臺灣博碩士論文加值系統

本研究基於軟體 Ansys Workbench 15 、Ansys APDL、C語言對建築物結構的分析，試著在建築結構幾何模型中改變結構與使用的鋼材，找到建築的最好的耐震強度。
首先以Ansys進行建模、耐震分析，將其結果擷取至自動化程式中進行最佳化分析，而其中最佳化分析將運用微分演算法帶入其程式語言。

This study showed the analyzations on the software: Ansys Workbench 15 , Ansys APDL, Language C of steel Structure. Find the best seismic intensity of the building.
This study will be presenting the analyzation models on the optimum programs on building’s anti-seismic capability. First, this study will start off from working on Ansys with building models and anti-seismic analyzing. Secondly, the result will be taken to the automatic program for optimization analyzing. Lastly, the analyzation will be taken into program language by genetic algorithm.

誌 謝…………………………………………………………………………i
中文摘要…………………………………………………………………….ii
Abstract ……………………………………………………………………..iii
目錄…………………………………………………………………………iv
圖目錄………………………………………………………………………ix
第一章 緒論
1.1研究動機與目的 .……………………………………………….....1
1.2文獻探討…………………………………………………...……..1
1.2.1鋼筋混凝土結構………………………………………...…...2
1.2.2鋼骨結構……………………………………………...……...3
1.2.3鋼骨混凝土結構…………………………………..………....4
1.2.4複合材料……………………………………………………..5
1.2.5 最佳化………………………………………….……............7
1.2.6 演算法……………………………………………..…….…..8
1.2.7 改良微分演算法……………………………………..……..10
1.3研究目的……………………………………………………..…..11
1.4論文架構與概.…………………………………….…………....11
第二章 ANSYS軟件介紹
2.1簡介………………………………………………………..…....12
2.2有限元素法軟件…………………….………………………….13
2.3有限元素法……………………………………………………..17
2.4有限元素法於分析中的流程………………………………......18
2.5自動建模………………………………………………..............18
　　2.6網格化…………………………………………………………..18
　　2.7靜力分析………………………………………………………..19
　　2.8瞬態分析…………………………………………………….….19
　　2.9最佳化…………………………………………………………..19

第三章　建築分析設計與模擬
　　3.1簡介……………………………………………………….……..20
3.2 APDL建模………………………………………………….....21
3.2.1 設定材料性質………………………………………….......21
3.2.2 鋼骨……………………………………………………..….22
　　 3.2.3鋼骨規範…………………………………………………23
　　 3.2.4 SN鋼骨化學性質介紹………………………………......24
3.3材料設定代碼………………………………………..…….....25
3.4 建模座標參數………………………………………………..26
3.4.1靜態結構分析……………………………………………30
3.4.2 動態分析………………………………………………...32
3.5 建物結構(斜撐)……………………………………………...36
3.5.1靜力分析…………………………………………………37
3.5.2動態分析(斜撐)………………………………………….39
3.6 WORKBENCH建模…………………………………………42
3.6.1 應用複合鋼材之材料性質……………………………...44
3.6.2 鋼骨結構靜態分析……………………………………...45
3.6.3鋼骨動態分析……………………………………………47
3.6.4 響應譜分析……………………………………………...50
3.6.4.1 鋼筋混凝土結構……………………………………50
3.6.4.2鋼骨結構(SN400)…………………………………...52
3.6.4鋼骨結構(A36)………………………… …………….54
3.7本章小結…………………………………………………….56

第四章 微分演算法
4.1 簡介…………………………………………………………58
4.2微分演算法的基本架構…………………………………….58
4.2.1個體種族初始化………………………………………..59
4.2.2突變機制……………………………………………......59
4.2.3交配機制………………………………………………..60
4.2.4評估與選擇……………………………………………..61
4.2.5終止條件………………………………………………..62
4.3微分演算法參數…………………………………………….63
4.3.1個體數…………………………………………………..63
4.3.2權重值…………………………………………………..63
4.3.3交配率…………………………………………………..64
4.4結構最佳化測試………………………………………………….65
4.4.1微分演算法干擾公式………………………………………..66
4.5評估與選擇尋找最佳解………………………………………….67
4.6設定終止條件……………………………………………………68
4.7改良微分演算法…………………………………………………69
4.7.1二進制突變機制…………………………………………….70
4.7.2定義建物架構……………………………………………….70
4.7.3定義斜撐…………………………………………………….72
4.7.4定義演算法參數…………………………………………….73
4.7.5產生干擾向量……………………………………………….73
4.7.6交配機制…………………………………………………….75
4.7.7選擇與評估………………………………………………….76
4.8 CFRP碳纖維高分子材料補強鋼筋混凝土…………………….77
4.8.1 CFRP高分子碳纖維材料…………………………………..78
4.8.2 CFRP高分子碳纖維材料物理性質………………………..78
4.8.3 CFRP高分子碳纖維材料補強原理………………………..80
4.9最佳化分析CFRP鋼筋混凝土…………………………………82

第五章 結論與未來展望
5.1結論……………………………………………………...….85
5.2未來展望…………………………………………………….86
參考文獻……………………………………………………………...87
附錄…………………………………………………………………...92

