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研究生: 賴宜昌
Yi-chang Lai
論文名稱: 高層建築最佳設計風速之決定與敏感性分析
Sensitivity Analyses of the Optimal Design Wind Speed of a Tall Building
指導教授: 陳瑞華
Rwey-hua Cherng
口試委員: 鄭蘩
Van Jeng
黃慶東
Ching-tung Huang
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: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 100
中文關鍵詞: 可靠度反應曲面重點取樣生命週期成本敏感性
外文關鍵詞: Reliability, Response surface, Importance sampling, Life cycle cost, Sensitivity
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  • 本研究結合生命週期內各成本與可靠度分析,求出一高層建築物的最佳設計風速,並探討參數變異性對最佳設計風速的影響。所謂最佳設計風速除了符合安全性及舒適度的要求外,也使生命週期總成本最低;其中以層間變位角做為安全性指標,以頂層加速度作為舒適度指標。本研究在執行可靠度分析時,以快速積分法同時考慮隨機過程及隨機變數的不確定性,結合蒙地卡羅模擬及首次超越理論求解層間變位角超越機率;結合重點取樣法、反應曲面法及隨機振動尖峰理論求解頂層加速度超越機率;透過調整反應曲面尺度及重點取樣密度,可提升超越機率準確性及收斂性。本研究先在各項不易決定的參數為標準情況時,求解最佳設計風速,接著觀察不同參數組合如何影響最佳設計風速。其中,目標可靠度、自然頻率與風力控制構件成本比例對最佳設計風速對最佳設計風速的影響較其它參數顯著,其中又以目標可靠度最敏感。


    This research combines the concepts of Life Cycle Cost (LCC) and Reliability analysis, to determine optimal design wind speed of the tall building, and discuss the influence of some parameters to the optimal design wind speed. The optimal design wind speed is the wind speed that, both reliability constraints about safety and comfort are satisfied, and the expected LCC is minimized. This research combines Monte Carlo simulation, fast integration method and first passage theory to determine the failure probability(drift ratio), and combines importance sampling method, fast integration method, response surface method and Shinozuka's theory to determine the failure probability(top acceleration), considering the uncertainties of random variables and random processes. In this research, it is found that the optimal design wind speed is more sensitive to target reliability indices, natural frequencies and the wind-controlled member cost ratio than other parameters, especially to the target reliability indices.

    目錄 目錄 I 表目錄 IV 圖目錄 VI 第1章 緒論 1 1.1 研究動機及目的 1 1.2 研究目的與架構 1 第2章 建築物隨機振動反應 3 2.1 結構分析模式 3 2.2 外力的隨機過程特性 4 2.3 反應的隨機振動特性 5 第3章 層間變位角條件超越機率 8 3.1 極限狀態定義 8 3.2 首次超越理論 9 第4章 頂層加速度條件超越機率 11 4.1 極限狀態定義 11 4.2 隨機振動尖峰理論 12 第5章 時變可靠度分析 14 5.1 隨機變數之不確定性 14 5.2 快速積分法 15 5.3 層間變位角超越機率 16 5.4 頂層加速度超越機率 16 5.4.1 反應曲面法 17 5.4.2 重點取樣法 19 5.4.3 反應曲面法與重點取樣法的結合 20 第6章 考慮高層建築物耐風生命週期總成本的最佳設計風速 23 6.1 建築物生命週期總成本架構 23 6.2 建築物初始成本估計 25 6.3 建築物損失成本估計 26 6.4 目標建築物的最佳設計風速 28 6.4.1 設計風速對結構性質及成本的影響 29 6.4.2 可靠度限制式的制定 31 6.4.3 時層間變位角超越機率求解 32 6.4.4 時頂層加速度超越機率求解 32 6.4.5 生命週期成本之估計 35 6.4.6 最佳設計風速求解 36 第7章 敏感性分析 61 7.1 、 與 對 的影響 61 7.2 、 、 及 對 的影響 62 7.2.1 與 對 的敏感性分析 62 7.2.2 對 的敏感性分析 63 7.2.3 對 的敏感性分析 64 7.3 、 、 與 對 的聯合影響 64 第8章 結論與建議 82 8.1 結論 82 8.2 建議 83 參考文獻 84

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    無法下載圖示 全文公開日期 2019/01/17 (校內網路)
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