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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蕭佳宏
研究生(外文):Chia-Hung Hsiao
論文名稱:雙核心自復位斜撐與夾型挫屈束制斜撐對構架影響:耐震實驗與動力分析
論文名稱(外文):Effects of Dual-Core Self-Centering Braces and Sandwiched Buckling-Restrained Braces on Seismic Behaviors of Steel Frames:Tests and Nonlinear Time History Analyses
指導教授:周中哲
指導教授(外文):Chung-Che Chou
口試委員:蔡克銓陳正誠陳誠直鍾育霖
口試委員(外文):Keh-Chyuan TsaiCheng-Cheng ChenCheng-Chih ChenYu-Lin Chung
口試日期:2015-07-17
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:土木工程學研究所
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:298
中文關鍵詞:雙核心自復位斜撐夾型挫屈束制斜撐雙核心自復位斜撐構架特殊混合斜撐構架夾型挫屈束制斜撐構架
外文關鍵詞:Dual-Core Self-Centering Brace (DC-SCB)Sandwiched Buckling-Restrianed Brace (SBRB)Dual-Core Self-Centering Brace Frame (DC-SCBF)Special Mixed Brace Frame (SMBF)Sandwiched Buckling-Restrianed Brace Frame (SBRBF)
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雙核心自復位斜撐(Dual-Core Self-Centering Brace, DC-SCB)是利用斜撐中拉力構件連接斜撐中的鋼受壓構件與內外端板,並在斜撐受軸拉與軸壓下提供自復位能力。在拉力構件相同應變下,雙核心自復位斜撐的變形量可以達到傳統單核心自復位斜撐的兩倍變形量,或是在相同斜撐變形量下,雙核心自復位斜撐拉力構件應變為傳統單核心自復位斜撐拉力構件應變的一半,因此可以有效降低拉力構件彈性應變需求。夾型挫屈束制斜撐(Sandwiched Buckling-Restrained Brace, SBRB)是利用高強度螺栓將兩組獨立的圍束單元與核心消能構件夾合在一起,使得斜撐受軸壓下不會挫屈而產生與傳統挫屈束制斜撐一樣的消能行為。
本研究承自2015年周中哲教授與研究生陳澤邦所做二層樓雙核心自復位斜撐構架(DC-SCBF),將雙核心自復位斜撐(DC-SCB)與夾型挫屈束制斜撐(SBRB)放進同一個構架中變成特殊混合斜撐構架(SMBF)並測試其耐震與自復位能力,且與雙核心自復位斜撐構架(DC-SCBF)與夾型挫屈束制斜撐構架(SBRBF)做比較,本研究除了說明特殊混合斜撐構架(SMBF)與夾型挫屈束制斜撐構架(SBRBF)的設計流程外,以動力分析20組地震下此三組構架之反應,設計及試驗兩組斜撐構架試體。
研究目的在於探討特殊混合斜撐構架(SMBF)與雙核心自復位斜撐構架(DC-SCBF)以及夾型挫屈束制斜撐構架(SBRBF)之間差異以及兩種不同勁度的斜撐是否會對樓層產生影響。試驗結果顯示三組斜撐構架整體力學行為擁有良好的穩定性,斜撐皆不會破壞而且展現良好的耐震與消能能力。此外,本研究並利用非線性靜動態三維結構分析程式PISA 3D模擬三組斜撐構架試驗行為,分析顯示與試驗結果預測相符,證明此三組斜撐構架可利用非線性靜動態三維結構分析程式PISA 3D來進行研究與設計。


Dual-Core Self-Centering Brace (DC-SCB) uses tendons to constrain steel compression members and end plates of the brace,on the same time,it provides self-centering properties under brace in tension and compression that is stored to zero residual deformation.Under same strain of tendons,dual-core SCB has two times brace deformation capacity than conventional single-core SCB (or reduce to half the additional strain of tendons under same brace deformation capacity),that effectively reduce the elastic strain demand of tendons.Sandwiched Buckling-Restrianed Brace (SBRB) uses two identical restraining members that sandwich the Energy-Dissipative core with fully tensioned high-strength bolts to prevent core buckling and have stable hysteretic response.This research is based on Chou and Chen,2015 two story Dual-Core Self-Centering Brace Frame (DC-SCBF),change Dual-Core Self-Centering Brace (DC-SCB) in second floor into Sandwiched Buckling-Restrianed Brace (SBRB) that as known as Special Mixed Brace Frame (SMBF).Do seismic tests and time history tests then compare the result with Dual-Core Self-Centering Brace Frame (DC-SCBF) and Sandwiched Buckling-Restrianed Brace Frame (SBRBF).The objective of research is about two different stiffness braces use in a building,what kind of influence will happened to this building? compare the result with Dual-Core Self-Centering Brace Frame (DC-SCBF) and Sandwiched Buckling-Restrianed Brace Frame (SBRBF).The test results shows three braced frames have good seismic behavior,braces do not destroy and show good seismic behavior,too.This work study also uses the Platform of Inelastic Structural Analysis for 3D System software (PISA3D) to analyze the test of three frames and also compare with the test results and predictions which are proved similar.The analysis results shows three frames can use PISA3D software to do parametic study and design.