[1] 張淑謙， ’’ANSYS Workbench 15.0有限元分析從入門到精通” ，2014.9。
[2] 張淑謙 ，” ANSYS 15.0有限元分析從入門到精通” ，2014.8。
[3] 中華民國地震工程學會耐震補強委員會， ”鋼筋混凝土建築物補強及修復參考圖說及解說” ，2015.12。
[4] 東和鋼鐵，”鋼材規範” ，2006.4。
[5] 李明君，“碳纖維貼片補強混凝土構件之耐久性能測試研究” ，2001.8。[6] 曾中慶， “應用ANSYS有限元素軟體於最佳化設計題
”，2013.3。
[7] 中華民國結構工程學會、中國土木水利工程學會、中華民國地震學會、台灣省結構工程技師公會、新北勢結構工程技師公會、國家地震工程研究中心，”鋼造建築耐震設計技術手冊”，2015.12。
[8] 曾科穎, “改良微分演化法於結構最佳化 ”, 博士論文, 機械工程
研究所, 大同大學, 2010.
[9]Rainer S,Kenneth P,’’Minimizing the real functions of the ICEC’ 96 contest by DE’’,IEEE Evolutionary Computation Conference, Nagoya ,Japan,824-844,1996
[10] 高耀東、劉學杰、何建霞，“ANSYS Workbench 機械工程應用精華50例(第三版)”，2011.5。
[11 ] 財團法人中興工程顧問社、中國土木水利工程學會混凝土工程委員會，“混凝土工程設計規範之應用”，2011.11。
[12] 高山峯夫、田村和夫、池田芳樹，“簡單搞懂耐震制震隔震”，2015.7。
[13] 謝仰泰，“3D圖解建築技術規則建築設計施工編”，2016.1。
[14] A. Melani R.K.khare R.P.Dhakal J.B.Mander.Seismic risk assessment of low RC frame structure.Structures 5 (2016) 13-22
[15]Xilin Lu ,Jingjing Wang ,Fuwen Zhang.Seismic collapse simulation of spatial RC frame structures.Computers and Structures 119(2013)140-154
[16]E.Pavan Kumar,A.Naresh,M.Nagajyothi,M.Rajasekhar. Earthquake Analysis of Multi Storied Residential Building – A Case Study.Journal of Engineering Research and Applications (2014) 59-64
[17] S.Dilipan Bose,S.Aravindan.Seismic Analysis of Indoor Auditorium.International Journal of Scientific & Engineering Research,Volume5,Issue4,(2014)ISSN 2229-5518
[18] S. Bryant, M. Jain, C. Lifgren, I.Martynenko,Response of a Shear Frame under Seismic Excitation
[19]Fardis, Michael N. (2010). “Advances in Performance-Based Earthquake Engineering” Prentice Hall, Englewood Cliffs, N.J.
[20] Chopra, Anil K. (2007). “Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering” Pearson Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ
[21] Priestley M.J.N. and M.J.Kowalaky, (December, 2000). "Direct Displacement-Based seismic Design of Concrete Buildings."Bulletin, New Zealand National Society for Earthquake Engineering, 33(4), 421-444.
[22] Durrani A. J. and J. K. Wight (1985). "Behavior of Interior
Beam-to-Column Connections Under Earthquake-Type Loading." ACI Structural Journal, 82(3),343-349.
[23]. F. Ye, M. Wang and Y.Z. Wang (2008) “Static and seismic response analysis of double stone masonry arch dam,”World Earthquake Engineering, 24(3):146-149.
[24] Z.K.LI, Y.J. Guo and F.Y. Zhao (2011) “Three-dimensional finite element analysis of stone masonry dam in Fowan reservoir,” Chinese Journal of Water Resources and Power, 29(7):61-63
[25] L.J. Ma, X.L. Chong and H.L. Liang (2010) “Analysis of concrete arch dam on complicated foundation by three-dimensional nonlinear finite element method,”Hydroelectric Energy, 28(4):75-77.
[26] Q.X. Cao, Z.P. Hu and K. Xiong (2012) “Study on anti-seismic design of Wudongde high arch dam” Chinese Journal of Yangtze River, 43(11): 20-24.
[27] Patel Sanket Bharat, Shivprakash B Barve, Sandeep G Thorat and Samata S Mujumdar,Design and Analysis of Anti-vibration mount for G+3 Elevator, International Journal of Current Engineering and Technology(2014) ISSN 2277 - 4106
[28] Pampanin, S., C. Christopoulos and M. J. Nigel Priestley
2003. “Performance-Based Seismic Response of Frame Structures
Including Residual Deformations. Part II: Multi-Degree of
Freedom Systems” Journal of Earthquake Engineering Vol.7(1): 119-14
[29]陳啟中，建築結構系統(2009)，ISBN 978-957-705-383-1
[30]江長育，搭配擾動策略之差分演化演算法
[31]李維平、簡璟尉、蔡宛庭，改變突變權重的差分進化演算法，Journal of Advanced Engineering Vol 6, No.4, pp. 255-261 / October 2011.
[32] 李有豐、國立台北科技大學，CFRP 補強混凝土結構物技術規範， 2003