臺灣博碩士論文加值系統

隨著生活型態與建設發展，手機的使用率逐漸頻繁，電信鐵塔的設計與興建也日漸增多。電信鐵塔的設計，除了塔自身與天線、附屬設備等靜載重外，其載重考量主要是風力與地震力。目前國內有關風力的計算較為詳盡者有，蔡益超等於85年和鄭啟明等於91年之建築物風力規範之研究外；地震力方面，除了建築研究所86年版的建築物耐震設計規範外，之後有多位研究者對規範條文作修訂研究。而對於電信鐵塔的設計，目前僅知中華電信公司於86年曾出版設計規範，其對風力之計算較為詳盡，但對地震載重設計之提示較為粗略。
本論文乃針對上述電信鐵塔設計規範作進一步之研究，其中有關風力的設計，除了引用該設計規範外，並參考建築物風力規範的條文，而地震力的設計則引用86年版的建築物耐震設計規範設計條文，建立起一套適合於電信鐵塔設計的程序與步驟，其對風力與地震力的計算，步驟更簡單、扼要，但卻更合理、詳盡。最後，本文以一20 m之電信鐵塔設計案例來說明此設計之計算步驟，其中鋼結構設計依AISC-ASD89鋼結構設計規範，並用SAP2000程式軟體作結構計算和構件選用，以供國內電信鐵塔設計或研究者參考。

The design and construction of telecommunication towers are growing since the use and the need of cellular phones are increasing. In addition to dead loads like tower weight itself, antenna weight or accessory equipments weight, the loads concerned in a tower structural design are wind and earthquake loads. For the publications of wind load in Taiwan so far, there are Tsai in 1996 and Cheng in 2002 studying the wind force codes of building. For earthquake load, there are 1997 version of seismic design code by Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior, and several studies for revising this code. For telecom tower structural design, the only publication known so far is the telecom tower design codes by Chung-hwa Telecom Co. in 1997, which mainly focuses on the calculation of wind load, but not as much on earthquake load.
The thesis is a further study for this telecom tower design code. For wind load calculation, it also employs the above wind force codes of building. The earthquake load calculation is based on the above 1997 version of seismic design code. It is expected to establish a design process for telecom tower structure, which gives a more brief but comprehensive way for calculating wind and earthquake loads. Finally, a case of 20 meter telecom tower is used as an example to illustrate the design process, along which, the structural steel design is based on AISC-ASD89 structural codes and SAP2000 software is used to calculate and select the members of structure. Hopefully, it would help the designers and researchers of the telecom towers in Taiwan.

中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖索引 VI
表索引 VII
第1章 緒論 1
1-1前言 1
1-2文獻回顧與研究方法 2
第2章 電信鐵塔之設計 3
2-1構造和類型 3
2-2風載重和地震力 4
2-3風力之計算 5
2-3-1風速之垂直分佈 5
2-3-2風速與風壓之關係 7
2-3-3鐵塔設計流程 7
2-3-4順風向風力 8
2-3-5天線風力 13
2-3-6橫向風振與橫向風力 14
2-4地震力之計算 15
2-4-1頻率與振態 15
2-4-2振態之正交性 17
2-4-3台灣地區地震力規範 18
2-5構件規範與變形檢核 29
2-5-1鋼料容許應力 29
2-5-2塔架容許變位(drift)及天線扭轉角限度 34
第3章 實例分析(20公尺鐵塔) 46
3-1前言 46
3-2設計條件要求與程式基本假設 46
3-3風力計算 47
3-3-1順風向風力計算 47
3-3-2天線風力計算 49
3-3-3横向風力鎖定檢核 50
3-4地震力計算 50
3-5載重組合 52
3-6構件AISC-ASD89規範設計/檢核 53
3-7其他檢核 53
3-8風力與地震力載重組合之比較 54
第4章 結論與建議 59
參考文獻 61
附錄 64
附錄A 基本設計風速 64
附錄B 台灣地區震區畫分圖 68
附錄C 各類地盤正規化加速度反應譜係數 69
附錄D 結構系統韌性容量R 70
附錄E 塔架設計尺寸圖 71
附錄F 節點、桿件編號及桿件設計型號 81
附錄G 鐵塔振態圖 84
附錄H 桿件風力計算 87
附錄I 天線風力計算 89
附錄J 地震力計算 91
作者簡介 94