目錄
口試委員會審定書 i
致謝……………………………………………………………………………………...ii
中文摘要…. iii
ABSTRACT iv
表目錄…………………………………………………………………………………..xi
圖目錄.............................................................................................................................xv
照片目錄……………………………………………………………………………..xxiv
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 1
1.2.1 挫屈束制斜撐系統 1
1.2.2 自復位系統 2
1.2.2.1 後拉式預力梁柱系統 2
1.2.2.2 自復位斜撐系統 3
1.3 研究動機 5
1.4 研究目的 5
1.5 研究內容 6
第二章 特殊混合斜撐構架與夾型挫屈束制斜撐構架之構架設計與三組斜撐構架系統之動力分析 7
2.1 前言 7
2.2 雙核心自復位斜撐與夾型挫屈束制斜撐之力學行為 7
2.2.1 雙核心自復位斜撐 7
2.2.1.1 自復位斜撐之行為預測方法 10
2.2.2 夾型挫屈束制斜撐 14
2.3 特殊混合斜撐構架與夾型挫屈束制斜撐構架之設計 17
2.3.1 特殊混合斜撐構架之設計 18
2.3.2 夾型挫屈束制斜撐構架設計 24
2.4 三組斜撐構架(DC-SCBF、SMBF、SBRBF)之動力分析 26
2.4.1 動力分析流程 26
2.4.2 動力分析結果 26
第三章 特殊混合斜撐構架試驗設計以及夾型挫屈束制斜撐構架試驗設計及試驗結果 29
3.1 前言 29
3.2 試體設計 29
3.3 試體材料性質 31
3.4 試驗構架裝置與載重歷時 31
3.4.1 油壓制動器 31
3.4.2 資料擷取系統 32
3.4.3 試驗載重歷時 32
3.4.4 試體韌性容量 33
3.4.5 試體等效阻尼比 34
3.4.6 試驗量測規劃 34
3.5 試體製造與試驗方式 36
3.5.1 斜撐試體組裝 36
3.5.2 拉力構件施拉預力 37
3.5.3 摩擦螺栓施加預張力 37
3.5.4 試驗方式 37
3.6 特殊混合斜撐構架(SMBF)試驗現象 40
3.6.1 第一階段試驗(彈性消能階段試驗) 40
3.6.1.1 第一階段試驗現象 40
3.6.1.2 第一階段試驗結果分析 40
3.6.2 第二階段試驗(無摩擦消能裝置標準試驗) 41
3.6.2.1 第二階段試驗現象 41
3.6.2.2 第二階段試驗結果分析 42
3.6.3 第三階段試驗(標準試驗) 43
3.6.3.1 第三階段試驗現象 43
3.6.3.2 第三階段試驗結果分析 45
3.6.4 第四階段試驗(地震歷時試驗IND090 MCE Level)與第五階段試驗(地震歷時試驗CNP196 MCE Level) 45
3.6.4.1 第四階段試驗現象與第五階段試驗現象 45
3.6.5 第六階段試驗(疲勞試驗) 47
3.6.5.1 第六階段試驗現象 47
3.6.5.2 第六階段試驗結果分析 47
3.6.6 第七階段試驗(彈性階段消能試驗) 47
3.6.6.1 第七階段試驗現象與結果分析 47
3.7 夾型挫屈束制斜撐構架(SBRBF)試驗現象 48
