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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳紹文
研究生(外文):Shao-Wen Chen
論文名稱:應用黏滯阻尼器於結構抗震研究
論文名稱(外文):Layout Study of Viscous Dampers to Earthquake Resistant Structure
指導教授:吳俊瑩吳俊瑩引用關係
指導教授(外文):Chun-Yin Wu
口試委員:吳俊瑩
口試委員(外文):Chun-Yin Wu
口試日期:2015-07-29
學位類別:碩士
校院名稱:大同大學
系所名稱:機械工程學系(所)
學門:工程學門
學類:機械工程學類
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:97
中文關鍵詞:黏滯阻尼器配置抗震設計
外文關鍵詞:Earthquake Resistant DesignViscous Dampers Layout
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地震屬於易造成人損財傷的主要天災之一,不論是板塊運動或火山活動造成的地震,皆會輕易對生命造成威脅。由於現在的城市皆是建築林立,因此在發生地震時,若建築結構設計不良,或地震強度過大,都易導致建築物倒塌,對救災產生阻礙,甚至直接的對生命安全造成危害。
藉由科技的進步,已有許多新式建築採用抗震設計,採用建築用阻尼器則是其一,建築用阻尼器主要分為的為建築物基層減震器、滑動軸承以及黏滯阻尼器。其中黏滯阻尼器可製作成許多型式,包含壁式、版片式及斜撐式等,且可依使用者的需求客製化製作,亦可依建築的形式做調整。除此之外,黏滯阻尼器因安裝及維護皆較為容易、價格合理等優點,目前被廣泛使用於建築抗震設計。
本研究基於軟體Ansys Workbench中結構暫態分析(Transient Structural Analysis)之暫態分析功能對建築物鋼梁結構進行「總變形量分析」,在建築結構幾何模型中模擬增設黏滯阻尼器之模型,找出適當的安裝位置、數量等結果,以較低成本達到減震目的。本研究將黏滯阻尼器以多種方式裝設於一簡易結構,並分析不同裝設方式對於幾何結構變形量減緩之效果,於取得最佳裝設方式後,進而將黏滯阻尼器安裝於「高樓層模型」、「低樓層模型」及「不規則模型」中,以總變形量改善率作為鑒別效用之主要參考值,透過不斷的安裝位置測試,對阻尼器適當安裝位置、數量及阻尼器之參數等提出建議,提升安裝後的減震效果、更大幅減少於建築上實地研究之成本及風險。
Earthquake is definitely one of the most serious natural disaster. No matter the earthquake depends on the movement of tectonic plates or caused by volcanic activity, it is easily pose a threat to human beings. Nowadays, cities are filled with buildings. However, buildings are easily collapsed due to earthquakes if there were building structural defects or the earthquakes were too powerful. Then the collapsed buildings would obstruct relief and even cause harm to lives.
With flourishing of building industry and the technology advance with the times, lots of new buildings use new construction methods that add shock absorption devices into structures. There are many kinds of shock absorptions including base isolator, base bearings, viscous fluid seismic damper. Nevertheless, the viscous fluid seismic damper can design to fit different structure types like wall style, panel style and bracing style. Furthermore, viscous fluid seismic damper can also be customized with different requirements depending on dissimilar kinds of building structures. Additionally, viscous fluid seismic damper with several advantages including easy installation and maintenance, equitable price, it become an involuntary choice for consumers. Combination of these advantages, viscous fluid seismic damper turns into the most extensive kind of shock absorption for using.
In order to obtain the opportune installation placements and accurate quantity of viscous fluid seismic damper, I use transient structural component of Ansys Workbench which is one of the most useful simulation and analysis software. By way of using Ansys Workbench the study can process many kinds of analysis to verify the installation placements and accurate quantity of viscous fluid seismic dampers. Through these multifarious analysis solutions, designer can conveniently try to decrease the seismic shock with lower damper installation cost. Different ways of installation of viscous fluid damper in a simple structure were simulated to distinguish the most efficiency layout of damper arrangement by the reducing maximum deformation. Then, the most efficiency way of reducing seismic shock using viscous fluid dampers was studied for several geometry models including tall building structure, low building structure and asymmetric high building structure. The criterion for identification of efficiency damper layout is the improvement in reducing maximum deformation.
