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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳鉅才
研究生(外文):Jyu-Cai Chen
論文名稱:採用橡膠支承隔震系統懸掛式結構之動力反應分析
論文名稱(外文):Dynamic Response Analysis of Structure Suspended on Rubber Bearing Isolation System
指導教授:黃立政黃立政引用關係
指導教授(外文):Li-Jeng Huang
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:土木工程與防災科技研究所
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:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:128
中文關鍵詞:橡膠支承隔震懸掛式結構樓房隔震振動抑制
外文關鍵詞:Rubber Bearing Isolation SystemVibration ReductionSuspended StructureSeismic Isolation
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台灣地處歐亞大陸板塊與菲律賓板塊交界,境內斷層眾多,大小地震頻繁,其對人民的生命及財產安全威脅甚大。近年來基礎隔震技術已發展良好,並在理論、實驗及實用上都已被證明可以相當有效的控制結構物在地震作用下的反應。傳統採用底層隔震之缺點為地下室必須預留一定空間,使得人們使用空間減少,因此學者及工程師,有使用橡膠支承隔震系統懸掛式結構(SSRB)之構想,其方式是將樓房利用鋼纜懸吊於半空中使樓房不與地面直接接觸,藉而減少地震力對結構物的破壞,初步之分析及實驗已有研究,但缺乏完整之理論與參數研究。本文嘗試針對此動力系統提出理論分析及電腦模擬,並以集結質量模式(Lumped Mass Models)模擬,本案例為兩自由度系統,兩自由度分別為分別上部瞬時旋轉中心相對於下部瞬時旋轉中心之角度及樓房質量中心對上部瞬時旋轉中心所旋轉之角度。分別考慮1940年El Centro與1995年Kobe兩組不同特性地表加速度下之地震輸入所造成之變位及角加速度歷時反應抑制可行性。考慮材料為線性反應,探討採用橡膠支承隔震系統懸掛式結構(SSRB)承受各種外力作用下之動力反應,分析之要點為地震輸入所造成之角位移,角速度及角加速度歷時反應及被動抑制之可行性。最後針對質量比( )、阻尼比( )、勁度效應( , )、瞬時旋轉中心距離( , ),參數變化進行探討。本研究分析結果發現,採用橡膠支承隔震系統懸掛式結構(SSRB)能夠有效降低結構物頻率並延長結構物振動週期,降低地表加速度之反應,並由參數探討得知橡膠支承隔震系統懸掛式結構(SSRB ),改變勁度數值及上、下部瞬時旋轉中心,最能兼顧相對於地表之角位移、角速度、角加速度的抑制。
Earthquakes often occur in Taiwan and cause a lot of disasters such that collapse of buildings and constructions that should be avoided by means of engineering technologies. During recent years many active and passive vibration control technologies have been developed. Among them most of passive control approaches are originated from the base isolation in which rubber bearing units are equipped in the basement and thus additional spacing is required. A new idea has been proposed in which the structure is hanging over a column and supported by a set of rubber bearing isolation systems (named SSRB) and has been proven to be valid to circumvent the vibration of structure during seismic excitation. This thesis is thus proposed to further theoretically study the overall dynamic responses of the passively controlled structure suspended on rubber bearing isolation system (SSRB) via computational simulation. The two degrees-of freedom lumped mass model is adopted to build up the dynamic system of SSRB wherein the degrees of freedom are the instantaneous centers of rotation of the system and the center of mass of the structure, respectively. Both El Centro (1940) and Kobe (1995) ground motions are employed to analyzed the seismic responses, such as the displacements, velocities and accelerations of the SSRB and compared with the results of the original structure. System equations are expressed in state-space form and computed via Runge-Kutta method. Simulation results show that once the structure is suspended on rubber bearing isolation system its frequencies are reduced and periods are increased along with decrease of dynamic responses amplitude of the major structure. Parametric study depict that Stiffness values and arm length of instantaneous center are the most important effects in the SSRB dynamic systems.
目錄
摘要
Abstract
致謝
表目錄
圖目錄
符號說明
第一章 緒論
1.1 研究動機
1.2 文獻回顧
1.2.1被動控制方面
1.2.2主動控制方面
1.3 研究目的
1.4 研究方法
1.5 論文架構
第二章 橡膠支承隔震系統懸掛式結構動力反應之數學模式
2.1 引言
2.2 問題描述
2.3 基本假設
2.4 運動方程式推導
2.5 時間解域之系統狀態方程式
2.6 求狀態方程式之數值方法-四階Runge-Kutta法
2.7 歷時反應誤差平方和
第三章 橡膠支承隔震系統之減震機制探討
3.1 引言
3.2 橡膠支承隔震懸掛式結構系統(SSRB)模型化
3.3 橡膠支承隔震懸掛式結構系統(SSRB)之動力行為
3.4 懸掛式結構系統(SS)之動力行為
3.5 小結
第四章 數值案例與結果討論
4.1 引言
4.2 程式驗証案例
4.3 橡膠支承隔震系統懸掛式結構(SSRB)之案例
4.4 懸掛式結構系統(SS)之動力行為分析
4.6 小結
第五章 參數探討
5.1 引言
5.2 質量比效應
5.3 阻尼比效應
5.4 勁度效應
5.5 瞬時旋轉中心距離
5.6 小結
第六章 結論與未來研究之建議
6.1 結論
6.2 未來研究之建議
參考文獻
附表
附圖
附錄A 利用Lagrange’s方程式推導SSRB 運動方程式
附錄B 利用Newton’s方程式推導SSRB 運動方程式
作者簡歷
口試答詢表
發表答詢表
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