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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林煜衡
研究生(外文):Yu-Heng Lin
論文名稱:鋼筋混凝土結構物排除軟弱層之簡易設計方法
論文名稱(外文):A Simple Method to Eliminate the Deficiency of the Soft Story for Reinforced Concrete Buildings
指導教授:黃世建黃世建引用關係
口試委員:鍾立來杜怡萱
口試日期:2018-06-12
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:2018
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:289
中文關鍵詞:軟弱層資料庫豎向構材剪力強度初步評估
相關次數:
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歷年勘災經驗顯示,許多於地震中發生嚴重倒塌之建築物,係由於其在一樓多為公共開放空間,使用上為求寬敞明亮,常有牆體打通及樓層挑高之情形;二樓以上在使用上則常為私密住宅,具有大量之隔間牆及隔戶牆。上述情形造成一樓之柱牆量明顯低於其上樓層,建築物因而在一樓形成軟弱底層,倒塌風險大大提高。
為使人民之居住安全有所改善,建築物中具有軟弱層之特性者,應對於柱牆量明顯不足之樓層進行補強,提升樓層抵抗側力之強度與勁度,進而排除軟弱層破壞之不利因子。根據初步評估之概念,建築物的耐震能力係由豎向構材所貢獻,因此進行補強設計之關鍵即在於對豎向構材抗側力特性的了解。現有初評方法多以校舍為背景發展而來,但考量校舍與住宅具有不同之結構特性,其認定之豎向構材與耐震能力的關係,可能不適用於住宅。因此為使本研究能適用於各類建築物,將藉由臺灣RC建築物資料庫進行大量統計,得到各類豎向構材之尺寸,而後利用側力位移曲線分析求得各類豎向構材之平均單位面積抗側力強度與強度參與係數,以此建立出樓層剪力強度與勁度的評估公式,最後提出適用於RC建築物的排除軟弱層簡易補強設計方法。本研究並利用提出的樓層剪力強度評估公式對資料庫中之建築物進行耐震能力初步評估的應用,並與現有方法進行比較。
The experience of seismic reconnaissance shows that many buildings severely collapsed in the earthquake due to the walls removed and the story height increased on the first story for the purpose of spaciousness and brightness. Besides, the second and upper stories were often used to be private residence with large numbers of partition walls. The above situation caused the areas of columns and walls of the first story to be significantly lower than the upper stories, and the building thus formed a soft story on the ground floor, with the risk of collapse greatly increased.
In order to improve the safety of people''s living, the soft story with obviously insufficient vertical members in the building should be retrofitted to improve the lateral strength and stiffness, so that the deficiency of the soft story can be eliminated. According to the concept of the seismic preliminary evaluation method, the seismic capacity of the building is contributed by the vertical members, so the key to the retrofit design lies in the understanding of the lateral force characteristics of the vertical members. The existing methods of preliminary evaluation are mostly based on school buildings. However, considering the different structural characteristics of school buildings and residential buildings, the relationship between the vertical members and the seismic capacity may not be applicable to residential buildings. Therefore, in order to make this study applicable to various types of buildings, a large number of statistics will be carried out based on Taiwan''s RC building database to acquire the dimensions of various types of vertical members. Then the lateral force displacement curve analysis will be used to obtain the average lateral strength per unit area and strength participation coefficient for the vertical members. And the evaluation formula of the story shear strength and stiffness is established. Finally, a simple retrofit design method to eliminate the deficiency of the soft story for the RC buildings is proposed. This study also uses the proposed evaluation formula of the story shear strength to apply the seismic preliminary evaluation to the buildings in the database and the comparison with the existing methods will be carried out.
