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研究生: 林震亞
Jen-Ya Lin
論文名稱: 整合自動建模技術與分散式運算之區域地震災損模擬
Integration of Automatic Model Generation and Distributed Computing for Regional Earthquake Damage Simulation
指導教授: 陳鴻銘
Hung-Ming Chen
口試委員: 林主潔
Chu-Chieh Lin
蔡幸致
Hsing-Chih Tsai
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: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 98
中文關鍵詞: 區域震災模擬自動建模分散式運算
外文關鍵詞: Earthquake Damage Simulation, Automatic Modeling, Distributed Computing
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台灣位於環太平洋地震帶上,隨時都受到地震的威脅,所以地震災害評估與模擬是我國重要的研究課題之一。目前地震災損評估系統功能涵蓋的範圍大致包括地震災害潛勢分析、結構物損害、經濟損失等,由於評估的範圍與層面多廣泛而使得需計算處理的結構物數量多而複雜,因此對於結構物的耐震能力之計算方式,主要均是採將結構物依用途與型式分類再對各類結構取樣分析後所統計迴歸而得的參數化公式,此實屬於概略性的簡化分析模擬,另建築物損害評估所提供之結果多以結構物破壞機率為主較缺乏各結構物損害的詳細細節。因此本研究嘗試提出基於結構數值分析之區域震災模擬模式,針對評估區域內所有規則性結構物分別予以最詳細的非線性數值模擬來求得其耐震能力,以期能提供詳細的評估資訊與更精準的評估結果,惟大量結構物之建模與分析是需要大量人力與計算力且耗時的工作,需能自動化且有效率地完成方為可行。
由於近年來電腦計算力之大幅提升與基於結構物屬性參數自動化建造數值模型技術之提出,本研究整合自動建模之技術與分散式運算以達成上述之詳細區域地震災損模擬成果,以校舍為例,藉由自動建模技術來產生評估區域內各結構物的分析數值模型,以取代耗費人力與時間的人工建模,並使用分散式運算來解決大量結構物分析所需的計算力,由於各結構物之分析工作各自高度獨立,可自動化地分散並行處理完成以提升效率。此一區域震損模擬模式預計將能基於較詳細且個別化的結構分析提供更精確且擬真實的評估。


This study proposed a mode for earthquake damage simulation of an area based on full numerical analysis. A detailed nonlinear analytical model is built for each building in the area to obtain its aseismic capability by numerical simulation. More detailed and realistic results are expected in the proposed mode. However, a simulated area usually consists of a large number of buildings. Their modeling and analysis are sure to be a labor-intensive and time-consuming work. This study adopted and integrated automatic modeling and distributed computing to realize the proposed mode. First, automatic modeling of all building in a simulated area is achieved by using a structural component model database, which collects various structural component models addressing various structural details. Since the handling of structural component modeling can be provided by querying the proposed database, the nonlinear analytical models of all buildings can be built automatically with each building data, such as the geometrical, topological and material properties, provided in a structural format. Afterward, since the numerical analyses of all building models are independent to each other, all the building models are analyzed in parallel by being distributed to a cluster of computer.

論文摘要 I 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 VIII 符號列表 IX 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 3 1.3 研究方法 7 1.4 研究範圍 8 1.5 論文架構 9 第二章 研究背景 11 2.1 文獻回顧 11 2.2 非線性推垮分析 13 2.3 基於側推分析之震損評估模擬 14 2.3.1 能耐曲線 14 2.3.2 ADRS座標轉換 16 2.3.3 耐震需求曲線 18 2.3.4 功能績效點(Performance Point) 20 2.3.5 易損性曲線 24 2.4 使用開發技術 26 2.4.1 PHP 26 2.4.2 Java 26 2.4.3 關聯式資料庫 27 2.4.3.1 ER model 27 2.4.3.2 正規化 28 2.4.3.3 SQL 28 2.4.4 物件導向程式設計 29 2.4.4.1 資料封裝 29 2.4.4.2 繼承 29 2.4.4.3 多型 29 2.4.5 XML 30 第三章 系統功能需求分析與規劃 31 3.1 自動化建立模型 31 3.1.1 結構物屬性資料庫 34 3.1.2 結構構件非線性模型庫 36 3.1.3 程式自動化建立分析模型 39 3.2 分散式運算 43 3.2.1 伺服端之資料派遣模式 45 3.2.2 伺服端之分析處理模式 48 3.3 結構物震損模擬 50 3.4 使用者介面 55 第四章 系統架構與實作 59 4.1 使用者介面與自動建模 59 4.2 分散式運算 62 4.3 結構物震損評估模擬 66 第五章 系統使用範例 71 5.1 選擇校舍 71 5.2 選擇構件模型 74 5.3 選擇並設定構件模型 75 5.4 震損模擬 77 第六章 結論與未來展望 85 6.1 結論 85 6.2 未來展望 86 參考文獻 89

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