………………………..103
6-2 後續研究………………………………………………………………..106
[1] 邱瑜燕,<醫院維生設備之動力特性識別與抗震安全分析─以嘉南地區某醫院為例>,成功大學建築研究所論文,1994。
[2] 張尚文,<隔振機械之耐震評估與鋼纜補強方案研究>,成功大學建築研究所論文,1996。
[3] 劉志遠,<隔振機械之耐震評估與破壞模式探討>,成功大學建築研究所論文,1999。
[4] Mason,J. and J.Lama ,“A Discussion of and Specification for The
Z-1011 Snubber and Computer Program for Isolated Equipment in
Earthquake Zones”,Mason Industries。
[5] Gent , Alan N.,”Engineering with Rubber─How to Design Rubber Components”,Rubber Division of the American Chemical Society,New York,USA,1992。
[6] The American Society for Testing and Material. ASTM,D5992-96,USA,2001。
[7] 曾民諺 <建築物中非結構物之抗震規範研討---以電腦耐震設計為例>,成功大學建築研究所論文,1994。
[8] 吳嘉栩 [8] <隔振機械之耐震評估與鋼纜補強研究>,成功大學建築研究所論文,1994。
[9] Federal Emergency Management Agency (FEMA),NEHRP Recommended Provisions for the Development of Seismic Regulations For New Buildings,Washington , DC , USA,1997。
[10] Federal Emergency Management Agency (FEMA),NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulations For New Buildings,Washington , DC , USA,1998。
[11] 姚昭智,<建築設備耐震規範條文與解說之研訂>,內政部建築研究所專題研究計劃成果報告,2000。
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