目錄
表目錄 V
圖目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究內容與方法 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 耐震能力初步評估之相關文獻 5
2.1.1 日本耐震診斷基準 5
2.1.2 Hassan and Sozen之研究 7
2.1.3 許茂雄等人之研究 7
2.1.4 邱聰智之研究 10
2.1.5 國震中心校舍初步評估法 13
2.2 豎向構材之側力位移曲線 15
2.2.1 柱之側力位移曲線 16
2.2.2 RC牆之側力位移曲線 21
2.2.3 磚牆之側力位移曲線 25
2.3 臺灣RC建築物資料庫 28
2.3.1 臺灣典型街屋建築結構資料庫 29
2.3.2 2016美濃地震震損建物資料庫 29
2.3.3 2018花蓮地震震損建物資料庫 30
第三章 簡易設計方法之開發 31
3.1 豎向構材尺寸之統計 31
3.1.1 低矮型建築之統計 31
3.1.2 中高型建築之統計 33
3.2 豎向構材之平均單位面積抗側力強度 35
3.2.1 低矮型建築之分析 35
3.2.2 中高型建築之分析 38
3.2.3 結果整理 40
3.3 豎向構材之強度參與係數 40
3.3.1 低矮型建築之分析 41
3.3.2 中高型建築之分析 42
3.3.3 結果整理 43
3.4 樓層強度之簡易評估 44
3.4.1 牆量之等值轉換 44
3.4.2 樓層剪力強度評估公式 45
3.5 排除軟弱層之簡易設計 47
3.5.1 弱層之檢核 48
3.5.2 軟層之檢核 49
3.6 小結 50
第四章 排除軟弱層之應用例 53
4.1 設計流程 53
4.2 十二層樓住商混合大樓 54
4.3 七層樓住宅大樓 58
4.4 六層樓住宅大樓 61
第五章 於初步評估之應用 65
5.1 簡介 65
5.2 初步評估方法之推導 66
5.2.1 結構物耐震需求 67
5.2.2 結構物耐震容量 68
5.2.3 結構物耐震指標 69
5.3 震損資料庫之驗證 70
5.3.1 資料庫參數之說明 70
5.3.2 初步評估之結果 72
5.4 與快速評估之比較 74
5.4.1 方法之比較 75
5.4.2 快速評估之結果 76
5.4.3 初評與快評結果之比較 78
5.5 與國外方法之比較 82
5.5.1 柱牆量指標之權重係數 83
5.5.2 柱牆量指標之安全門檻值 84
5.5.3 柱牆量指標於震損資料庫之應用與比較 85
第六章 結論與建議 91
6.1 結論 91
6.2 建議 95
參考文獻 97
[1]王仁佐、王修賢、江宏偉、江奇融、李柏翰、李翼安、沈文成、林凡茹、林旺春、林哲民、林沛暘、林瑞良、洪曉慧、柴駿甫、郭俊翔、翁樸文、張毓文、許尚逸、陳俊仲、游忠翰、黃郁惟、黃雋彥、曾柏翰、楊卓諺、楊炫智、趙書賢、劉佳泓、盧志杰、賴姿妤、蕭輔沛、蘇進國、王于愷、林子傑、凃昭伃、姚昭智,「2018年2月6日花蓮地震勘災報告」,國家地震工程研究中心報告,NCREE-18-005,臺北,2018年3月。
[2]羅俊雄、鍾立來、黃炯憲、鄧崇任、葉錦勳、張順益、簡文郁、柴駿甫、劉季宇、廖文義、李政寬、黃富國、鄧慰先、翁作新、張國鎮、黃震興,「集集地震初步勘查報告」,國家地震工程研究中心報告,NCREE-99-027,臺北,1999年10月。
[3]蔡萬來,「九二一集集大地震建築物破壞分析與對策(第三版)」,蔡萬來,2014年。
[4]羅俊雄、許茂雄、鄧世雄、藍百圻、陳奕信,「921集集大地震街屋震害原因分析與災區現行補強措施檢討」,國家地震工程研究中心研究報告,NCREE-02-035,臺北,2002年12月。
[5]蘇耕立,「臺灣中小學校舍結構耐震能力初步評估方法之探討」,國立臺灣大學土木工程學系,碩士論文,臺北,2008年7月。
[6]宋嘉誠、邱聰智、黃世建,「臺灣中小學校舍結構耐震安全柱量比之研究」,國家地震工程研究中心報告,NCREE-13-031,臺北,2013年12月。
[7]中國土木水利工程學會,「混凝土工程設計規範與解說(土木401-100)」,科技圖書股份有限公司,臺北,2011年10月。
[8]許茂雄、郭心怡、鄧世雄,「九二一集集大地震後續短期研究-學校建築與沿街店鋪住宅耐震能力快速診斷與設計方法研究」,國家地震工程研究中心研究報告,NCREE-00-020,臺北,2000年10月。
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[10]許丁友、鍾立來、廖文義、邱建國、簡文郁、周德光,「國民中小學典型校舍耐震能力初步評估法」,國家地震工程研究中心報告,NCREE-03-049,臺北,2003年12月。
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[13]Chiou T. C., Tu Y. S., Shen W. C., Weng P. W., Hwang S. J., and Chung L. L., “Seismic preliminary evaluation of low-rise residential buildings in Taiwan,” 6ACEE 2016: Marco Polo Plaza Cebu, Cebu City, Philippines. Paper No. SS8.
[14]Chiou, T. C., Hwang, S. J., Chung, L. L., Tu, Y. S., Shen, W. C., and Weng, P. W., “Preliminary seismic assessment of low-rise reinforced concrete buildings in Taiwan,” 16WCEE 2017, Santiago, Chile, Paper No. 2977 2017.
