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研究生:王亦如
研究生(外文):Yi-Ji Wang
論文名稱:以LRC法建構大跨徑屋頂等值風荷載之研究
論文名稱(外文):Application of LRC Method on the Equivalent Static Wind Load of Large Span Structures
指導教授:林堉溢
口試委員:鄭啟明陳振華林堉溢
口試日期:2011-06-27
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:土木工程學系碩士班
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:87
中文關鍵詞:大跨徑屋頂結構LRC法等值風荷載
外文關鍵詞:Large Span Roof StructuresLoad-Response-Correlation MethodEquivalent Static Wind Load
相關次數:
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由於大跨徑圓形屋頂結構,結構型式較為複雜,桿件數量較多,在分析風洞實驗中所得到的風力數據對結構各桿件之影響時,若以風力歷時方法分析,所需的時間較長,因此本文以LRC法分析結構受風之影響。LRC法主要是求取結構受風力作用的等值靜載重,並可以得到各桿件的極值反應,提供設計結構時之所須。本文分析所使用的風壓數據,是以半球形屋頂結構進行風洞實驗所得。利用這些實驗所得的風壓數轉換為結構節點上的風力,以節點風力進行分析。首先在同模型中比較LRC法與歷時分析法之差別;兩者所求得之極值反應之誤差大約在20%左右。而半球形屋頂結構之結構反應並不因不同高跨比而有不同之趨勢。在結構設計上LRC法仍是一個很好的方法。

Since large span roof structures generally comprise lots of members to resist loads, the time history analysis for these members due to wind loads is time costly. For this reason, this main objective of this thesis is to investigate the effects of wind loads on these types of structures using LRC method. The main advantages of this method are that the peak response of each member can be obtained and then the equivalent static wind loads can be generated and used for structural design. The wind pressure data used in the thesis were adopted from the wind tunnel tests for semi-circular roof structures. The data were transformed into the nodal loads in the structure and then used for the analysis. The roof structures with height-span ratios ranging from 0.2 to 0.5 are analyzed. The comparison of the peak responses of structural members obtained from LRC and time history method indicates that the difference is approximately 20%. This discrepancy is mainly due to the correlations among the large number of nodes. However, LRC is still a good method for use in the structural design.

目錄
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究內容 2
1.4 論文架構 4
第二章 文獻回顧 6
2.1 前言 6
2.2 大跨徑屋頂結構型式 6
2.3 曲面屋頂之風力特性 9
2.4 設計風載重(等值風荷載)理論 12
2.5 LRC法在曲面屋頂風場之應用 13
第三章 背景理論 15
3.1 前言 15
3.2 隨機風力數據處理 15
3.3 LRC法(LOAD-RESPONSE-CORRELATION METHOD) 17
3.4 歷時分析理論 20
第四章 數值分析與討論 21
4.1 前言 21
4.2 結構分析模型介紹 22
4.2.1簡化的拱形結構 22
4.2.2半球形結構 22
4.3 風洞實驗數據 23
4.4 數值分析流程 23
4.4.1簡化結構 23
4.4.2半球形屋頂結構高跨比0.2 26
4.4.3半球形屋頂結構高跨比0.3 30
4.4.4半球形屋頂結構高跨比0.5 31
4.4.5不同高跨比(h/D=0.2、0.3、0.5)半球形屋頂結構之比較 31
第五章 結論與建議 36
5.1 前言 36
5.2 結論 36
5.3 建議 37
參考文獻 38

附表
表4.1模型高跨比之示意表 43
表4.2拱形結構桿件尺寸 43
表4.3半球形結構桿件尺寸 44
表4.4桿件編號位置表 44
表4.5各結構振態頻率與振態形式 45

