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研究生:古聖忠
研究生(外文):Gu, Sheng-Jhong
論文名稱:減震柱配重翼版之研發
論文名稱(外文):The study of weight-wing version of shock absorption column
指導教授:沈茂松沈茂松引用關係
指導教授(外文):SHEN, MAO-SONG
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:101
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:111
中文關鍵詞:減震柱配重翼版六軸式振動台
外文關鍵詞:shock absorption column with heavy wing versionsix-axis vibration table
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  本研究探討透天建築物之騎樓柱加減震柱配重翼版干擾地震力之傳遞效果。本研究使用比例1:20之壓克力模型,於騎樓柱柱高之1/2L及3/4L上分別加載1/4W、1/5W、1/6W、1/7W及1/8W(W為騎樓柱重)之減震柱配重翼版,利用六軸式振動台模擬試驗,並於每一樓層的正面第1及3支柱頂與柱底上分別加裝雙軸向應變計,量測其不同減震柱配重翼版在芮氏地震規模 1.8(1/4倍的921集集大地震規模強度)之垂直及水平加速度持續振動約32.3秒間應變變化量。其騎樓柱全部加載1/6W減震柱配重塊翼版於騎樓柱高3/4L,雙軸向應變計得到第一排一、二及三樓第3支柱水平淨應變量與無配重比較,量測得之應變量變化在柱底側面+1.5%(+:放大,-:減震)、-37.8%及-13%,正面+8%、0%與+5.3%;柱頂側面+5.7%、-13%及+9.87%,正面+14.3%、-25.8%與-10.3%;一、二及三樓第3支柱垂直淨應變量與無配重比較,柱底側面-10.16%、-8.1%及+7%,正面-1.5%、+25%與-12.83%;柱頂側面-6.9%、+15%及+2.5%,正面-1.5%、-26.6%與-15.1%,但應在二樓柱設計上須多加考慮到局部放大效果。以單軸向應變計量測,減震柱配重翼版於第二、三及四排1、3支柱之短向位置的Y向抑制效果較不佳,只有單點最大抑制效果才達-19.0%,但對長向位置的Y向上的抑制效果都約在-15%上下。
  整體評估加柱配重翼版應變減震效果比應變放大佳,故若設計減震柱配重翼版,則在構架放大處加上部分補強鋼筋,即可達到減震效果。另外1/6W減震柱配重塊翼版於3/4L於第一排第1支柱上皆較有放大效果,最高值達到+39.75%,大部分抑制效果也較不佳,只有單一點位置最大抑制效果達-15.87%;初步判斷應不能均採相同減震柱配重翼版於每一支柱上,須改變最外兩側之配重翼版重量或位置減震效果最佳。
  考慮本研究壓克力模型與實際鋼筋混凝土建物之材料尺寸效應影響,則最佳減震柱配重翼版之1/6W加載於騎樓柱高3/4L,其對RC結構物第一排1、3支柱最大抑制應變與最大放大應變各為-0.03128μm/m及+0.025944μm/m。比較其對建物柱的影響,-值代表應變減少,+值代表應變放大,經材料性質及尺寸效應換算後,兩者皆小於遠小於RC破壞應變εc=0.003之內。
  加速度計量測最佳減震柱配重翼版之1/6W加載於3/4L騎樓柱上,模型建物背面X、Z向一、二樓樓版位置皆有抑制效果-11%、-4.9%、-12.4%、-14%,故於騎樓柱上加設減震柱配重翼版,可抑制整棟建物後方樓版在地震下之加速度。
  ETBAS程式分析其壓克力模型材料重量較輕,並於程式分析過程與實際實驗一致性,皆採1/20之縮小模型,造成1/7W與1/8W於靜力分析中,對於柱體軸力變化無影響,故不加以探討;而且因加載之載重值偏小,故於分析中對於整體結構物只造成騎樓柱上有應力值改變。靜力分析法中地震力屬於外加側力,分析所得數據仍為線性行為。
  In this study, the effect of detached building the arcade column and shock absorption column with heavy wing version interfere with the transmission of seismic forces. In this study, using acrylic model of the ratio of 1:20, arcade column height of 1/2L and 3/4L respectively loaded 1/4W, 1/5W, 1/6W, 1/7W and 1/8W (W is the arcade column weight) shock column with heavy wing version, the use of six-axis vibration simulation test, and each floor of the pillars of the front of 1 and 3 of the top and bottom of the column, respectively, the installation of dual-axis to the strain gages, changes in the amount of strain between different shock absorption column with heavy wing version of the measurement in continuous vibration in the vertical and horizontal acceleration of the Richter scale of 1.8 (1/4 times the size of the earthquake in 921 strength) of about 32.3 seconds. The arcade column all loaded 1/6W shock absorption column with weights wing version of the arcade column high 3/4L biaxial strain gages in the first row of the first, second and third floors of the three pillars of the level of net should be variable, with no weightin comparison, the amount of measured variables change in the bottom of the column side of +1.5% (+: Zoom -: shock absorption), -37.8% and -13%, +8% positive, 0% and +5.3%; capitals side+5.7%, -13% and +9.87%, positive +14.3% -25.8% -10.3%; first, second and third floors of the three pillars of vertical net variables and weight compared to the bottom of the column side of -10.16%.