[15]內政部營建署,「建築物耐震設計規範及解說」,內政部,臺北,2011年。
[16]蔡益超,「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估及推廣」,內政部建築研究所,臺北,1999年。
[17]沈文成、翁樸文、李翼安、黃世建,「鋼筋混凝土柱受剪破壞之耐震性能評估」,準備中。
[18]Li, Y. A., Weng, P. W., and Hwang, S. J., “Seismic Performance of RC Intermediate Short Columns Failed in Shear,” ACI Structural Journal, 2018, in peer review.
[19]蕭輔沛、鍾立來、葉勇凱、簡文郁、沈文成、邱聰智、周德光、趙宜峰、翁樸文、楊耀昇、涂耀賢、柴駿甫、黃世建,「校舍結構耐震評估與補強技術手冊第三版」,國家地震工程研究中心研究報告,NCREE-13-023,臺北,2013年12月。
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[21]ACI Committee 318, "Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14) and Commentary (ACI 318R-14)," American Concrete Institute (ACI), Farmington Hills, Mich., 2014, 519 pp.
[22]Hwang, S. J., Tsai, R. J., Lam, W. K., and Moehle, J. P., "Simplification of Softened Strut-and-Tie Model for Strength Prediction of Discontinuity Regions," ACI Structural Journal, Vol. 114, No. 5, 2017, pp. 1239-1248.
[23]Thürlimann, B., "Shear Strength of Reinforced and Prestressed Concrete-CEB Approach," ACI Special Publication, SP 59-6, 1979, pp. 93-116.
[24]Li, Y. A. and Hwang, S. J., "Prediction of Lateral Load Displacement Curves for Reinforced Concrete Short Columns Failed in Shear," Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 143, No. 2, 2017.
[25]Elwood, K. J. and Moehle, J. P., “Axial Capacity Model for Shear Damaged Columns,” ACI Structural Journal, Vol. 102, No. 4, 2005, pp. 578-587.
[26]Elwood, K. J. and Moehle, J. P., “Drift Capacity of Reinforced Concrete Columns with Light Transverse Reinforcement,” Earthquake Spectra, Vol. 21, No. 1, 2005, pp. 71-89.
[27]Weng, P. W., Li, Y. A., Tu, Y. S., and Hwang, S. J., “Prediction of the Lateral Load-Displacement Curves for Reinforced Concrete Squat Walls Failing in Shear,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 143, No. 10, 2017.
[28]Paulay, T., and Priestley, M. J. N., “Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings,” John Wiley & Sons, Inc., New York, 744 pp., 1992.
[29]Chiou, T.C., Hwang, S.J., Tu, Y.H., Tu, Y.S., "A simplified assessment model of masonry infill piers," Brick and Block Masonry: Proceedings of the 16th International Brick and Block Masonry Conference, Padova, Italy., 2016, pp. 1163-1171.
[30]Chiou, T.C., Tu, Y.H., Tu, Y.S., Chung, L.L., Huang, C.T., "Verification on Seismic Assessment Model of Masonry Infill with Openings," The 10th Australasian Masonry Conference, Sydney, Australia, Paper No. 26, 2018.
[31]FEMA 356, "Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings," Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C., 2000.
[32]ASTM C1314-14, "Standard Test Method for Compressive Strength of Masonry Prisms," ASTM International, West Conshohocken, PA, 2014.
[33]邱聰智、翁樸文、沈文成、葉勇凱、鍾立來、黃世建,「台灣典型街屋建築結構資料庫」,國家地震工程研究中心研究報告,NCREE-14-006,臺北,2014年3月。
[34]邱聰智、翁樸文、沈文成、何郁姍、黃世建、鍾立來,「2016美濃地震台南市震損建物資料庫」,國家地震工程研究中心研究報告,NCREE-18-004,臺北,2018年3月。
[35]邱聰智、黃李暉、翁樸文、何郁姍、王上康、黃世建、鍾立來、葉錦勳,「2016美濃地震玉井區建築物普查暨震損建物資料庫」,國家地震工程研究中心研究報告,NCREE-18-003,臺北,2018年3月。
[36]國家地震工程研究中心、普渡大學「20160206美濃地震震損建物資料庫」, https://www.ncree.org/recce/20160206/,臺北,2018年。
[37]邱聰智、何郁姍、翁樸文、沈文成,「20180206花蓮地震震損建物資料庫」, https://www.ncree.org/recce/20180206/,臺北,2018年。
[38]內政部營建署,「建築物磚構造設計及施工規範」,營建雜誌社,臺北,2007年。
[39]內政部營建署,「建築技術規則」,內政部,臺北,2013年。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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