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研究生:吳政逸
研究生(外文):吳政逸WU,CHENG-I
論文名稱:建立古蹟建築近斷層地震之結構易損曲線―以金門浯江書院為例
論文名稱(外文):Development of Fragility Curves of Historic Structures with Near Fault Earthquakes-A Case Study of Wujiang Academy
指導教授:陳冠雄陳冠雄引用關係許宗傑許宗傑引用關係
指導教授(外文):CHEN,KUAN-HSOUNGHSU,CHUNG-CHIEH
口試委員:蔡榮根吳俊霖
口試委員(外文):TSAI,JUNG-KENWU,CHUN-LIN
口試日期:2017-06-08
學位類別:碩士
校院名稱:國立金門大學
系所名稱:土木與工程管理學系碩士班
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:159
中文關鍵詞:木結構仿木結構側推分析非線性歷時分析Wolf倒截錐理論易損曲線
外文關鍵詞:wood structure, reinforced concrete, nonlinear pushover analysis, nonlinear time history analysis, Wolf inverted cone model ,fragility curve
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本研究著墨在於建立浯江書院近斷層地震之易損曲線,並探討其結構物之安全性評估。因為傳統建築之工法會影響結構行為,所以本研究收集浯江書院設計圖與施工之工法與程序等相關資料,也訪談到相關施工廠商之人員做進一步了解,建築之幾何條件也到現場親自丈量尺寸,盡量呈現真實也避免若干數據的失真。
浯江書院之材料性質部分,朱熹講堂部分梁柱為仿木RC構造,而朱子祠是屬於傳統大木構造。在浯江書院地下土壤部分,本研究對於金門的地質鑽孔資料做了許多蒐集與分析,並依據這些分析資料中的剪力波速相關數據,為此區域土層做地盤分類並選擇適當之地震輸入,如地震波的加速度設計反應譜等。梁柱部分本研究將其考慮為梁柱元素。在於基礎方面,本研究以靜力方法與動力方法檢核及分析其土壤之擾動區,亦作為Wolf倒截錐模式的適用性分析。
整體塑性鉸之形成順序與相關位置之追蹤方面,本研究採用非線性側推分析,並比較FEMA塑性鉸與NCREE塑性鉸在容量曲線之異同。接著進行非線性歷時反應分析,藉此了解最大地表加速度與結構物之間的反應。另外在破壞準則方面,建築物部分採用層間變位角去建立輕度、中度、嚴重、完全破壞等損害程度之準則;基礎部分則是採用基礎版之旋轉角與不均勻沉陷量去建立輕度、中度、嚴重、完全破壞等損害程度之準則。最後利用破壞準則建立相關之易損曲線,並以此曲線做為日後安全評估與是否需要結構補強判斷的指標與依據,並為金門地區提供相類似建築物相關災害評估之參考。

This study focuses on the development of the fragility curves of the near-fault earthquake in the Wujiang Academy, and discusses the safety assessment of its structure. Because the procedure of traditional construction will affect the structure’s behavior, so this study collected the relevant information of the design and construction of the Wujiang Academy. In addition, the intensive interviews with artisans were conducted to investigate the details of the construction. The geometric dimensions had been measured to verify the accuracy in the blueprint.
The lecture hall was constructed with the reinforced concrete beams and columns. Zhu Zi shrine was built with a wooden structure. We collected a lot of information on the geological drilling data of Kinmen to account for the soil medium of the Wujiang academy. This soil data was used to calculate the shear wave velocities. The site classification and the response spectra were adopted to select the ground accelerations compatible to the response spectra. The verification of the Wolf inverted cone model had been conducted for its validity.
To trace the formation order and the relative position of the plastic hinge, we used the nonlinear pushover analysis to achieve these. The comparison the similarities and differences between models of the FEMA plastic hinges and the NCREE plastic hinges in the capacity curves was employed. An extensive nonlinear time history analysis was performed to achieve the drift ratios of the structures. The damage criteria are adopted with HAZUS. This can be classified into different states of damage: slight damage, moderate damage, extensive damage, and complete damage.
Finally, we use the damage criterion to establish the relevant fragility curves. This fragility curves can be served as the basis of safety evaluation and retrofit strategy in Kinmen.

目錄
中文摘要 …………………………………………………………………………i
英文摘要 …………………………………………………………………………ii
誌謝 …………………………………………………………………………iii
目錄 …………………………………………………………………………iv
表目錄 …………………………………………………………………………vi
圖目錄 …………………………………………………………………………vii
符號表 …………………………………………………………………………xvi
第一章 緒論……………………………………………………………………1
1.1 研究動機與目的………………………………………………………1
1.2 研究方法………………………………………………………………6
1.3 文獻回顧………………………………………………………………8
1.4 論文架構………………………………………………………………12
第二章 浯江書院之概述………………………………………………………15
2.1 浯江書院的建築歷史與經歷…………………………………………15
2.2 建築物概述……………………………………………………………16
2.2.1 講堂仿木結構…………………………………………………………17
2.2.2 朱子祠大木結構………………………………………………………20
2.3 基礎與土壤之概述……………………………………………………24
第三章 浯江書院之地層分析…………………………………………………26
3.1 土層分析………………………………………………………………26
3.2 地盤分類………………………………………………………………29
3.3 土壤之參數評估………………………………………………………40
3.4 地層應力影響範圍之靜力分析………………………………………46
3.5 地層應力影響範圍之動態分析………………………………………51
第四章 浯江書院之模擬………………………………………………63
4.1 輸入地震…………………………………………………………63
4.2 建築物之模擬…………………………………………………………72
4.2.1 講堂仿木結構…………………………………………………………72
4.2.2 朱子祠大木結構………………………………………………………76
4.3 土壤與基礎之模擬……………………………………………………81
4.3.1 浯江書院Wolf倒截錐基礎模式……………………………………81
第五章 動態反應分析…………………………………………………………91
5.1 振態分析………………………………………………………………91
5.1.1 結構與土壤互制之振態分析…………………………………………92
5.1.2 講堂振態分析…………………………………………………………98
5.1.3 朱子祠振態分析………………………………………………………102
5.2 非線性側推分析……………………………………………107
5.2.1 講堂非線性側推分析…………………………………………………107
5.2.2 朱子祠非線性側推分析………………………………………………109
5.3 非線性歷時反應分析 ………………………………………111
5.3.1 講堂非線性歷時反應分析……………………………………………111
5.3.2 朱子祠非線性歷時反應分析…………………………………………116
第六章 建立易損曲線…………………………………………………………121
6.1 破壞準則………………………………………………………………121
6.2 易損曲線之理論………………………………………………………127
6.3 層間變位角……………………………………………………………132
6.4 建立浯江書院之易損曲線……………………………………………139
第七章 結論與建議……………………………………………………………147
7.1 結論與探討……………………………………………………………147
7.2 本研究之獨特性與貢獻………………………………………………150
7.3 未來研究之建議………………………………………………………150
參考文獻 ……………………………………………………………………152

參考文獻
中文文獻
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