-8.1% and +7%, -1.5% positive, 25% and -12.83%; capitals side of -6.9%, +15% and +2.5%, a positive -1.5%, -26.6% and -15.1%, buton the second floor of the column design to give more consideration to the effect of local amplification. The measured uniaxial strain measurement, shock absorption column with heavy wing version in the second, third and four rows of 1,3-pillar short position Y to the inhibitory effect of poor, only a single point of maximal inhibition effect only up to -19.0 %, but the inhibitory effect of long Y-position upward at about -15% from top to bottom.
  The overall assessment of the column with heavy wing version of the strain damping effect than the strain amplification is good, so if the design shock absorption column with heavy wing version, part of the reinforcing steel bar in the framework zoom with, you can achieve the damping effect. In addition the 1/6W shock absorption column with the weight-wing version in the 3/4L on a pillar of one of the first row are more amplification effect, the maximum value of +39.75%, most of the inhibitory effect than the poor, only a single point location maximum inhibitory effect of -15.87%; initial judgment should not be able to adopt the same shock absorption column are weight-wing version of each pillar, to be changed on both sides of the outermost weight-wing version of the weight or position damping effect.
  Consider Acrylic model actual reinforced concrete building material size effect in this study, the best shock absorption column counterweight wing version 1/6W loaded in the arcade 3/4L high column, the first row of the RC structuresthe pillar maximum inhibition strain and maximum amplification strain each -0.03128μm / m and +0.025944 μm / m. Compare the building column - value represents the strain reduce + value represents the strain amplification, converted by the material properties and size effect, both less than much smaller than the RC failure strain within εc= 0.003.
  Acceleration measurements measurement of the best shock absorption column weight-wing version of the 1/6W load in the arcade pillars, architectural models on the back of X and Z both to the location of the first and second floor of floor inhibitory effect of -11%, -4.9%,-12.4%, -14%, so the arcade column plus set the damping column with heavy wing version, can inhibit the entire building rear of floor acceleration of the earthquake.
  The acrylic model material lighter ETBAS program analysis, and program analysis with actual experimental consistency are and adopt the 1/20 scale model caused 1/7W and 1/8W at static analysis for cylinderaxial force had no effect, so do not be explored; and due to the load value of the load is small, it is in the analysis for the overall structure of the material changes in stress values in the column caused only arcade. Static analysis method of seismic forces belonging to the plus side of the force, and the analysis of the data is still linear behavior.
