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研究生: 蔡至禹
CHIH-YU TSAI
論文名稱: 以再生核近似法為基礎之震區地表加速度場建構方法-以台灣校舍耐震Web-GIS系統之應用為例
A RKPM-based Method for constructing the peak ground acceleration field of an earthquake-A case study for application in a Web-GIS for seismic information of school building in Taiwan
指導教授: 陳鴻銘
Hung-Ming Chen
口試委員: 葉勇凱
Yong-Kai She
謝佑明
You-Ming Hsieh
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: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 115
中文關鍵詞: RKPMPGAWeb-GIS校舍震損評估決策輔助
外文關鍵詞: RKPM, PGA, Web-GIS, School Buildings, seismic evaluation, decision
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  • 國家地震工程研究中心針對我國中小學校舍耐震評估與補強作業之E化輔助已建置了一校舍耐震資料庫,基於校舍管理上的權責、所受即時地震影響的程度與震災潛勢、以及校舍維護與防災等之相關決策,都與校舍之地理位置息息相關。因此本研究將結合Google Map API與校舍耐震資料庫,運用網路地理資訊系統(Web-GIS)的模式建立校舍耐震Web-GIS系統介面。而校舍耐震資料庫所儲存的資料多為校舍耐震能力面向的資料,對於校舍耐震的需求值面向資料則較為不足。現有推算震區其它位置地表加速度的方法是以衰減模式為主,本研究嘗試以再生核近似法(Reproducing Kernel Particle Method,RKPM)為基礎建構最大地表加速度場(Peak Ground Acceleration,PGA)之推估方法,此方法只需一組測站的紀錄即可即時地以內插計算推估出有相當準確度的震區地表加速度,本研究將其應用於校舍耐震Web-GIS系統介面,以推估校舍所承受即時地震之PGA值,並建置儲存校舍歷次受震記錄之校舍受震歷史資料庫。
    本系統依應用情境可分為即時與非即時之決策輔助。即時的決策輔助為針對使用者所輸入的地震即時以RKPM為基礎之震區地表加速度推估方法計算學校所承受之PGA值及震損評估,輔助決策者校舍維護及救災等工作。非即時的決策輔助則提供校舍耐震資料庫及校舍受震歷史資料庫的查詢,使決策者對校舍之耐震狀況與受震紀錄及潛勢能有統整的掌握。


    A database for seismic information of school buildings in Taiwan has been developed by National Center for Research on Earthquake Engineering. The database successfully supports the a seismic evaluation and retrofit process of school buildings in Taiwan electronically. Originally, the system interface of this database is based on text-based web form. Since the information and decision making applications of this database are highly related to geographic locations of school buildings, a Web-GIS interface for the database was developed in this study to visually present information and interact with users using Google Map API.
    On the other hand, the information maintained in this database mostly are belong to capability aspect in seismic resistance, whereas information related to demand aspect are relatively few. Therefore, this study developed a new approach to construct the peak ground acceleration field caused by an earthquake using Reproducing Kernel Particle Method (RKPM). This approach can efficiently estimate the ground acceleration of any specified location based on the earthquake records of a set of measuring stations. The performance of the proposed method was evaluated in this study. As an application case, the proposed approach was integrated into the aforementioned Web-GIS system to visually display the ground acceleration field and estimate the damage indexes of selected school buildings caused by any input earthquake for instant decision support on disaster relief. In addition, a database of historical ground acceleration records at each school in major earthquakes is established using the proposed method to be accessed for decision on a seismic evaluation and retrofit.

    論文摘要 I 目錄 IV 圖目錄 VII 第一章 緒論 1 1.1研究動機 1 1.2研究目的 2 1.3研究方法 3 1.4研究範圍 5 1.5論文架構 6 第二章 研究背景 7 2.1文獻回顧 7 2.1.1地理資訊系統 7 2.1.2地表加速度推估方法 9 2.1.3震損評估 11 2.1.4小結 12 2.2再生核近似法之數值方法 12 2.2.1再生核理論基礎 13 2.2.1.1再生條件推導 13 2.2.1.2連續再生核近似函數推導 14 2.2.1.3離散再生核近似函數推導 15 2.2.2權重函數之探討 19 2.3校舍耐震資料庫 21 2.4地震測站資料 23 2.4.1地震速報系統 23 2.4.2自由場強震站 26 2.4.3小結 29 2.5系統開發工具 30 2.5.1Google Map API 30 2.5.2AJAX 30 2.5.3XML 31 2.5.4JSON 32 2.5.5PHP 32 2.5.6關聯式資料庫 33 2.5.6.1ER model 33 2.4.6.2正規化 34 2.4.6.3SQL 34 2.4.7物件導向程式設計 34 2.4.7.1資料封裝 35 2.4.7.2繼承 35 2.4.7.3多型 35 第三章 系統需求分析與規劃 36 3.1以RKPM為基礎之震區PGA場推估方法 36 3.1.1應用RKPM於內插計算震區PGA場之特有處理程序 37 3.1.1.1震源地表加速度推估 37 3.1.1.2內插參考點之搜尋方式 38 3.1.1.3 決定推估點為內插或外插 39 3.1.2參數選定 40 3.1.2.1參數定義 40 3.1.2.2參數決定方式 44 3.2校舍受震歷史資料庫 46 3.2.1校舍受震歷史資料庫建置 46 3.2.2校舍受震歷史資料庫維護系統 47 3.3 地震等震度圖繪製 48 3.4校舍耐震評估指標 49 3.4.1初步評估Is值 50 3.4.2詳細評估CDR 52 3.4.3補強設計CDR 52 3.5校舍健檢履歷 52 3.6校舍耐震Web-GIS系統介面 55 3.6.1即時決策輔助模式 55 3.6.2非即時決策輔助模式 58 第四章 以RKPM為基礎之PGA推估方法 60 4.1以RKPM為基礎之PGA推估方法計算流程 60 4.2以RKPM為基礎之PGA推估方法參數決定計算 62 表4.2參數誤差統計表(續) 64 4.3以RKPM為基礎之PGA推估方法參數驗證 65 4.3.1 參數驗證 65 4.3.2實際勘災案例與推估結果比較 76 第五章 系統架構與實作 82 5.1以RKPM為基礎之PGA推估方法物件導向設計 84 5.1.1 Shape Function類別 84 5.1.2 Kernel類別 85 5.1.3 Base類別 85 5.1.4 Point類別 86 5.1.5 Evaluate類別 87 5.1.6 Matrix類別 87 5.2 Web-GIS網頁系統之運作機制 88 5.2.1以RKPM為基礎之震區PGA推估方法之運作機制 88 5.2.2校舍受震歷史資料庫維護系統之運作機制 89 5.2.3等震度圖繪製之運作機制 89 5.2.4校舍耐震評估指標計算之運作機制 90 5.2.5校舍健檢履歷之運作機制 91 5.2.6校舍耐震Web-GIS系統介面之運作機制 91 5.2.6.1即時決策輔助模式 92 5.2.6.2非即時決策輔助模式 93 第六章 系統使用範例 94 6.1即時決策輔助模式 94 6.1.1上傳地震紀錄 94 6.1.2縣市選取 96 6.1.3即時校舍受震資訊查詢 98 6.2非即時決策輔助模式 100 6.2.1縣市選擇 100 6.2.2校舍耐震資訊查詢 101 6.2.3校舍受震歷史資料庫維護系統 105 第七章 結論與未來展望 109 7.1結論 109 7.2未來展望 110 參考文獻 112

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