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研究生:余燿宇
研究生(外文):Yao-YuYu
論文名稱:應用隔震平台與激振器進行鋼構屋火害前後動態行為之分析模擬與參數識別
論文名稱(外文):Parameter Identification of Full-scale Steel Building Exposed to Fire through Shaker and Base-isolated Platform
指導教授:朱世禹
指導教授(外文):Shih-Yu Chu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系
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:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:270
中文關鍵詞:複合性災害實尺寸鋼結構盤式支承墊強制激振系統扭轉耦合效應SAP2000火害識別
外文關鍵詞:Full-Scale Steel BuildingBase-Isolated PlatformPot BearingEccentric Mass ShakerTorsionally Coupled Building
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內政部建築研究所預計在台南成功大學歸仁校區內興建大型戶外研究設施,包含實驗平台以及單層樓實尺寸鋼構架實驗屋。實驗平台為長18公尺、寬12公尺之RC結構,又分為上部與下部結構,中間由12顆劦承精密所製之CC-SB15盤式支承墊作為連結,上部結構乘載著實尺寸鋼構架實驗屋,長、寬12公尺,單一樓層高約4公尺。計畫之目的為研究複合性災害,因此設施主要以地震及火災為考量而設計,將使用成功大學土木系所擁有之MK-155U離心質量激振系統作為外部激振力進行強制振動,並對實尺寸鋼構架實驗屋之局部梁、柱進行火燒,藉以模擬複合性災害發生時結構物所產生之行為變化。

本文詳細記載計畫前期實驗平台之興建過程,並且介紹MK-155U離心質量激振系統安裝組立過程與操作辦法。亦對實際設施進行參數識別與反應模擬,推導多自由度扭轉耦合效應之結構數學模型,配合剪力平衡法建立實驗平台之盤式支承墊行為模式,且與商業軟體SAP2000進行擬合驗證,證明識別流程之正確性;透過預估模型進行研究設施之動力反應預測,提供後續計畫進行時,後人能依據此模型預測系統反應,調整實驗內容。文內亦有針對鋼構架實驗屋進行不同情境之火害模擬,識別整體結構物受火害損毀產生變化之系統參數,建立不同之火害情境模擬結構火害後之破壞,觀察火害情境對參數識別的影響,藉以提供未來火害實驗之設計與規劃。

Architecture and Building Research Institute (ABRI) of Taiwan planned to build a large outdoor fire research facility in the Kuei-Jen campus of National Cheng Kung University. This specific project includes a base-isolated reinforced concrete (RC) platform and a single-story full-scale steel building. The platform’s length is 18 maters and the width is 12 meters. There are 12 low-friction pot bearings installed between the RC platform and the raft foundation. A cost-effective outdoor shaking table is designed by adopting an eccentric mass shaker. The base-isolated platform is planned to build a 4 meters high full-scale steel building specimen on top of it, its length and width are both 12 meters with two spans. The major purpose of abovementioned project is focusing on fire-earthquake compound disasters especially. This study tries to establish a framework of parameter identification procedures for each components of the proposed shaker-RC platform-steel specimen combined system. A commercial software is used to simulate the dynamic responses of the combined system subjected different shaker loadings. This study also focuses on the fire damage evaluation of the full-scale steel specimen under different fire scenarios. The dynamic parameters of the fire-damaged specimen can be identified through the appropriate arranged eccentric mass shaker excitation.
摘要 I
EXTEND ABSTRACT II
誌謝 IX
目錄 X
表目錄 XIII
圖目錄 XV
符號表 XXXIX
第1章 緒論 1
1.1 緣起與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 系統識別相關文獻 2
1.2.2 火害相關研究文獻 3
1.3 本文內容 4
第2章 複合性災害研究設施 7
2.1 前言 7
2.2 研究設施設計規劃 7
2.3 第一階段RC結構施工實況 9
2.3.1 實驗平台下半結構(筏式基礎)施工 9
2.3.2 盤式支承隔震墊安裝 12
2.3.3 實驗平台上半結構施工 12
2.3.4 線路配裝 14
2.4 激振設備介紹 14
2.4.1 激振系統元件介紹 15
2.4.2 激振系統預組立步驟 16
2.4.3 質量塊選擇與安裝 17
2.4.4 MK-155U離心質量激振系統啟動步驟 18
第3章 識別理論 77
3.1 前言 77
3.2 隔震系統識別 78
3.2.1 盤式支承墊數學模型 78
3.2.2 系統數學模型 79
3.2.3 非線性系統模型反應運算 82
第4章 數值模擬 87
4.1 商業軟體模型建立 87
4.1.1 真實系統質量估算 88
4.1.2 隔震元件參數設定 90
4.2 現地系統參數識別 92
4.2.1 鋼構屋識別 93
4.2.2 實驗平台識別 100
4.2.3 模型動力反應擬合 102
第5章 火害模擬 197
5.1 材料火害行為 197
5.1.1 鋼材火害行為 197
5.1.2 混凝土火害行為 198
5.1.3 火燒情境模擬 198
5.1.4 火害溫度設定 200
5.2 系統損壞觀測 201
5.2.1 模態頻率衰減之理論預估 202
5.2.2 角隅端與質心端頻率響應函數觀測 203
5.2.3 火燒溫度對頻率響應函數的影響 207
第6章 結論與建議 261
6.1 結論 261
6.2 建議 264
參考文獻 267





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