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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡岳宏
研究生(外文):Yueh-Hung Tsai
論文名稱:地震預警及結構動態反應監測可行性分析─ 以大台北地區住宅建築為例
論文名稱(外文):Feasibility Analysis of Earthquakes Warning System and Structural Dynamic Response Monitoring─ Case Studies on Taipei Metropolitan Residential Buildings
指導教授:曾惠斌曾惠斌引用關係
指導教授(外文):Hui-Ping Tserng
口試委員:宋裕祺范素玲林威延
口試委員(外文):Yu-Chi SungSu-Ling FanWei-Yen Lin
口試日期:2015-06-18
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:123
中文關鍵詞:地震預警結構物監測安全監控智慧型建築
外文關鍵詞:Earthquakes Early Warning SystemStructural Health MonitoringSecurity Surveillance SystemIntelligence Building
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有鑑於資訊與通訊科技的進步,在我們的日常生活上早與和科技緊密結合。未來在食衣住行方面都會因為科技而改變,而這樣的改變通常都由大都會型城市開始,目前在國內我們擁有科技產業的這項的優勢,可以藉由半導體的技術達到許多的可能性。
過去在規劃智慧型建築的著重通常都以節能、防火為首要考量,本研究將以地震防災為出發點,作為與智慧型建築結合的研究途徑。
首先,進行專家(含一般民眾及欲購屋民眾、建設、營造、機電等專家們)的問卷調查,進一步瞭解專家們需求與認知;繼而針對台灣主要地震量測系統民間廠商進行訪談,瞭解業界地震預警與結構物監測的發展現況。針對前述專家們觀點所彙總而成多項需求構面,本研究再以「實證法」驗證地震預警與結構物監測系統(Earthquakes Warning System and Structural Health Monitoring)之發展的可行性。
本研究透過科技化能夠更為提升住宅建築的地震防災安全,在系統建置上提供實用與整合性解決方案,以滿足使用的需求與提升住宅建築安全為主。同時,期盼本研究結果可作為未來提供更安全更優良之智慧型建築防震系統設計時,參酌仿效之標竿性資料。


Given the progress of information and telecommunication, our daily lives have already got together closely with both of them. Our future lives will be changed due to the advanced technology; these changes will happen from the main metropolitan areas. At present, we are having this advantage – semiconductor industry that could create many possibilities for us.
In the past, while planning intelligence buildings, we all focus on energy conservation and fireproof. However, this research will take the earthquake as the starting point and use it as a study access to intelligence buildings application.
First of all, this research started from creating the questionnaires for specialists (including the public, people with house requirement, contractors, construction companies, electromechanical specialists and etc.) and then understood specialists’ needs and cognition; further raised the detail interviews to realize the current situation Earthquakes Warning System and Structural Health Monitoring. Pointing at the mentioned viewpoints from users and specialists, this research verified the practicability of Earthquakes Warning System and Structural Health Monitoring by “positive analysis”.
This research tries to improve the housing earthquake safety with this technology and offer an integrated and useful solution to satisfy users’ needs and ameliorate the residential buildings. Meanwhile, in hopes that this research could set a better and safer standard of Security Surveillance System field and become a reference benchmark.


論文口試審定書 ii
誌 謝 iii
摘要 iv
Abstract v
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究範圍 2
1.4 研究限制 3
1.5 研究方法 4
1.5.1次級資料統整 5
1.5.2初級資料統整 6
1.6 研究流程 8
第二章 文獻回顧 9
2.1 智慧型建築的緣起發展與定義 9
2.2智慧建築標章之安全防災 12
2.3安全防災指標之評估意義 14
2.3.1 建築物防災指標: 15
2.3.2 人身安全指標: 17
2.4建築耐震之定義 18
2.4.1 相關法規: 18
2.5 智慧技術之定義 18
2.6地震的發生原因 19
2.6.1 地震波型: 19
2.6.2 地震震度: 21
2.8結構物監測Structural Health Monitoring之定義 24
2.9小結 25
第三章 住宅建築導入地震預警及構物監測系統需求調查分析 26
3.1 專家問卷分析結果 29
3.1.1 專家問卷單題分析 29
2.1基本資料 30
3.2小結 63
第四章 國內安全監控產業業者訪談分析 64
4.1地震預警設備運作方式 64
4.1.1地震預警系統 64
4.1.2地震儀比較分析 68
4.2結構物監測設備運作方式 69
4.2.1結構物監測系統 69
4.2.2國內住宅建築結構物監測系統現況 73
4.3小結 73
第五章 地震預警及結構物監測整合之建立 75
5.1住宅建築地震預警系統整合實際建置 75
5.2 住宅建築地震預警及結構物監測系統整合三階段 76
5.2.1規劃階段-地震預警及結構物監測系統於住宅建築中 76
5.2.2系統建置階段-地震預警系統置彙整 81
5.2.3系統建置階段-地震預警系統空間架構 82
5.2.4系統建置階段-結構物監測系統空間架構 83
5.2.5系統建置階段-現場實際建置流程 84
5.2.6測量成果階段-地震預警系統 98
5.2.7 測量成果階段-結構物監測系統 101
5.3本研究限制 106
5.4 小結 106
第六章 結論與建議 108
6.1 結論 108
6.2 研究貢獻 110
6.3 後續研究之方向 111
參考文獻 112
附錄 115
附錄1 專家問卷 115