圖目錄
圖2.1 網架結構 46
圖2.2 網殼結構 46
圖2.3 懸索結構 46
圖2.4 薄膜結構 47
圖2.5 凱特威(Keiwitt)型式網殼結構 47
圖4.1簡化結構的拱結構 48
圖4.2高跨比0.2的半球形結構 48
圖4.3高跨比0.3的半球形結構 48
圖4.4高跨比0.5的半球形結構 48
圖4.5 高跨比為0.2之半球形屋頂振態 49
圖4.6高跨比為0.3之半球形屋頂振態 50
圖4.7 高跨比為0.5之半球形屋頂振 51
圖4.9 單筆風力施加於拱形結構節點8,做時間歷時法與LRC法求得之反應比較 53
(a) 54
圖4.10單筆風力施加於拱形結構節點17,時間歷時法與LRC法求得之反應比較 54
圖4.11以同樣一筆風力施加於拱形結構節點2、8,做時間歷時法與LRC法求得之反應比較 55
圖4.12以兩筆不同之風力施加於拱形結構節點2、17,做時間歷時法與LRC法求得之反應比較 56
圖4.13以兩筆不同之風力施加於拱形結構節點8、17,做時間歷時法與LRC法求得之反應比較 57
圖4.14施加風力於簡化的二維拱形結構全部節點,做時間歷時法與LRC法求得之反應比較 58
圖4.15高跨比0.2半球形—只施加一個節點3的風力歷時時間歷時法與LRC法求得之反應比較 59
圖14.16高跨比0.2半球形—施加兩個節點3、9的風力歷時時間歷時法與LRC法求得之反應比較 60
圖4.17高跨比0.2半球形—施加兩個節點5、9的風力歷時,做時間歷時法與LRC法求得之反應比較 61
圖4.18高跨比0.2半球形—施加兩個節點7、9的風力歷時,時間歷時法與LRC法求得之反應比較 62
圖4.19高跨比0.2半球形—施加三個節點3、9、20的風力歷時,時間歷時法與LRC法求得之反應比較 63
圖4.20施加風力於0.2半球形結構全部節點,做時間歷時法與LRC法求得反應比較 65
圖4.21高跨比0.3半球形—只施加一個節點3的風力歷時,做時間歷時法與LRC法求得之反應比較 66
圖4.22高跨比0.3半球形—施加兩個節點3、9的風力歷時,做時間歷時法與LRC法求得之反應比較 67
圖4.23施加風力於0.3半球形結構全部節點,做時間歷時法與LRC法求得反應比較 69
圖4.24高跨比0.5半球形—只施加一個節點3的風力歷時,做時間歷時法與LRC法求得之反應比較 70
圖4.25高跨比0.5半球形—施加兩個節點3、9的風力歷時,做時間歷時法與LRC法求得之反應比較 71
圖4.26施加風力於0.5半球形結構全部節點,做時間歷時法與LRC法求得反應比較 73
圖4.27高跨比0.2軸力之誤差百分比 Nx 74
圖4.28高跨比0.3軸力之誤差百分比 Nx 75
圖4.29高跨比0.5軸力之誤差百分比 Nx 75
圖4.30高跨比0.2剪力之誤差百分比 Qy 76
圖4.31高跨比0.3剪力之誤差百分比 Qy 77
圖4.32高跨比0.5剪力之誤差百分比 Qy 77
圖4.33高跨比0.2剪力之誤差百分比 Qz 78
圖4.34高跨比0.3剪力之誤差百分比 Qz 79
圖4.35高跨比0.5剪力之誤差百分比 Qz 79
圖4.36高跨比0.2扭轉之誤差百分比 Tx 80
圖4.37高跨比0.3扭轉之誤差百分比 Tx 81
圖4.38高跨比0.5扭轉之誤差百分比 Tx 81
圖4.39高跨比0.2彎矩之誤差百分比 My 82
圖4.40高跨比0.3彎矩之誤差百分比 My 83
圖4.41高跨比0.5彎矩之誤差百分比 My 83
圖4.42高跨比0.2彎矩之誤差百分比 Mz 84
圖4.43高跨比0.3彎矩之誤差百分比 Mz 85
圖4.44高跨比0.5彎矩之誤差百分比 Mz 85
圖4.45 高跨比0.2結構,各層中承受最大軸力桿件正向應力比較圖 86
圖4.46高跨比0.3結構,各層中承受最大軸力桿件正向應力比較圖 86
圖4.47高跨比0.5結構,各件中承受最大軸力桿件正向應力比較圖 87



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