側推分析於耐震能力分析研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	陳政予 CHENG-YU CHEN
論文名稱：	側推分析於耐震能力分析研究 An Investigation on the Seismic Assessment by Using Push-Over Analysis
指導教授：	潘誠平 Chan-Ping Pan
口試委員:	郭瑞芳 Juei-Fang Kuo 鄭蘩 VAN JENG
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 營建工程系 Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年：	2005
畢業學年度：	94
語文別：	英文
論文頁數：	99
中文關鍵詞：	韌性、塑性角、非線性分析、側推分析、耐震評估
外文關鍵詞：	Plastic Hinges, Nonlinear Analysis, Push-Over Analysis, Ductility, Earthquake Estimation
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側推分析於耐震能力分析研究

研究生：陳政予
指導教授：潘誠平教授
時間：93年12月

論文摘要

側推分析是性能設計法與耐震影響評估的重要依據，現今已有如ETABS及SAP2000等套裝軟體提供此類之分析程式。本文改變了套裝軟體需預先指定塑鉸的分析方式，改為程式內部判定塑鉸的形成位置與時機，結構內之任一斷面皆可產生非線性行為，待破壞發生後再改採塑鉸模式及內力的釋放。
老舊建築物由於設計或施工的許多因素，常常無法達到預期的韌性需求，其耐震能力也相對的降低許多，然而現今耐震評估法偏重以強度評估耐震能力，高估老舊建築物的韌性容量；因此本文利用自行發展的非線性側推程式來進行分析，並探討建物之耐震能力，同時可計算得到相關的韌性參數。
關鍵字：側推分析、非線性分析、塑性角、韌性、耐震評估。

An Investigation on the Seismic Assessment by Using Push-Over Analysis

Thesis Advisor ：Chan-Ping Pan
Graduate Student ：Cheng-Yu Chen

ABSTRACT

Push-over analysis is the basic method for performance design and earthquake estimation. The existing packages like ETABS and SAP2000 have included the push-over analysis. However, the plastic hinges have to be assigned before execution. The program developed in this study has improved this point. The nonlinear behavior can be assumed in every section. The plastic hinges are assumed in the destroyed sections. Certain section forces should be released during this procedure.
The seismic resistance of RC buildings might reduce from poor detaiings or bad construction. The behavior of buildings can`t achieve the expected ductility. Current seismic assessment methods emphasis on the strength and may overestimate the ductile capacity of poor buildings. Therefore, the developed push-over nonlinear analysis program is suggested for seismic assessment. Also, several ductility factors are calculated.

Keyword：Push-Over Analysis, Nonlinear Analysis, Plastic Hinges, Ductility
Earthquake Estimation

目  錄
目  錄………………………………………………………………… I
圖目錄………………………………………………………………… V
表目錄…………………………………………………………………VII

第 1 章  緒論………………………………………………………  1
  1.1  前言…………………………………………………………  1
  1.2  文獻回顧………………………………………………………2
  1.3  研究目的………………………………………………………4
  1.4  研究內容………………………………………………………5
第 2 章  國內外鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法介紹與比較  6
  2.1  前言…………………………………………………………  6
  2.2  鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法之詳細評估法………  7
     2.2.1  詳細評估法目的……………………………………… 7
     2.2.2  詳細評估法架構……………………………………… 7
     2.2.3  建築物彈性地震分析………………………………… 9
     2.2.4  梁柱構材破壞模式與韌性比分析…………………… 10
       2.2.4.1  梁柱斷面降伏之彎矩強度……………………… 10
       2.2.4.2  梁柱斷面之剪力強度…………………………… 10
       2.2.4.3  韌性容量之修正………………………………… 11
       2.2.4.4  單根梁和柱破壞模式與韌性比………………… 14
       2.2.4.5  節點梁柱破壞模式與承擔之剪力及韌性……… 16
     2.2.5  建築物之耐震能力…………………………………… 20
       2.2.5.1  各半層降伏地表加速度與韌性容量…………… 20
       2.2.5.2  各半層之崩塌地表加速度與耐震能力………… 22
       2.2.5.3  結構體現有缺陷評估…………………………… 23
     2.2.6  耐震能力不足標準…………………………………… 23
  2.3  ATC-40耐震評估法介紹……………………………………  24
  2.4  ATC-40耐震評估架構………………………………………  25
     2.4.1  性能目標……………………………………………… 25
     2.4.2  ATC-40容量震譜法…………………………………   26
  2.5  ATC-40 耐震評估法之流程………………………………   27
     2.5.1  結構物之彈性反應譜………………………………… 27
     2.5.2  容量曲線……………………………………………… 28
     2.5.3  ADRS格式……………………………………………… 29
     2.5.4  需求譜之折減………………………………………… 30
     2.5.5  求取性能點…………………………………………… 32
     2.5.6  檢核…………………………………………………… 34
  2.6  ATC-40耐震評估法和國內耐震評估法之比較……………  35
第 3 章  新側推分析程式的發展……………………………………42
  3.1  側推分析概述…………………………………………………42
     3.1.1  側推理論分析簡介…………………………………… 42
  3.2  側推分析工具程式之發展…………………………………  43
     3.2.1  前言…………………………………………………… 43
     3.2.2  力量控制與位移控制………………………………… 44
       3.2.2.1  力量控制分析…………………………………… 44
       3.2.2.2  位移控制分析…………………………………… 44
  3.3  構架破壞模式的預測………………………………………  45
  3.4  側推分析工具程式的特性…………………………………  46
  3.5  側推分析工具程式的分析流程……………………………  47
  3.6  側推分析例題………………………………………………  48
     3.6.1  例題一………………………………………………   48
     3.6.2  例題二………………………………………………   49
     3.6.3  例題三………………………………………………   49
     3.6.4  例題四………………………………………………   50
     3.6.5  小結…………………………………………………   55


