考慮近斷層效應之Y型隅撐構架耐震行為研究｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	薛培函 Pei-han Hsueh
論文名稱：	考慮近斷層效應之Y型隅撐構架耐震行為研究
指導教授：	許協隆
口試委員:
學位類別：	博士 Doctor
系所名稱：	工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering
論文出版年：	2018
畢業學年度：	106
語文別：	中文
論文頁數：	196
中文關鍵詞：	Y型隅撐構架、消能鋼板、近斷層地震、耐震設計
外文關鍵詞：	Y-braced frames, Energy dissipation plates, Near-Fault earthquakes, Seismic design
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由於近斷層地震通常具有較長週期的脈衝震波，對結構物之危害往往比同規模遠域地震大，尤其近十年來國內外幾個知名大地震發生後，近斷層效應影響更是受到重視，故本研究針對具摩擦及挫屈控制機制之Y型隅撐構架，搭配不同尺寸之切削鋼板做為消能裝置，分別使用近斷層歷時進行實驗，以界定其在近斷層耐震設計之應用性及可行性，並比較其與一般地震加載歷時之結構行為。
由隅撐構架結果實驗結果得知，Y型隅撐構架於近斷層初始之衝擊下，仍可使整體構架於1.8%之內皆保持彈性階段。此外，若搭配適當之消能隅撐，可於消能構件挫屈前，降低梁柱接頭受力，有效延後梁端降伏情形。而整體構架總能量消散方面，仍可保有傳統抗彎構架之1.4~1.6倍，初始構架勁度也較抗彎構架高約4.2倍，顯示此設計於一般地震加載或近斷層加載歷時，皆可有效發揮其效益。對於結構設計，具有相當之可行性。

Near-Fault earthquakes possess long-period pulse and momentary input energy, thus usually causing severe damage to structures. This study is focused on the performance evaluation of the Y-Shaped knee braced frames with various friction and buckling mechanisms. Responses of framed structures under SAC Near-Fault protocol were compared with those of frames subject to SAC loading protocol to validate the effectiveness of the proposed Y-braced frame designs.
According to the experimental results, the Y-braced frames could maintain the elastic stage within 1.8% drift ratio under the initial impact of the Near-Fault. It is also shown that the force of the beam-column joints was effectively reduced and the occurrence of plastic hinges was also delayed. Comparisons of test results validated the applicability of Y-braced frames to the seismic designs.

中文摘要    I
Abstract    II
誌謝    III
目錄    V
表目錄    X
圖目錄    XI
照片目錄    XIX
第一章 緒論    1
1-1前言    1
1-2研究動機與目的    4
1-3研究方法與內容    5
第二章 文獻回顧    6
2-1國內外相關研究    6
2-1-1抗彎構架相關研究    6
2-1-2梁柱接頭相關研究    7
2-1-3隅撐構架相關研究    8
2-2近斷層相關研究    9
2-2-1近斷層地震之特性    9
2-2-2近斷層地震對結構之影響    11
2-2-3近斷層之加載歷時    11
2-3鋼結構設計相關規定    12
2-3-1柱強度要求[25]    12
2-3-2梁斷面限制[25]    13
2-3-3強柱弱梁設計[26]    13
2-3-4 AISC壓力構件設計要求[26]    15
2-3-5含被動消能系統建築物之設計[27]    16
第三章 理論分析與有限元素模型建立    18
3-2消能鋼板強度之計算    19
3-3隅撐構架彈性勁度與強度之理論分析    22
3-3-1彈性階段之理論分析    22
3-3-2各階段構架勁度分析    29
3-4構架非彈性階段之行為    32
3-4-1 Y型隅撐構架系統之非彈性階段行為    32
3-4-2隅撐構架降伏位移及韌性    32
3-5 有限元素模型建置    33
3-5-1部件模組 (Geometry)    34
3-5-2屬性模組 (Engineering Data)    34
3-5-3交互作用模組 (Connections)    35
3-5-4分析步幅模組 (Analysis Step)    35
3-5-5負載模組 (Load)    35
3-5-6網格模組 (Mesh)    35
3-5-7分析作業模組 (Solution)    36
第四章 實驗規劃與流程    37
4-1前言    37
4-2實驗規劃    37
4-3研究參數    38
4-4試體編號    38
4-5試體製作    39
4-6試驗設備    39
4-7試驗方法    41
4-8加載方式    42
第五章 實驗結果與觀察    43
5-1前言    43
5-2隅撐構架試驗之試驗觀察    43
5-2-1抗彎構架(MRF)    43
5-2-2隅撐構架NF-40-8    44
5-2-3隅撐構架NF-50-8    46
5-2-4隅撐構架 NF-60-8    48
5-2-5隅撐構架 NF-40-10    50
5-2-6隅撐構架 NF-40-12    52
5-2-7隅撐構架 NF-32-10    54
5-3破壞模式比較    56
5-4考慮近斷層之Y型隅撐構架試驗小結    56
第六章 結果分析與比較    58
6-1前言    58
6-2配置不同尺寸消能鋼板之比較    58
6-2-1抗彎構架與隅撐構架試驗比較    58
6-2-2配置相同厚度、不同有效寬度消能鋼板之隅撐構架    58
6-2-3配置相同有效寬度、不同厚度消能鋼板之隅撐構架    59
6-2-4配置相同斷面積、不同慣性矩消能鋼板之隅撐構架    60
6-3能量消散比較    60
6-3-1隅撐構架與抗彎構架比較    60
6-3-2配置不同尺寸消能鋼板隅撐構架比較    61
6-4構架勁度比較    62
6-4-1構架試驗勁度討論    62
6-5一般加載與近斷層加載之比較    64
6-6有限元素分析與比較    65
6-7結語    66
第七章 結論與建議    68
7-1結論    68
7-2建議    69
參考文獻    70


                                

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