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研究生: 吳念娟
Nian-Juan Wu
論文名稱: 房屋結構之黏性阻尼器阻尼係數分配法比較
Comparison of Distribution Methods for Damping Coefficients of Viscous Dampers to Buildings
指導教授: 黃震興
Jenn-Shin Hwang
口試委員: 歐昱辰
Yu-Chen Ou
宋裕祺
Yu-Chi Sung
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: 189
中文關鍵詞: 黏性阻尼器阻尼係數分配法線性阻尼器
外文關鍵詞: Distribution Methods for Damping Coefficients of, Damping Coefficients, Viscous Dampers
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  • 近年來,使用黏性阻尼器作為減震設施,以降低地震對結構造成破壞之技術已逐漸純熟。雖然NEHRP 2000規範(FEMA 368、FEMA369)已公布發行,但對於減震控制基本設計方面主要還是參照NEHRP 1997規範(FEMA 273、FEMA274)。FEMA273、FEMA274規範僅針對結構整體等效阻尼比加以規定,但沒有詳細說明阻尼係數C值於結構系統中之分配方法,類神經網路等方法也許能得到較精確的數據,但使用方式繁複且不具明確的設計公式,對工程師而言並沒有實質的工程效用,經濟性較低。本研究提出一分配方式,雖不是最佳化,但其經濟效益與實用性較高。
    過去研究已有推導阻尼器之阻尼係數依彈性應變能及樓層剪力作分配的理論,並與常用之平均分配法作比較,本研究將更進一步針對結構整體等效阻尼比的設計目標,推導阻尼器之阻尼係數分配理論,本研究探討之主要內容包括推導:(1)阻尼係數依平均分配法作分配(2)阻尼係數依樓層剪力作分配(3)阻尼係數依彈性應變能分配於全部樓層(4)阻尼係數依彈性應變能分配於部分樓層等四種阻尼器之阻尼係數分配方法並將之運用於三種結構形式:(1)規則型結構(2)立面不規則-勁度不規則之軟層(弱層)結構(3)立面不規則-勁度不連續之Setback Building。本文將以SAP2000N進行動態分析,比較結構物使用不同阻尼係數方式分配方法所造成各樓層反應之差異性。
    本研究結果顯示,三種結構物依四種阻尼器之阻尼係數分配方法控制下,所造成之樓層反應(樓層相對位移、層間變位角)皆差異不大,對於結構有一定的程度的減震效益。若從經濟層面進行探討,阻尼係數依彈性應變能分配於部分樓層的阻尼器配置數量大幅減少,且其總阻尼出力也是四種方法中最小,使用此法分配阻尼係數較經濟。


    The design of viscous damper has been following the FEMA specifications and MCEER reports according to the desired added damping ratio to the building structures. According to the formula, the total added damping coefficient of viscous dampers is determined. However, there exists limited information regarding the vertical distribution of the total damping coefficient of the viscous dampers along the height of the building. In the study, a distribution method based on the elastic strain energy method has been derived. The existing methods such as uniform distribution, distributions based on story shear and lateral story stiffness are compared when these methods are applied to regular building structures and vertically irregular building structures. Based on the study, the proposed distribution method are more Ecomomic and efficient than other distribution methods considering the total number of dampers used and the response control of structures.

    摘要 I Abstract III 誌謝 V 目錄 VII 表索引 XI 圖索引 XIX 第一章 緒論 1 1.1 研究背景及目的 1 1.2 研究重點與內容 2 第二章 含黏性阻尼器減震結構之設計理論 4 2.1 前言 4 2.2 液態黏性阻尼器之介紹及力學性質 4 2.2.1 液態黏性阻尼器之介紹 4 2.2.2 液態黏性阻尼器之力學性質 4 2.3 現今含液態黏性阻尼器結構之等效阻尼比 6 2.3.1 結構系統中各桿件所貢獻之阻尼比 6 2.3.2 黏性阻尼器所提供之阻尼比 8 2.3.3 含黏性阻尼系統結構之有效阻尼比 9 2.3.4 含線性黏性阻尼器之有效阻尼比 10 2.3.5 含非線性黏性阻尼器之有效阻尼比 13 2.3.6 液態黏性阻尼器之設計 16 2.3.6.1 線性黏性阻尼器之設計 17 2.3.6.2 非線性黏性阻尼器之設計 17 第三章 線性黏性阻尼器阻尼係數之分配理論 19 3.1 設計構想 19 3.2 設計公式推導 20 3.2.1 阻尼係數平均分配 20 3.2.2 阻尼係數依樓層層間剪力作分配 21 3.2.3 阻尼係數依樓層彈性應變能作分配 24 3.2.3.1 全樓層分配 24 3.2.3.2 部分樓層分配 28 第四章 構架模型之設計 32 4.1 規則型結構 32 4.1.1 規則型結構耐震靜力分析 32 4.1.2 規則型結構阻尼系統之設計 35 4.1.2.1 阻尼係數平均分配 36 4.1.2.2 阻尼係數依樓層層間剪力作分配 36 4.1.2.3 阻尼係數依樓層彈性應變能作分配 37 4.1.2.3.1 全樓層分配 37 4.1.2.3.2 部分樓層分配 37 4.2 具軟層之結構 37 4.2.1 具軟層之結構耐震靜力分析 38 4.2.2 具軟層之結構阻尼系統之設計 41 4.2.2.1 阻尼係數平均分配 41 4.2.2.2 阻尼係數依樓層層間剪力作分配 41 4.2.2.3 阻尼係數依樓層彈性應變能作分配 42 4.2.2.3.1 全樓層分配 42 4.2.2.3.2 部分樓層分配 42 4.3 Setback Building 42 4.3.1 Setback Building耐震靜力分析 43 4.3.2 Setback Building阻尼系統之設計 45 4.3.2.1 阻尼係數平均分配 46 4.3.2.2 阻尼係數依樓層層間剪力作分配 46 4.3.2.3 阻尼係數依樓層彈性應變能作分配 46 4.3.2.3.1 全樓層分配 46 4.3.2.3.2 部分樓層分配 47 第五章 數值分析驗證 48 5.1 SAP2000N黏性阻尼器之模擬 48 5.2 線性黏性阻尼器識別阻尼比之方式 48 5.3 分析選用之地震資料 50 5.4 SAP2000N分析構架模型之結果 51 5.4.1 規則型結構 51 5.4.2 具軟層之結構 53 5.4.3 Setback Building 56 第六章 結論與建議 59 參考文獻 60 附表 62 附圖 117

