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研究生: 陳雅婷
YA-TING CHEN
論文名稱: 台灣中小學校舍結構耐震能力評估之研究
Seismic Assessment of Compulsory School Buildings in Taiwan
指導教授: 黃世建
none
口試委員: 林英俊
none
陳正誠
none
方一匡
none
林建宏
none
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: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 145
中文關鍵詞: 中小學校舍校舍資料庫耐震評估
外文關鍵詞: compulsory school buildings, data bank, seismic assessment
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  • 台灣地區近年來陸續發生大小不斷之地震,造成許多學校建築結構的震害。歷年來地震災損報告中顯示,低矮型鋼筋混凝土校舍是震損高危險群。為了瞭解台灣校舍之耐震能力,國家地震工程研究中心已完成全國公立中小學校舍耐震能力簡易調查,其已掌握約1萬多棟校舍結構之基本資料。
    本文擬以走廊型式、教室跨度以及樓層數等重要系統參數作為分類方法,以建立若干典型校舍模型。並藉助上述資料庫,對本文之典型校舍模型垂直構件性質予以定義。
    接下來將對校舍非韌性構件之側力行為作模擬,以進行簡易推垮分析,並以ATC-40作譜位移分析,以求得對應之崩塌地表加速度,希望瞭解台灣既有中小學校舍其耐震能力,是否能滿足規範之要求。
    最後將對此分析程序及所得結果作一比較及報告,以求能對台灣中小學校舍耐震能力能有進一步之瞭解。


    In recent years, several large earthquakes stroke Taiwan and caused severe damages of many school buildings. The recent reconnaissance reports revealed that the low-rise reinforced concrete school buildings were particularly vulnerable structures. To understand the seismic capacities of school buildings in Taiwan, the National Center for Research on Earthquake Engineering has finished the simple survey of seismic capacities of public compulsory school buildings, including basic structural information of almost 10 thousand school buildings.
    This study built several typical models of school building, which were classified based on some important parameters, such as the types of corridors, spans of the classroom, and the numbers of stories. The characteristics of vertical elements of typical models of school buildings were defined according to the above data base.
    Subsequently, the simulations of the load-deflection response of non-ductile elements were implemented to the simple push over analysis of school buildings, and the corresponding collapse peak ground motion could be obtained using the capacity spectrum analysis from ATC-40. The results of analysis of school buildings in Taiwan could be checked with current seismic codes to see whether they can meet the code requirements.
    Finally, the comparison between the processes of analysis and results were made to have an insight into the seismic capacities of compulsory school buildings in Taiwan.

