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研究生: 陳景隆
Jing-Long Chen
論文名稱: 高科技廠房在垂直力作用下之動態簡化分析
The Dynamic Simplified Analysis of High-Tech Industrial Structures undergoing Vertical Loading
指導教授: 陳希舜
Shi-Shuenn Chen
口試委員: 林宏達
Horn-Da Lin
鄭蘩
Van Jeng
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: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 142
中文關鍵詞: 土壤結構互制簡化分析模式高科技廠房
外文關鍵詞: soil-structure interaction, high-tech industrial structures, simplified model
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本研究針對高科技廠房結構系統,在簡諧力作用下,驗證簡化分析模式於土壤結構系統頻率域分析之適用性,並探討互制效應與無因次參數變化對結構物反應之影響。研究結果顯示,利用最佳等值模式建立簡化模式,與複數阻抗函數建立實際模式作一比較,可獲得相當一致之反應結果,而結構物反應除受無因次頻率影響之外,基礎埋入比、基礎質量比、樓層質量比與樓層勁度比亦為重要影響因素;當樓層勁度比愈低時,愈能反映結構物振態頻率對共振反應影響,且隨結構樓層數增加,土壤結構動態互制效應愈不明顯。
本研究亦針對高科技廠房結構系統,在無塵室設備運轉之機械振動與垂直地震波作用下,驗證簡化分析模式於土壤結構系統時間域分析之適用性。研究結果顯示,利用最佳等值模式在SAP2000進行簡化分析,及利用SASSI進行實際模式分析,並作一比較,簡化模式除可獲得相當一致之反應外,亦可完整反映實際系統之頻率特性;故最佳等值模式應用於高科技廠房結構系統之振動分析應屬相當可靠。


This research verifies the application of the simplified model to soil-structure interaction (SSI) analysis in the frequency-domain and investigates the effects of SSI behaviors and dimensionless parameters on structural responses for high-tech industrial structures undergoing harmonic forces. The results obtained by using the optimized equivalent model consist with those obtained by the real model with complex impedance functions. In addition to the dimensionless frequency, the foundation embedded ratio, the foundation mass ratio, the story mass ratio, and the story stiffness ratio are also important parameters for structural responses. As the story stiffness ratio decreases, the effects of structure modal frequencies on resonant responses are significant but the SSI effect is not obvious with increasing story numbers.
This research also verifies the application of the simplified model to SSI analysis in the time-domain for high-tech industrial structures undergoing machine loadings and seismic excitations. The responses of the simplified soil-structure system by using SAP2000 program consist with those of the real soil-structure system obtained by SASSI program and also reflect frequency characteristics of the real system. Hence, the application of the optimized equivalent model to the vibration analysis of high-tech industrial structures is considered reliable.

摘 要 I ABSTRACT II 誌 謝 III 目 錄 IV 表 目 錄 VII 圖 目 錄 VII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究內容 2 第二章 文獻回顧 4 2.1 前言 4 2.2 動態土壤結構互制之相關文獻 4 2.2.1 彈性半無限空間理論 4 2.2.2 集合參數法 5 2.2.3 層狀土壤集合參數法 6 2.2.4 最佳等值模式 7 第三章 土壤結構互制分析程式 12 3.1 SASSI程式之簡介 12 3.1.1 基本假設 12 3.1.2 動態外力 13 3.1.3 非線性分析 13 3.1.4 內插法 13 3.1.5 有限元素種類 14 3.2 SASSI程式之理論背景 15 3.2.1 柔性體積法 15 3.2.2 工址反應分析 16 3.2.3 阻抗分析 17 3.2.4 結構物分析 17 3.2.5 總結 18 第四章 高科技廠房結構系統之頻率域分析 19 4.1 理論模式推導 19 4.1.1 基本假設 19 4.1.2 實際土壤結構系統 20 4.1.3 簡化土壤結構系統 23 4.1.4 固定基盤結構系統 25 4.2 實例分析與驗證 27 4.2.1 分析條件 27 4.2.2 分析參數 27 4.2.3 分析結果與討論 28 4.2.3.1 二層樓結構(TYPE1) 28 4.2.3.2 二層樓結構(TYPE2) 32 4.2.3.3 五層樓結構 35 4.2.3.4 七層樓結構 39 第五章 高科技廠房結構系統之時間域分析 43 5.1 基本假設 43 5.2 實例分析與驗證 44 5.2.1 分析模式 44 5.2.2 分析案例 45 5.2.3 分析結果與討論 45 第六章 結論與建議 48 6.1 結論 48 6.2 建議 50 參考文獻 51

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