    【1】 Soong, T.T., and Dargush, G.F., Passive Energy Dissipation Systems in Structural Engineering, John Wiley & Sons, New York, 1997.
    【2】 建築物耐震規範及解說,內政部,2005年7月。
    【3】 Whittaker, Andrew and Constantinou, M.C., (2000), “Fluid Viscous Dampers for Building Construction,” First International Symposium on Passive Control, pp 133-142, Tokyo Institute of Technology, Tokyo.
    【4】 Fu, Yaomin and Kasai, Kazuhiko (1998), “Comparative Study of Frames Using Viscoelastic and Viscous Dampers,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol.124, No. 5, pp513-522.
    【5】 Soong, T.T., and Constantinou, M.C., (1994), Passive and Active Structural Vibration Control in Civil Engineering, Springer-Verlag, New York.
    【6】 Constantinou, M.C., and Symans, M.D., (1992), Experimental and Analytical Investigation of Seismic Response of Structures with Supplemental Fluid Viscous Dampers, Report No. NCEER-92-0032, National Center for Earthquake Engineering Research, Buffalo, New York.
    【7】 FEMA, (1997), NEHRP Guidelines and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings, Reports No. 273 and 274, October, Washington, D.C.
    【8】 FEMA, (2000), NEHRP Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings, Report No. 356, November, Washington, D.C.
    【9】 FEMA, (2001), NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulations for New Buildings and Other Structures, Reports No.368, Washington, D.C.
    【10】 FEMA, (2001), NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulations for New Buildings and Other Structures, Reports No.369, Washington, D.C.
    【11】 Raggett, J.D., “Estimating Damping of Real Structures,” Journal of the structural division, ASCE, Sept.,1975.
    【12】 Conor D. Johnson and David A. Kienholz, “Finite Element Prediction of Damping in Structures with Constrained Viscoelastic Layers,” AIAA Journal, 1982
    【13】 Chopra, Anil K., (1995), Dynamics of Structures, Prentice-Hall, New Jersey.
    【14】 Ramirez, O.M., Constantinou, M.C., Kircher, C.A., Whittaker, A., Johnson, M. and Gomez, J.D.,(2000), Development and Evaluation of Simplified Procedures for Analysis and Design of Buildings with Passive Energy Dissipation Systems, Technical Report MCEER-00-0010, Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research, University of Buffalo, State University of New York, Buffalo, NY.
    【15】 Gokhan Pekcan, John B. Mander and Stuart S. Chen, "Experimental Investigation and Computational Modeling of Seismic Response of a 1:4 Scale Model Steel Structure with a Load Balancing Supplemental Damping Systems", MCEER-99-0006 , 1999
    【16】 Gokhan Pekcan, John B. Mander and Stuart S. Chen, "Design and Retrofit Metodology for Building Structures with Supplemental Dissipating Systems", MCCER-99-0021 , December 31, 1999
    【17】 黃震興、黃尹男,“使用線性黏性阻尼器建築結構之耐震試驗與分析”,國家地震工程研究中心報告NCREE-01-022,2001。
    【18】 Kazuhiko Kasai and Kazuyuki Oohara, (2000), “Design of Velocity-Dependent Passive Control Systems,” First International Symposium on Passive Control, pp 293-307, Tokyo Institute of Technology, Tokyo.
    【19】 黃震興、黃尹男、洪雅惠,“含非線性黏性阻尼器結構之減震試驗與分析”,國家地震工程研究中心報告NCREE-02-020,2002。
    【20】 Seleemah, A.A., and Constantinou, M.C., (1997), Investigation of Seismic Response of Buildings with Linear and Nonlinear Fluid Viscous Dampers, Report No. NCEER-97-0004, National Center for Earthquake Engineering Research, Buffalo, New York.
    【21】 秦郁晴,「黏性阻尼器於立面不規則結構之應用(I)」,碩士論文,國立台灣科技大學,台北,2008。
    【22】 黃震興、何松晏,“使用黏性阻尼器減震結構設計公式修正(II)”,國家地震工程研究中心報告NCREE-04-009,2004。
    【23】 SAP2000 Analysis Reference Volume 1, (1996), Computers and Structures, Inc., Berkeley California.

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