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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:龔琬茜
研究生(外文):Wan-Chien Kung
論文名稱:非線性黏性阻尼器建築結構受近斷層地震作用之振動台試驗與分析
論文名稱(外文):Experimental and Analytical Study of a Structure with Supplemental Nonlinear Viscous Dampers Subject to Near-Fault Ground Motions
指導教授:黃尹男黃尹男引用關係
指導教授(外文):Yin-Nan Huang
口試日期:2017-07-19
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:189
中文關鍵詞:近斷層地震速度脈衝脈衝週期阻尼折減係數非線性液態黏性阻尼器
外文關鍵詞:near-fault ground motionvelocity pulsepulse perioddamping reduction factornonlinear viscous damper
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  減震系統的設計,常應用阻尼折減係數,其定義為單自由度結構5%阻尼比反應譜值與某目標阻尼比反應譜值之比。過去已有學者研究發現在近斷層地震作用下,阻尼折減係數和結構物之自然週期與近斷層地震脈衝週期之比值(T/Tp)有關,但現行規範之阻尼折減係數僅為阻尼比及結構週期之函數,並未特別考慮遠域與近斷層地震地表加速度歷時紀錄不同之特性。
  本研究以一座安裝非線性液態黏性阻尼器的三層樓立體抗彎鋼構架進行振動台試驗,進而驗證阻尼折減係數與T/Tp之相關性,並配合SAP2000結構程式軟體進行數值分析。測試用之鋼構架未安裝阻尼器時第一模態自然週期約1秒。試驗結果證實近斷層地震脈衝週期Tp與結構物週期之比值確實會影響阻尼器對結構反應的折減效果。對於第一模態主控之結構物,當結構物週期接近脈衝週期時,阻尼器會有較好的地震反應折減效果,最佳地震反應折減落在T/Tp介於0.7至0.9之間。
  Energy dissipation system is about a structure installed with dampers. These dampers raise the damping ratio and increase the energy dissipation capability of structure. In seismic design code, the damping reduction factor (DRF) is used to divide the 5% damped spectral value to obtain the spectral values corresponding to various damping ratios. Under the near-fault ground motion, the DRF has been discovered that it has a relationship with the vaule of T/Tp which is the ratio of natural period of a structure to the pulse period of near-fault ground motion.
  In order to proof the correlation between DRF and T/Tp, this study would perform shaking table tests on a three-story steel structure with supplemental nonlinear viscous dampers. The natural period of first mode of the test structure was around 1 seconds. In addition, numerical analysis used SAP2000 to compare with experimental results.
  The results show that T/Tp is an important parameter for DRF. When the T/Tp is close to 1, the dampers are more effective in reducing responses of displacement and acceleration. The range of T/Tp between 0.7 and 0.9 presents the most effective reduction.
誌謝 ………………………………………….………………………....………….i
摘要 ………………………………...…….....………………………….............iii
ABSTRACT ………………………………….…………………………...........v
目錄 ………………………...………….…………………………….............…vii
表目錄 ……………………………………...…..………………………….........xi
圖目錄 …………………………………….…….........………………………...xv
第一章 緒論 ……………………….…….…………...............……………..1
1.1 研究背景與目的 ……………………..……………………..…………..1
1.2 研究重點及內容 ……………………..………………………..………..2
1.3 論文結構 ……………………….……........………...............…………..2
第二章 文獻回顧 ……………………….…….…………………......……..3
2.1 前言 ……………………….……...……………...............………………..3
2.2 Somerville et al. (1997) ………….……...………....……………...3
2.3 Baker (2007) …………………….……...………………....………......4
2.4 Shahi and Baker (2014) …………….……...………..…………….7
2.5 台灣耐震設計規範 ……………………….……...……….....…….…..9
2.6 劉家仁(2015) ……………………….……...…………………….......10
2.7 游豐碩(2016) ……………………….……...…………………….......11
第三章 近斷層地震歷時之挑選與縮放 ……………......….……..25
3.1 試驗規劃階段之數值分析模型 …………….……...........……..25
3.2 近斷層地震歷時之挑選 ………………….......……………….…..26
3.3 近斷層地震歷時之縮放 …………………...……………….……..28
第四章 振動台試驗規劃 ……….……...……..............………….…..37
4.1 前言 ……………………….……...…………………...........................37
4.2 空構架之介紹 ……………………….……...…..….…………….......37
4.3 含阻尼器構架之介紹 ………………………..………………….…..38
4.4 地震模擬振動台 ……………………….……...……………….……..42
4.5 試驗感測計及佈設 ……………………….…..……………….……..42
4.6 試驗程序 ……………………….……...………..........…………….…..44
第五章 試驗結果與討論 ……………………….……..………...….…..63
5.1 前言 ……………………….……...……………………….............……..63
5.2 系統識別 ……………………….……...………………....…................63
5.3 結構物之基底剪力 ……………………….……...……..………..…..64
5.4 近斷層地震脈衝週期識別 ……………………….…...……….…..65
5.5 阻尼折減因子與近斷層地震脈衝週期之關係 ………….…..66
5.6 地震頻率影響結構物主控週期判定 ……………….……….…..67
5.7 試驗結果與游豐碩(2016)阻尼折減係數建議公式之比較.68
第六章 SAP2000數值模擬 ……………………….……......….….…..89
6.1 前言 ……………………….……...……………………………..........…..89
6.2 斜撐系統提供之側向勁度 ……………………….……...….……..89
6.3 模型修正 ……………………….……...…………….............….……..90
6.4 模擬結果與試驗結果之比較 …………………......……….……..92
6.5 提升最大地表速度至30 cm/s …………….……..……….……..94
第七章 結論與建議 ……………………….………………..……....…..115
7.1 結論 ……………………….……...…………...............…………..…...115
7.2 建議 ……………………….……...……………….....................……..116
參考文獻 ……………………….……..................……………….……..…..117
附錄A. 阻尼器性能測試程序 ....………….….........……….………....121
附錄B. 阻尼器試驗時出力與位移圖..…………….……….………....133
附錄C. 阻尼器試驗時出力與速度圖 .…………....……….………....143
附錄D. 對角斜撐裝置元件設計圖 ………………...…….…………....151
附錄E. 地表及各樓層X向加速度歷時 ……………....…………….....159
附錄F. 地表及各樓層X向位移歷時 …………………………….....169
附錄G. 使用各筆地震歷時系統識別結果 ……………………….....179
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