圖目錄
圖1 1問卷架構 7
圖1 2研究流程圖 8
圖2 1安全防災示意圖 13
圖2 2地震波通過介質圖 20
圖2 3地震陰影帶圖 21
圖4 1 Palert地震儀網絡圖 65
圖4 2 Palert地震預警系統即時訊號傳遞流程圖 66
圖4 3地震P波警報器 67
圖4 4房屋震害評估程序圖 71
圖4 5房屋損壞預警圖 71
圖4 6振動台試驗驗證 72
圖4 7 TAF認證實驗室 72
圖5 1住宅建築地震預警及結構物監測系統整合概念 75
圖5 2兩系統整合於住宅建築架構路徑圖 84
圖5 3地下2層安裝位置圖 85
圖5 4地下1層安裝位置圖 85
圖5 5地上1層安裝位置圖 86
圖5 6地上2層安裝位置圖 86
圖5 7地上3層安裝位置圖 87
圖5 8地上4層安裝位置圖 87
圖5 9地上5層安裝位置圖 88
圖5 10地上6層安裝位置圖 88
圖5 11地上7層安裝位置圖 89
圖5 12地上8層安裝位置圖 89
圖5 13屋突1層安裝位置圖 90
圖5 14屋突2~3層安裝位置圖 90
圖5 15系統建置流程圖 91
圖5 16準備角尺與模具進行佈點放樣 92
圖5 17準備鑽孔機進行佈點固定 92
圖5 18於每部palert編號註記 93
圖5 19位置確認後於安裝位置進行放樣 93
圖5 20確認孔位後進行鑽孔 94
圖5 21鑽孔後先行放置塑膠釘套 94
圖5 22核對palert編號 95
圖5 23確認後進行安裝palert儀器 95
圖5 24接線後進行線路測試 96
圖5 25各部palert儀器訊號確認 96
圖5 26 PX-01與UPS系統安裝接線 97
圖5 27系統連線訊號測試 97
圖5 28機櫃系統組立完成 98
圖5 29地震報告圖 99
圖5 30等震圖 99
圖5 31 Palert等震度圖 100
圖5 32 PX01地震預警主機 100
圖5 33地震報告圖 101
圖5 34各層歷時圖繪製-以七樓為例 102
圖5 35各層歷時圖比較-以七樓為例 103
圖5 36各層量測資料之FFT頻譜圖-以七樓Palert A為例 103
圖5 37各層量測資料之FFT頻譜圖-以七樓Palert C為例 104
圖5 38各樓層質心座標轉換圖 104
圖5 39 SRIM之初步識別結果X向 105

表目錄
表2 1各國智慧建築之定義、要素與目地彙整表 10
表2 2安全防災指標評估類別及其意義 14
表2 3安全方災指標項目及其意義 15
表2 4安全防災指標之「建築物防災」指標評估基準 16
表2 5安全防災指標之「人身安全」指標評估基準 17
表2 6地震震度分級表 22
表3 1受訪者曾參與住宅案經驗 32
表3 2受訪者公司屬性 33
表3 3受訪者於公司擔任角色 34
表3 4受訪者公司產品保固期限 35
表3 5受訪者公司修繕部門 36
表3 6受訪者公司修繕部編制人員 37
表3 7提升買屋的意願 38
表3 8提升該屋的價值 39
表3 9增加投資於房市的獲利 40
表3 10提升住宅的安全性 41
表3 11降低地震災害 42
表3 12長期掌握房子的健康狀態 43
表3 13降低地震險的保費金額 44
表3 14建立台灣地震網絡 45
表3 15建築法規的規定 46
表3 16所有「導入的原因」的比例 47
表3 17建築基本設計時就規劃該系統 48
表3 18建築物興建過程時導入﹙土建、機電﹚ 49
表3 19建築物興建過程時導入﹙木工、機電﹚ 50
表3 20交屋後再導入該系統 51
表3 21地震後再導入系統 52
表3 22所有「導入的時間點」的比例 53
表3 23管委會對於建築的管理維護 54
表3 24提升買屋的意願 55
表3 25提升該屋的價值 56
表3 26增加投資於房市的獲利 57
表3 27提升住宅的安全性 58
表3 28降低地震災害 59
表3 29長期掌握房子的健康狀態 60
表3 30提升該屋的價值 61
表3 31所有「導入後的影響」的比例 62
表4 1地震儀比較分析 68
表4 2該建築物樓層質心座標 70
表4 3該建築物樓層重量表 70
表5 1未導入系統建築興建成本 77
表5 2未導入系統預估投資報酬 78
表5 3導入系統建築興建成本 79
表5 4導入系統預估投資報酬 80
表5 5地震預警及結構物監測系統設備元件表 81
表5 6地震預警系統空間架構表 82
表5 7結構物監測系統空間架構表 83


參考文獻
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28.MOTC-CWB-98-E-13 建立建築物震損圖之研究,姚昭智,林其璋,洪李陵,朱世禹
29.MOTC-CWB-92-E-10-4依強震紀錄探討建築物動態特性及損害評估(I),林其璋,施詠陽
30.MOTC-CWB-97-E-10 地震初達波強震即時警報系統之研發,吳逸民
31.MOTC-CWB-98-E-10 地震初達波強震即時警報系統之研發(II),吳逸民


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