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研究生: 許少瓏
Shao-Lung Hsu
論文名稱: 新偏心斜撐對結構耐震行為之影響
Seismic Performance of Structure With New Eccentrically Braced Frames
指導教授: 鄭 蘩
Van jeng
口試委員: 黃慶東
Ching-Tung Huang
陳瑞華
Rwey-Hua Cherng
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: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 147
中文關鍵詞: 抗彎矩構架同心構架偏心斜撐
外文關鍵詞: Moment Resisting Frames, concentrically Braced Frames, Eccentrically Braced Frames
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  • 偏心支撐鋼框架(EBSF)被廣泛用於高的初始勁度和消能,降低地震荷載和位移。然而,連桿梁為了消散能量可能會導致嚴重損害到梁和相鄰的地板,並導致複雜和昂貴的維修。新EBSF採用一個單獨的短梁,期望避免以前的樓層損壞,並增加更多的減震效果。
    本研究為探討新偏心斜撐的耐震行為的表現,使用SAP2000動力歷時分析和靜力側推分析。研究的參數是:(1)15個地震輸入(2)地震倍數5倍(3)3種不同樓層的結構(5,10,20層)(4)3種不同的結構類型(EBSF,抗彎矩構架,同心斜撐構架)。由此產生的基底剪力和位移進行了比較和討論。

    主要研究成果如下:
    1.新偏心斜撐之平均樓層偏移隨著地震倍數增大而變大,地震倍數越大平均樓層偏移增加越快;新偏心斜撐之基底剪力與地震倍數大約成線性關係。
    2.新偏心斜撐之平均樓層位移不論在5層樓,10層樓,20層樓結構物,曲線相似且數值相近;新偏心斜撐之基底剪力在5層樓最大、20層樓最小。
    3.新偏心斜撐與其他2構架相比後可得知在中小型地震效果不好,地震越大效果越佳。
    4.新偏心斜撐與其他2構架相比後可得知在5樓時,偏心斜撐的平均樓層位移及基底剪力折減率為最高,效果最好。而樓層越高,最大平均樓層位移及基底剪力的折減率會越少,效果降低。
    5.新偏心斜撐構架可有效減小抗彎矩構架過大的平均樓層偏移;及有效減小同心斜撐過大的基底剪力。


    The Eccentricity Braced Steel Frames (EBSF) are widely used for its high initial stiffness and energy dissipation and the resulting lower earthquake loading and displacement. However, the using of the girder as the energy dissipation element may cause severe damage to the girder and adjacent floor, and therefore result complex and expensive repairing latter after. The new proposed EBSF adopts a separate energy dissipation element other than the girder, therefore avoiding the previous handicap and gaining more flexibility on designing the damping effect.

    This study investigates the performance of seismic behavior of the new EBSF. The dynamic time history analysis and static push over analysis are implemented by using SAP2000. The parameter studied are (1) 15 earthquake inputs (2) 5 seismic intensities (3) 3 different story structures (5, 10, 20 stories) (4) 3 different structure types (EBSF, moment resistance frame, concentricity frame). The resulting base shear and displacement are compared and discussed.

    The results from this limited study are:
    1.Average storey drift in the new eccentric bracing frames increased faster with large earthquake magnitudes. And the base shear and earthquake intensity were approximately in a linear relationship.
    2.For the new eccentric bracing frames were similar the curves and values of the average storey drift in 5 storey, 10 storey, 20 storey. The base shear was maximum in 5 storey and minimum in 20 storey.
    3.Comparing to other two frames, the new eccentric bracing frame performance better at large intensity.
    4.Average storey drift and base shear reduction rate was best for EBSF compared to other two frames. Otherwise, as the storey increasing, the effect is reduced.
    5.The new eccentric braced frame could effectively reduce the average storey drift comparingto the moment resisting frames, and in the same time it could reduce the base shear comparing to the concentric braced frame.

    論文摘要 I 圖目錄 VIIII 表目錄 X 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2研究方法及內容 2 1.2.1研究方法 2 1.2.2研究內容 2 1.4文獻回顧: 3 第二章鋼結構構架系統形式介紹 5 2.1前言 5 2.2抗彎矩構架系統(Moment Resisting Frames ,MRF) 5 2.2.1簡介 5 2.2.2普通抗彎矩構架系統(Ordinary Moment Frame,OMF) 6 2.2.3部分韌性抗彎矩構架(Intermediate Moment Frame, IMF) 6 2.2.4特殊抗彎矩構架系統(Special Moment Frame,SMF) 7 2.3特殊同心斜撐構架系統(Special concentrically Braced Frames,SCBF) 7 2.4偏心斜撐構架系統(Eccentrically Braced Frames,EBF) 8 2.5自訂之新偏心斜撐系統 10 2.5.1簡介 10 2.5.2計算短梁長度 11 2.5.3連桿梁尺寸抽換 12 2.6低降伏強度鋼板剪力牆系統 12 2.7 分析軟體SAP2000之介紹 13 2.7.1簡介 13 2.7.2 SAP2000所含之元素 14 2.4.3 分析類型 15 第三章非線性側推分析及耐震評估 19 3.1前言 19 3.2消能桿件(連桿梁)之模擬 20 3.2.1位移控制做側推分析之方法 20 3.2.2塑鉸性質 22 3.2.3 連桿梁與斜撐改變尺寸 22 3.2.4層間剪力與連桿梁消能關係 23 第四章 動力歷時分析 25 4.1前言: 25 4.2 分析方法 25 4.2.1輸入地震力大小 25 4.2.2分析方法 26 4.3 分析結果 26 4.3.1 EL centro地震分析結果 26 4.3.2 15種地震數據分析結果比較 28 第五章非線性動力歷時分析之與其他類型構架比較 31 5.1選擇相比較的構架類型 31 5.2分析方法 32 5.2.1輸入地震力大小 32 5.2.2分析方法 32 5.3分析結果 33 5.3.1 5層樓3種類型結構物之比較 33 5.3.2多樓層三種類型結構物EL centro地震作用下比較 34 5.3.3多樓層三種類型結構物15種地震作用下比較 36 第六章結論與建議 41 6.1結論與研究成果 41 6.2建議 42 參考文獻 44 附錄一 單層樓結構細部介紹 122 附錄二 五層樓結構及消能裝置細部介紹 123 附錄三 十層樓結構及消能裝置細部介紹 125 附錄四 二十層樓結構及消能裝置細部介紹 127

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    【2】內政部,「鋼結構極限設計法」,2010
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    【11】 蔡青宜,「實尺寸兩層特殊同心斜撐鋼構架試驗與分析研究」, 國立台灣大學土木工程學系碩士論文,2008
    【12】施彥光,「加勁阻尼構架位移控制設計程序的研究」,國立中央大學土木工程學系碩士論文,2008

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