3.7.1 第一階段試驗(彈性消能階段試驗) 48
3.7.1.1 第一階段試驗現象 48
3.7.1.2 第一階段試驗結果分析 48
3.7.2 第二階段試驗(標準試驗) 49
3.7.2.1 第二階段試驗現象 49
3.7.2.2 第二階段試驗結果分析 50
3.7.3 第三階段試驗(標準試驗) 51
3.7.3.1 第三階段試驗現象 51
3.7.3.2 第三階段試驗結果分析 52
3.7.4 第四階段試驗(地震歷時試驗IND090 MCE Level)與第五階段試驗(地震歷時試驗CNP196 MCE Level) 53
3.7.4.1 第四階段試驗現象與第五階段試驗現象 53
3.7.5 第六階段試驗(疲勞試驗) 54
3.7.5.1 第六階段試驗現象 54
3.7.5.2 第六階段試驗結果分析 54
3.8 特殊混合斜撐構架(SMBF)試驗比較 55
3.8.1 兩組斜撐各階段試驗預力、摩擦力以及核心板力量與應變 55
3.8.2 各階段梁反應 56
3.8.3 各階段試驗 56
3.9 夾型挫屈束制斜撐構架(SBRBF)試驗比較 58
3.9.1 兩組斜撐各階段試驗核心板力量與應變 58
3.9.2 各階段梁反應 59
3.9.3 各階段試驗 59
3.10 三組斜撐構架(DC-SCBF、SMBF、SBRBF)試驗比較 61
第四章 三組二層樓斜撐構架模型分析與試驗比較 65
4.1 前言 65
4.2 三組二層樓斜撐構架PISA3D模型建立 65
4.2.1 結構模型 65
4.2.2 材料性質 66
4.3 PISA3D分析結果 67
4.3.1 雙核心自復位斜撐構架(DC-SCBF)整體與斜撐反應分析與試驗比較 67
4.3.2 特殊混合斜撐構架(SMBF)整體與斜撐反應分析與試驗比較 68
4.3.3 夾型挫屈束制斜撐構架(SBRBF)整體與斜撐反應分析與試驗比較 69
4.3.4 三組二層樓斜撐構架(DC-SCBF、SMBF、SBRBF)構架行為分析與試驗比較 70
第五章 結論與建議 72
參考文獻 75
附錄一………………………………………………………………………………...298



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28.周中哲,陳映全(2012)「預力雙核心自復位斜撐發展與耐震實驗」結構工程,第二十七卷,第三期,108-126頁(in Chinese)
29.周中哲,劉佳豪(2012)「可更換核心板之挫屈束制消能斜撐實尺寸構架耐震試驗:單與雙接合板設計及驗證」結構工程,第二十七卷,第二期,95-114頁(in Chinese)
30.陳映全(2011)「雙核心自復位消能斜撐之發展與驗證」,碩士論文指導教授:周中哲,國立台灣大學土木工程系。(in Chinese)
31.周中哲,劉佳豪(2011)「挫屈束制消能斜撐構架接合板耐震設計及試驗分析」結構工程,第二十六卷,第四期,91-100頁(in Chinese)
32.周中哲,陳昇陽(2010)「可更換核心板之挫屈束制消能支撐耐震試驗及有限元素分析」,結構工程,第二十五卷,第一期,43-70頁。 (in Chinese)
33.周中哲,鍾秉庭,蕭佳宏「具檢驗功能之夾型鋼骨挫屈束制消能支撐裝置」,中華民國發明專利(案號 新型第M 494185,專利人:國立台灣大學)



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