    目錄 表索引 III 圖索引 V 第一章 緒論 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究內容與方法 1 第二章 文獻回顧 2.1 校舍勘災經驗與結構特性 3 2.2 中小學校舍耐震能力簡易調查資料庫 4 2.3 台南市中小學校舍資料庫 5 2.4 ATC-40結構耐震能力評估 7 2.5 現行規範對柱強度位移之相關規定 16 2.5.1強度相關規定 16 2.5.2位移相關規定 19 2.6 剪力型房屋耐震能力簡易評估方法 20 2.7 柱倒塌行為之研究 30 第三章 典型校舍之分類及相關性質之統計 3.1 典型校舍模型之建立 32 3.2 典型教室之特性統計 33 3.3 柱桿件性質之統計 34 3.4 柱軸力之分配 36 3.5 材料性質 37 第四章 剪力型房屋耐震能力之分析模型 4.1 柱桿件之傳力機制 40 4.2 柱桿件強度預測 45 4.3 柱桿件位移預測 50 4.4 柱桿件之側力位移曲線建立 57 第五章 典型校舍耐震能力之評估與討論 5.1 典型校舍柱之結構性質 62 5.2 懸臂走廊校舍耐震能力評估(考慮靜載重) 64 5.3 單邊走廊校舍耐震能力評估(考慮靜載重) 65 5.4 懸臂走廊校舍耐震能力評估(考慮靜載重及活載重) 67 5.5 12個典型校舍之耐震能力比較 68 5.6 分析與討論 69 第六章 結論與建議 6.1 結論 71 6.2 建議 72 符號說明 74 參考文獻 80 本文圖表 85 表索引 表2-1 遲滯阻尼修正因數 85 表5-1 校舍C32柱幾何與材料性質 86 表5-2 校舍C35柱幾何與材料性質 86 表5-3 校舍C22柱幾何與材料性質 87 表5-4 校舍C25柱幾何與材料性質 87 表5-5 校舍U32柱幾何與材料性質 88 表5-6 校舍U35柱幾何與材料性質 88 表5-7 校舍U22柱幾何與材料性質 89 表5-8 校舍U25柱幾何與材料性質 89 表5-9 校舍C32L柱幾何與材料性質 90 表5-10 校舍C35L柱幾何與材料性質 90 表5-11 校舍C22L柱幾何與材料性質 91 表5-12 校舍C25L柱幾何與材料性質 91 表5-13 校舍C32柱之結構性質 92 表5-14 校舍C35柱之結構性質 93 表5-15 校舍C22柱之結構性質 94 表5-16 校舍C25柱之結構性質 95 表5-17 校舍U32柱之結構性質 96 表5-18 校舍U35柱之結構性質 97 表5-19 校舍U22柱之結構性質 98 表5-20 校舍U25柱之結構性質 99 表5-21 校舍C32L柱之結構性質 100 表5-22 校舍C35L柱之結構性質 101 表5-23 校舍C22L柱之結構性質 102 表5-24 校舍C25L柱之結構性質 103 表5-25 校舍B32柱幾何與材料性質 104 表5-26 校舍B35柱幾何與材料性質 104 表5-27 校舍B22柱幾何與材料性質 105 表5-28 校舍B25柱幾何與材料性質 105 圖索引 圖2-1 中小學校舍簡易調查回收率之統計 106 圖2-2 ATC-40建議之耐震性能點求取法 106 圖2-3 簡化推垮分析計算流程 107 圖2-4 地震力豎向分配示意圖 108 圖2-5 遲滯阻尼之面積計算 108 圖2-6 雙線性遲滯迴圈之面積計算 108 圖2-7 遲滯阻尼修正係數與遲滯阻尼比關係圖 109 圖2-8 我國法規加速度震譜係數與基本振動週期關係圖 109 圖2-9 成大建築系建議之RC構架側力載重位移曲線 110 圖2-10 P-效應示意圖 110 圖2-11 雙曲率柱破壞發展過程 110 圖3-1 中小學校舍數量與建造年代之統計 111 圖3-2 校舍走廊型式示意圖 111 圖3-3 教室跨度型式示意圖 112 圖3-4 教室間數之統計 112 圖3-5 教室特性之統計 113 圖3-6 柱分類圖 114 圖3-7 梁深與窗台高度統計 114 圖3-8 長短柱示意圖 115 圖3-9 受側力影響之長短柱示意圖 115 圖3-10 全國中小學校舍柱於長向之深寬比 115 圖3-11 校舍柱主筋比之統計 116 圖3-12 柱主筋配置型式示意圖 116 圖3-13 隔間柱之配筋型式示意圖 116 圖3-14 校舍柱間距之統計 117 圖3-15 軸力分配示意圖 117 圖3-16 材料之強度統計 118 圖4-1 剪力型房屋示意圖 119 圖4-2 鋼筋混凝土之區域劃分 119 圖4-3 柱桿件之D、B區域劃分 119 圖4-4 對角壓桿與水平拉桿 120 圖4-5 剪力與軸力作用之莫爾圓示意圖 120 圖4-6 水平拉桿鋼筋有效面積之選取 120 圖4-7 垂直拉桿鋼筋有效面積之選取 121 圖4-8 B區域之壓拉桿模擬 121 圖4-9 柱之撓曲位移 122 圖4-10 莫耳位移諧和 122 圖4-11 軟化壓拉桿模型 123 圖4-12 鋼筋降伏後應變計算模式 123 圖4-13 柱之剪力位移 124 圖4-14 柱主筋滑移位移計算模型 124 圖4-15 柱桿件破壞模式之側力位移曲線示意圖 125 圖5-1 校舍C32柱桿件之側力位移曲線 126 圖5-2 校舍C35柱桿件之側力位移曲線 127 圖5-3 校舍C22柱桿件之側力位移曲線 128 圖5-4 校舍C25柱桿件之側力位移曲線 129 圖5-5 校舍C32之1F與整體結構側力位移曲線 130 圖5-6 校舍C35之1F與整體結構側力位移曲線 130 圖5-7 校舍C22之1F與整體結構側力位移曲線 131 圖5-8 校舍C25之1F與整體結構側力位移曲線 131 圖5-9 校舍C32破壞序列與1F側力位移曲線之關係 132 圖5-10 校舍U32柱桿件之側力位移曲線 133 圖5-11 校舍U35柱桿件之側力位移曲線 134 圖5-12 校舍U22柱桿件之側力位移曲線 135 圖5-13 校舍U25柱桿件之側力位移曲線 136 圖5-14 校舍U32之1F與整體結構側力位移曲線 137 圖5-15 校舍U35之1F與整體結構側力位移曲線 137 圖5-16 校舍U22之1F與整體結構側力位移曲線 138 圖5-17 校舍U25之1F與整體結構側力位移曲線 138 圖5-18 校舍C32L柱桿件之側力位移曲線 139 圖5-19 校舍C35L柱桿件之側力位移曲線 140 圖5-20 校舍C22L柱桿件之側力位移曲線 141 圖5-21 校舍C25L柱桿件之側力位移曲線 142 圖5-22 校舍C32L之1F與整體結構側力位移曲線 143 圖5-23 校舍C35L之1F與整體結構側力位移曲線 143 圖5-24 校舍C22L之1F與整體結構側力位移曲線 144 圖5-25 校舍C25L之1F與整體結構側力位移曲線 144 圖5-26 校舍一樓之柱量比統計 145 圖5-27 一樓桿件其強度之疊加性比較 145

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