臺灣博碩士論文加值系統

1999年集集大地震造成臺灣傳統木構造嚴重受損，其中疊斗式木構造係以點金柱、楹仔、通、束、雞舌、斗栱及瓜筒等構件透過榫接方式搭接，其接頭種類眾多且型式複雜，使得目前實務上的耐震分析僅著重於檢討磚牆的強度，或是將構件接合處全部視為鉸接，而忽略或低估了各半剛性接點的受力狀態，以致分析結果無法準確反應實際行為。另外，傳統大木構架在震後若僅有局部構件受損，一般不會立即以解體方式維修，而是達一定年限後才會進行大規模修護，因此需要以臨時加固受損構件的方式維持構架的耐震性能，避免構架在大修前再次遭遇地震等而加劇損壞程度，本研究內容主要包含結構分析及補強技術研究兩大部分。
結構分析的部分，本研究以旋轉彈簧模擬疊斗式木構造中各類型半剛性接點受彎之結構行為，藉由過去文獻推導之力學評估公式計算出各旋轉彈簧的旋轉剛度及降伏轉角，同時以結構分析軟體OpenSees建立疊斗式木構造的數值模型，與前人實驗成果比對後，進行靜態側推分析及動態歷時分析，地震歷時則以遠域地震以及近斷層地震輸入。由分析結果可得出以下結論：(1)數值分析與過去實驗成果之遲滯迴圈比對結果相當吻合，說明本研究之數值模擬具一定的準確性及可靠性；(2)疊斗式木構造在不同類型的地震作用下，以近斷層地震造成的損傷最嚴重；(3)各半剛性接點處以柱回復力、柱通接點、承壓塊及束端旋轉彈簧等對整體結構的耐震性能貢獻最大。
補強技術研究的部分，本研究以符合文化資產保存原則且具高強度之壓縮木竹釘作為補強材，並以部分抗壓試驗及抗剪試驗測試其承受軸向力、剪力及彎矩等載重的性能。試驗結果顯示，以壓縮木釘補強的部分抗壓試體在初始剛度及降伏強度均有提升，且降伏後強度持續上升，其承壓性能表現最佳；而針對抗剪強度及後續穩定性而言，則是以壓縮竹釘補強的試體有最佳補強效果。

The 1999 Chi-Chi earthquake seriously damaged Taiwanese traditional historic timber buildings including the Dieh-Dou type timber frame. To exam the mechanism and seismic performance of Dieh-Dou timber frame, several experimental studies have been conducted, but most of them focus on the local components instead of the global behavior. On the other hand, the damaged members weaken its structural capacity, and won't be replaced before the major maintenance, making the timber frame exposed in seismic risk. Thus, an appropriate reinforcement is needed. This study aims to provide practical methods and advice for the structure analysis and reinforcement technique of Dieh-Dou timber frame.
For structural analysis, rotational springs are adopted to simulate the flexural behavior of semi-rigid joints. The rotational stiffness and yielding rotation angle of each rotational spring are calculated by mechanical formulas derived from previous researches. Numerical models of Dieh-Dou timber frames are established by using OpenSees software, and the pushover analysis and time history analysis are carried out after the models meet a good agreement with test results. Analysis results show that numerical models are quite consistent with the past experimental results, indicating that the numerical simulation has certain accuracy and reliability.
For reinforcement technique, compressed wood and compressed bamboo are used because of its high strength mechanical property. Bearing and shear resisting performance of wood nails and bamboo nails are evaluated by tests. Test results show that specimens reinforced with wood nails and bamboo nails have the best reinforcing performance in partial compression test and shear test respectively.

摘要 I
Extended Abstract III
誌謝 XI
目錄 XIII
表目錄 XVII
圖目錄 XXI
符號表 XXVII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法與流程 5
1.3 文獻回顧 7
1.3.1 疊斗式木構造構法及震損調查 7
1.3.2 木材力學行為 9
1.3.3 應用自攻螺絲補強 15
1.3.4 熱壓木材機械性質 16
第二章 疊斗式木構造型式與修護概況調查統計 17
2.1 調查目的 17
2.2 調查對象 19
2.3 調查方法 21
2.4 調查結果彙整與分析 23
2.4.1 空間組構型式 26
2.4.2 木構件修護概況 31
2.5 小結 38
第三章 疊斗式木構造結構分析 39
3.1 前言 39
3.2 數值模型之建構與基本設定 39
3.2.1 彈性桿件設定 40
3.2.2 旋轉彈簧設定 41
3.2.3 阻尼比設定 49
3.3 數值模型與實驗結果比較 50
3.3.1 前步口斗栱組靜態與動態試驗 50
3.3.2 屋架振動台試驗 53
3.3.3 完整棟架反覆加載試驗 55
3.4 三通五瓜棟架數值模型 57
3.4.1 棟架尺寸設計 57
3.4.2 屋頂載重及質量計算 60
3.4.3 輸入地震波 62
3.4.4 無步口三通五瓜棟架動態分析結果 65
3.4.5 有步口三通五瓜棟架動態分析結果 73
3.4.6 有無步口棟架分析結果比較 82
3.5 數值模型簡化 87
3.5.1 無步口棟架各接點旋轉彈簧之貢獻 87
3.5.2 有步口棟架各接點旋轉彈簧之貢獻 89
3.5.3 彈簧簡化之數值模型比較 91
3.6 小結 93
第四章 補強加固技術 95
4.1 前言 95
4.2 基本材料性質 96
4.2.1 壓縮木竹材製作過程與機械性質 96
4.2.2 傳統竹釘製作過程與機械性質 102
4.2.3 補強材基本材料性質 103
4.3 部分抗壓試驗 105
4.3.1 試體尺寸與試驗規劃 105
4.3.2 試驗裝置與加載歷程 107
4.3.3 破壞紀錄 108
4.3.4 試驗結果 109
4.4 抗剪試驗 111
4.4.1 試體尺寸與試驗規劃 111
4.4.2 試驗裝置與加載歷程 113
4.4.3 破壞紀錄 113
4.4.4 試驗結果 114
4.5 小結 117
第五章 結論與建議 119
5.1 結論 119
5.2 建議 120
參考文獻 121
附錄A 疊斗式木構造型式與修護概況調查資料 127
A.1 空間組構型式調查資料 127
A.2 木構件修護概況調查資料 138
附錄B 補強性能試驗 169
B.1 部分抗壓試驗結果 169
B.2 抗剪試驗破壞紀錄 171

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