目 錄
中文摘要-------------------------------------------------------------------------------i
英文摘要-----------------------------------------------------------------------------iii
目錄-----------------------------------------------------------------------------------v
表目錄-------------------------------------------------------------------------------vii
圖目錄--------------------------------------------------------------------------------ix
照片目錄------------------------------------------------------------------------------xi
第一章 緒論---------------------------------------------------------------------------1
1.1 研究動機-----------------------------------------------------------------------1
1.2 研究目的-----------------------------------------------------------------------2
1.3 研究方法-----------------------------------------------------------------------2
第二章 文獻回顧-----------------------------------------------------------------------4
2.1 隔震、減震及制震相關原理-------------------------------------------------------4
2.1.1 隔震原理概念-------------------------------------------------------------------4
2.1.2 減震原理概念-------------------------------------------------------------------4
2.1.3 制震原理概念-------------------------------------------------------------------5
2.2 被動控制技術-------------------------------------------------------------------5
2.2.1 被動控制技術之原理-------------------------------------------------------------5
2.2.2 被動控制技術相關研究-----------------------------------------------------------5
2.3 ETABS軟體介紹------------------------------------------------------------------9
第三章 試驗規劃配置與儀器設備--------------------------------------------------------10
3.1 試驗規劃與目的----------------------------------------------------------------10
3.2 試驗材料----------------------------------------------------------------------11
3.2.1 壓克力描述--------------------------------------------------------------------11
3.2.2 RC鋼筋混凝土描述--------------------------------------------------------------11
3.3 試驗設備----------------------------------------------------------------------11
3.3.1 六軸震動模擬平台--------------------------------------------------------------11
3.3.2 壓克力模型敘述----------------------------------------------------------------11
3.3.3 減震柱配重翼版設計理念--------------------------------------------------------12
3.4 檢測與量測儀器----------------------------------------------------------------13
3.4.1 應變資料擷取系統--------------------------------------------------------------13
3.4.2 Strain gage 應變計------------------------------------------------------------13
3.4.2.1 雙軸向應變計------------------------------------------------------------------13
3.4.2.2 單軸向應變計------------------------------------------------------------------13
3.4.3 動態資料擷取儀----------------------------------------------------------------13
3.4.4 加速度計----------------------------------------------------------------------14
3.5 試驗程序----------------------------------------------------------------------14
3.5.1 裝載模型至六軸震動台----------------------------------------------------------14
3.5.2 減震柱配重翼版之重量量測------------------------------------------------------14
3.5.3 騎樓柱無載重及加載配重翼版於1/2L與3/4L之六軸震動台模擬減震試驗----------------15
3.5.4 數據量測----------------------------------------------------------------------15
3.5.5 尺寸效應分析------------------------------------------------------------------16
第四章 試驗結果與分析----------------------------------------------------------------18
4.1 配重翼版之加工誤差重量比例----------------------------------------------------18
4.2 六軸震動台模擬試驗之雙軸向應變量分析------------------------------------------18
4.2.1 壓克力模型之騎樓柱無加載配重翼版試驗第一排柱體結果之分析----------------------18
4.2.2 壓克力模型之騎樓柱加載五種配重翼版及兩種位置試驗第一排柱體結果之分析----------20
4.3 六軸震動台模擬試驗之單軸向應變量分析------------------------------------------21
4.3.1 壓克力模型之騎樓柱無加載配重翼版試驗第二、三及四排柱體結果之分析--------------21
4.3.2 壓克力模型之騎樓柱加載五種配重翼版及兩種位置試驗第二、三及四排柱體結果之分析--21
4.4 壓克力模型震動結果非等實際鋼筋混凝土構架之尺寸效應應變分析--------------------23
4.5 六軸震動台模擬試驗之加速度計量測分析------------------------------------------23
4.6 ETABS數值軟體分析-------------------------------------------------------------24
4.6.1 模擬與參數設定----------------------------------------------------------------24
4.6.2 本研究分析技巧----------------------------------------------------------------25
4.6.3 結構之參數設定與分析方法------------------------------------------------------26
4.6.4 加載不同減震重配重翼版的載重下之應力分析比較----------------------------------26
第五章 結論與建議--------------------------------------------------------------------27
5.1 結論--------------------------------------------------------------------------27
5.2 建議--------------------------------------------------------------------------28
參考文獻----------------------------------------------------------------------29
參考文獻
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