1. 內政部頒佈“鋼構造建築物鋼結構設計技術規範，(一)鋼結構容許應力設計法規範及解說”，營建雜誌社，1998年10月。
2. 內政部營建署頒佈，“建築物耐震設計規範及解說”，1997年。
3. 內政部營建署編輯委員會，“建築技術規則”，營建雜誌社，2002年元月。
4. 庄表中、梁以德、張佑啟，“結構隨機振動”，北京國防工業出版社，1993。
5. 交通部頒佈，“公路橋樑耐震設計規範”，幼獅文化事業公司，2000年4月7日交技(89)字第003577號。
6. 何依剛，“由建築物的動力特性探討地震力之豎向分配”，中華民國第四屆結構工程研討會論文集，台北，1998年9月。
7. 李森枏，“SAP2000入門與工程上之應用”，科技圖書，2002年11月。
8. 林世陞、劉明怡、朱佳仁、蔣偉寧，“台灣地區高樓結構設計規範風力與地震力控制之研究”，中華民國第五屆結構工程研討會論文集，台中，2000年8月。
9. 柯鎮洋、鄭凱文、宋嘉修，“通訊自立式鐵塔結構設計與施工考量”，中華民國第四屆結構工程研討會論文集，台北，1998年9月。
10. 涂長和，“石化工業廢氣燃燒塔鋼構支架之設計與施工”，中華民國第四屆結構工程研討會論文集，台北，1998年9月。
11. 陳正誠、陳正平，“鋼結構設計手冊(修訂版)，(容許應力設計法) (ASD) CSSE91-05”，結構工程學會，2004年2月。
12. 陳瑞華，“建築物風力規範研究之現況與展望”，中華民國第四屆結構工程研討會論文集，台北，1998年9月。
13. 張景鍾、李正儒，“結構工程可靠度分析”，眾光文化事業有限公司，2000年11月。
14. 葉祥海、呂良正、楊永斌，“以微震量測探討鋼構造建築物之基本振動周期及阻尼比”，內政部建築研究所研究計畫成果報告，2001年12月。
15. 蔡克銓、羅俊雄、葉超雄、蘇晴茂，“建築物耐震規範示範例之研擬及規範條文之修訂”，內政部建築研究所研究計畫成果報告，2003年元月。
16. 蔡益超、陳瑞華、項維邦，“建築物風力規範條文、解說及示範例之研訂”，內政部建築研究所研究計畫成果報告，1996年6月。
17. 劉樹賢，“耐震設計規範之探討”，中華民國第四屆結構工程研討會論文集，台北，1998年9月。
18. 鄭金國、蔡益超、宋杰祥， “電信鐵塔設計規範”，1997年9月。
19. 鄭啟明、吳重成、陳若華，“建築物風力規範之研究”，內政部建築研究所研究計畫成果報告，2002年12月。
20. 鄭蘩、陳生金、鄒本駒，“中日美建築結構物耐震設計實務之比較探討”，內政部建築研究所研究計畫成果報告，1996年6月。
21. 蕭江碧、葉超雄、羅俊雄、蔡克銓、葉祥海，“建築物耐震規範及解說之修訂研究”，內政部建築研究所，2000年11月。
22. Chopra, A. K., “Dynamics of Structures-Theory and Applications to Earthquake Engineering, Second Edition, Prantic Hall, Inc., 1995.
23. Clough, R. W. and Penzien, J., “Danamics of Structures”, McGraw-Hill, Inc., 1975.
24. Computer and Structures, Inc., “SAP2000 Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures, Steel Design Manual, Version 7.4”, Berkeley, California, USA, Revision May 2000.
25. Dyrbye, C. and Hansen, S. O., “Wind Loads on Structures”, John Wiley & Sons, Inc., 1996.
26. Salmon, C. G. and Johnson, J. E., “Steel Structures-Design and Behavior, Second Edition”, HARPER & ROW, PUBLISHERS, New York, USA, 1980.
27. Simiu, E. and Scanlan, R. H., “Wind Effects on Structures, Fundamentals and Applications to Design, Third Edition,” John Wiley & Sons, Inc., 1996.