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研究生:劉鎮瑋
研究生(外文):Zhen-wei Liu
論文名稱:向量式有限元素法應用於低矮型校舍補強分析
論文名稱(外文):Vector Form Intrinsic Finite Element Analysis for Retrofit of Low-rise School Building
指導教授:邱耀正邱耀正引用關係
指導教授(外文):Yaw-Jeng Chiou
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
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:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:125
中文關鍵詞:向量式有限元素法校舍建築現地試驗耐震分析
外文關鍵詞:school buildingfield testseismic evaluationvector form intrinsic finite element
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本文旨在應用向量式有限元素法(Vector Form Intrinsic Finite Element,簡稱VFIFE)建立校舍補強分析之數值模式。文中運用纖維元素法(Fiber Element Method)求取斷面的彎矩-曲率(Moment-curvature)關係定義鋼筋混凝土材料行為,並利用等值斜撐建立磚牆的分析模式。本文分別利用已發表之鋼筋混凝土構造物之實驗以及國家地震工程研究中心於2007年在台南縣關廟國小所做之現地實驗試體進行驗證。
文中分析結果顯示,無論就試體初始勁度、降伏強度階段、極限強度階段、或穩定強度階段,與實驗值進行數值比較均有良好的結果,誤差皆在合理容許範圍內;另外就試體破壞模式進行比對,結果發現分析所得之破壞行為與實驗結果相仿。因此驗證本文所建立之分析方法可以良好模擬低矮型校舍結構物的耐震能力與破壞行為,且本文提供的方法亦可適用於一般低矮型鋼筋混凝土建築物之耐震分析。
This study applied the Vector Form Intrinsic Finite Element (VFIFE) method to evaluate the seismic resistance of the retrofit of low-rise school building. The Fiber Element Method was adopted to find the moment-curvature relation of the reinforced concrete cross section, and the equivalent truss mode was chosen to simulate the brick walls. The numerical model was verified by the published experimental results.
The numerical results show that the proposed numerical model can simulate the seismic behavior of low-rise school buildings accurately. The proposed seismic evaluation method can provide the engineers a way to perform precise seismic evaluation.
摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 研究緣起 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 研究方法與內容 6
1.4 論文架構 7
第二章 向量式有限元素法 8
2.1 向量式有限元素法之離散化與基本假設 8
2.2 平面剛架元之移動基礎架構與節點位移 13
2.3 平面剛架元之節點內力 19
2.4 平面剛架元之質點運動方程式 23
第三章 材料模型 26
3.1 材料組成率 26
3.1.1 圍束混凝土應力 26
3.1.2 無圍束混凝土應力 30
3.1.3 縱向鋼筋應力 31
3.2 鋼筋混凝土構材之彎矩-曲率關係 33
3.2.1 纖維元素法 33
3.2.2 斷面組成率 34
3.2.3 RC擴柱補強柱斷面之斷面組成率 38
3.3 磚牆之模擬 39
第四章 案例分析 42
4.1 單柱試體BMR1-R分析 43
4.7.1 試體概述 43
4.7.2 分析結果與實驗值比對 44
4.2 構架試體F01分析 45
4.2.1 試體概述 45
4.2.2 分析結果與實驗值比對 46
4.3 構架試體PFH分析 47
4.3.1 試體概述 47
4.3.2 分析結果與實驗值比對 48
4.4 構架試體LF1分析 49
4.4.1 試體概述 49
4.4.2 分析結果與實驗值比對 50
4.5 構架試體BMNFPF分析 51
4.5.1 試體概述 51
4.5.2 分析結果與實驗值比對 52
4.6 關廟國小現地實驗原樣試體分析 53
4.6.1 關廟國小概況與試體規劃 53
4.6.2 原樣試體介紹 54
4.6.3 分析結果與實驗值比對 55
4.7 關廟國小現地實驗RC擴柱補強試體分析 59
4.7.1 RC擴柱補強試體介紹 59
4.7.2 分析結果與實驗值比對 60
4.8 小結 64
第五章 結論與建議 66
參考文獻 69
附表 73
附圖 81
自述 125
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