Some recommendations about placements, quantities and boundary conditions of damper installation can be drawn from simulation tests of different arrangement of dampers. This study can decrease the doubt of users and designers about effectiveness of the application of viscous dampers and reduce the research budgets and risks in seismic resistant structure design.
誌謝I
摘要II
AbstractIII
圖目錄VIII
表目錄XIII
第一章 緒論1
1.1前言 1
1.2文獻回顧2
1.3 研究動機5
第二章 建築用阻尼器之特性介紹11
2.1 鋼板式阻尼器(Steel Damper)11
2.2 黏滯阻尼器(Viscous Damper)13
2.3 位移型降伏消能阻尼器15
2.4 斜撐結構15
2.5各式阻尼器安裝工法16
2.5.1鋼板式阻尼器安裝工法16
2.5.2黏滯阻尼器安裝工法16
2.5.3位移型降伏消能阻尼器安裝工法17
2.6建築阻尼器之應用與限制18
2.7建築阻尼器之減震應用18
第三章 暫態結構分析20
3.1軟體選擇20
3.2自動化建模20
3.3暫態結構分析22
3.4參數設定22
第四章 黏滯阻尼器安裝方式與位置配置於結構抗震研究28
4.1安裝方式之選擇28
4.1.1各式安裝方式之選擇28
4.2裝設位置之選擇30
4.2.1阻尼器配置之結構立面與樓層選擇30
4.2.2阻尼器配置之位置配置30
4.3各式建築結構之選擇32
4.4安裝方式及裝設位置探討33
4.4.1各類安裝方式之結構總變形量分析33
4.4.2各類裝設位置之結構總變形量分析37
4.4.3黏滯阻尼器安裝方式及裝設位置選擇41
4.5高樓層建築結構模型外圍裝設阻尼器分析結果43
4.5.1高樓層建築結構模型未裝設阻尼器44
4.5.2高樓層建築結構模型外圍正V型斜撐方式裝設45
4.5.3高樓層建築結構模型外圍倒V型斜撐方式裝設46
4.5.4高樓層建築結構模型外圍菱形斜撐方式裝設47
4.5.5高樓層建築結構模型外圍單斜撐方式裝設48
4.6低樓層建築結構模型外圍裝設阻尼器分析結果49
4.6.1低樓層建築結構模型未裝設阻尼器49
4.6.2低樓層建築結構模型外圍正V型斜撐方式裝設49
4.6.3低樓層建築結構模型外圍倒V型斜撐方式裝設51
4.6.4低樓層建築結構模型外圍菱形斜撐方式裝設52
4.6.5低樓層建築結構模型外圍單斜撐方式裝設53
4.7不規則建築結構模型外圍裝設阻尼器分析結果54
4.7.1不規則建築結構模型未裝設阻尼器54
4.7.2不規則建築結構模型外圍正V型斜撐方式裝設55
4.7.3不規則建築結構模型外圍倒V型斜撐方式裝設56
4.7.4不規則建築結構模型外圍菱形斜撐方式裝設57
4.7.5不規則建築結構模型外圍單斜撐方式裝設58
4.8高樓層建築結構模型內外圍裝設阻尼器分析結果59
4.8.1高樓層建築結構模型內外圍正V型斜撐方式裝設60
4.8.2高樓層建築結構模型內外圍倒V型斜撐方式裝設61
4.8.3高樓層建築結構模型內外圍菱形斜撐方式裝設62
4.8.4高樓層建築結構模型內外圍單斜撐方式裝設63
4.9低樓層建築結構模型內外圍裝設阻尼器分析結果64
4.9.1低樓層建築結構模型內外圍正V型斜撐方式裝設65
4.9.2低樓層建築結構模型內外圍倒V型斜撐方式裝設66
4.9.3低樓層建築結構模型內外圍菱形斜撐方式裝設67
4.9.4低樓層建築結構模型內外圍單斜撐方式裝設68
4.10不規則建築結構模型內外圍裝設阻尼器分析結果69
4.10.1不規則建築結構模型內外圍正V型斜撐方式裝設70
4.10.2不規則建築結構樓層內外圍倒V型斜撐方式裝設71
4.10.3不規則建築結構模型內外圍菱形斜撐方式裝設72
4.10.4不規則建築結構樓層內外圍單斜撐方式裝設73
4.11分析結果與討論74
第五章 結論與未來展望77
5.1結論77
5.2未來展望78
參考文獻79
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