第 4 章  新側推分析程式於國內耐震評估參數之應用……………56
  4.1  前言……………………………………………………………56
  4.2  側推工具程式的塑鉸設定特性………………………………56
     4.2.1  側推工具程式的塑鉸設定之優點…………………… 57
  4.3  材料、構件及構架之韌性……………………………………58
     4.3.1  鋼筋混凝土結構之韌性行為………………………… 58
     4.3.2  曲率韌性因子………………………………………… 59
     4.3.3  建築物的位移韌性因子……………………………… 60
     4.3.4  起始降伏地震力放大係數…………………………… 62
  4.4  破壞模式的判定和檢核……………………………………  63
     4.4.1  判斷強柱弱樑的機制………………………………   63
     4.4.2  層間變位角的檢核…………………………………… 64
     4.4.3  極限層剪力強度之檢核……………………………… 65
第 5 章  結論與建議………………………………………………  66
  5.1  結論…………………………………………………………  66
  5.2  建議…………………………………………………………  68
參考文獻  …………………………………………………………… 70


圖目錄
圖2.1  耐震評估架構………………………………………………  73
圖2.2  構件軸力-彎矩交互影響曲線……………………………… 74
圖2.3  構件撓曲彎矩強度達到前產生剪力破壞…………………  74
圖2.4  構件彎矩降伏發生但未達韌性容量rR code 前之剪力破壞… 75
圖2.5  構件韌性容量達rRcode 之彎矩降伏破壞…………………… 75
圖2.6  梁柱節點破壞模式分析之流程……………………………  76
圖2.7  現行耐震評估建築物耐震能力計算………………………  77
圖2.8  ATC-40 容量震譜法流程圖………………………………… 78
圖2.9  阻尼比5%彈性反應譜……………………………………… 79
圖2.10  容量與需求曲線轉換為ADRS 格式示意圖……………… 80
圖2.11  阻尼對反應譜折減之推導………………………………… 81
圖2.12  ED 的能量消散圖…………………………………………… 81
圖2.13  彈性設計需求譜折減暨性能績效點示意圖……………… 82
圖2.14  等面積法雙線性化………………………………………… 83
圖2.15  ATC-40 B 法……………………………………………… 83
圖2.16  主要構件性能水準示意圖………………………………… 84
圖2.17 次要構件性能水準示意圖…………………………………  84
圖3.1  構件非線性彎矩-曲率圖…………………………………… 85
圖3.2  例題一結構模型…………………………………………… 85
圖3.3  例題一倒塌前的塑鉸分佈………………………………… 86
圖3.4  例題二結構模型…………………………………………… 86
圖3.5  例題二倒塌前的塑鉸分佈………………………………… 86
圖3.6  例題三結構模型…………………………………………… 87
圖3.7  例題三倒塌前的塑鉸分佈………………………………… 87
圖3.8  例題四結構模型…………………………………………… 88
圖3.9  例題四倒塌前的塑鉸分佈………………………………… 88
圖3.10 例題四平面圖……………………………………………… 89
圖3.11 例題四斷面配筋圖………………………………………… 89
圖4.1  建築物受到地震側力作用下，其力量與位移的曲線…… 90
圖4.2  梁柱端的彎矩示意圖……………………………………… 90







表目錄
表2.1  斷層種類………………………………………………………91
表2.2  近斷層因子NA 與 NV………………………………………… 91
表2.3  震區係數Z…………………………………………………… 91
表2.4  地震設計水準E……………………………………………… 91
表2.5  震力係數C A 值………………………………………………92
表2.6  震力係數C V 值………………………………………………92
表2.7  結構行為種類分類表…………………………………………92
表2.8  阻尼修正因子κ對照表………………………………………93
表2.9  最小容許SRA 與SRV 表………………………………………93
表2.10 ATC-40 規範中樓層最大層間變位角之限制……………… 93
表2.11 混凝土梁桿件於各性能水準中之塑性轉角限制值…………94
表2.12 混凝土柱桿件於各性能水準中之塑性轉角限制值…………95
表3.1  例題一的分析結果……………………………………………96
表3.2  例題二的分析結果……………………………………………97
表3.3  例題三的分析結果……………………………………………98
表3.4  例題四的分析結果……………………………………………99

                                

參考文獻
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