目錄 目錄 I 表目錄 III 圖目錄 VI 附錄目錄 IX 符號說明 X 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 本文內容 4 第二章 增效式阻尼裝置之原理及應用 5 2.1 液流阻尼器之介紹 5 2.1.1 液流阻尼器之構造 5 2.1.2 液流阻尼器之力學特性 5 2.2 增效式阻尼裝置之構造及其力學特性[10] 7 2.2.1 增效式阻尼裝置之構造 7 2.2.2 增效式阻尼裝置之力學特性 7 第三章 含增效式阻尼裝置鋼筋混凝土樓房之地震反應分析與結構設計 9 3.1 前言 9 3.2 鋼筋混凝土樓房結構分析模型 9 3.3 增效式阻尼裝置之模擬方式 10 3.3.1 增效式阻尼裝置之邊界束制條件 10 3.3.2 應用SAP2000程式之模擬方式 10 3.4 樓房結構地震反應分析 12 3.4.1 地震輸入 12 3.4.2 樓房模型之分析 12 3.4.3 討論 17 3.4.3.1 CHI-CHI地震反應 18 3.4.3.2 EL CENTRO地震反應 18 3.4.3.3 KOBE地震反應 19 3.4.3.4 規範規定之四類地盤之反應譜反應 19 3.4.3.5 綜合比較 20 3.5 增效式阻尼裝置之阻尼力分析 22 3.5.1 相關規範 22 3.5.2 反應譜分析 22 3.5.3 地震歷時反應分析 24 3.5.4 反應譜分析與地震歷時反應分析結果之比較 24 3.5.5 樓房大樑受力 25 第四章 增效式阻尼裝置之設計 28 4.1 上支座與大樑接頭處之細部設計 28 4.2 剛性桿與上支座接頭處之細部設計 28 4.3剛性桿與斜撐接頭處之細部設計 29 4.4 阻尼器與大樑接頭處之細部設計 29 4.5 下支座與樑、柱接頭處之細部設計 29 第五章 含增效式阻尼裝置之鋼筋混凝土樓房之耐震補強 31 5.1 前言 31 5.2 耐震補強設計流程 32 5.3 計算例 34 第六章 結論與建議 41 6.1 結論 41 6.2 建議 42 參考文獻 43 附 錄 151 表目錄 表3-1 槓桿與斜撐斷面 45 表3-2 三層樓房模型構架之樑、柱斷面尺寸 45 表3-3 六層樓房模型構架之樑、柱斷面尺寸 45 表3-4 十層樓房模型構架之樑、柱斷面尺寸 46 表3-5 十五層樓房模型構架之樑、柱斷面尺寸 46 表3-6 二十層樓房模型構架之樑、柱斷面尺寸 46 表3-7 材料性質 47 表3-8 不同分析模型之代號(力臂比=3) 47 表3-9 樓房結構(ξ= 5﹪)之基本振態週期 47 表3-10 樓房結構(ξ= 15﹪)之基本振態週期與阻尼器之阻尼係數 48 表3-11 樓房結構(ξ= 30﹪)之基本振態週期與阻尼器之阻尼係數 48 表3-12 FEMA公式三層結構阻尼比估算 48 表3-13 FEMA公式六層結構阻尼比估算 49 表3-14 FEMA公式十層結構阻尼比估算 49 表3-15 FEMA公式十五層結構阻尼比估算 50 表3-16 FEMA公式二十層結構阻尼比估算 51 表3-17 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，三層結構之最大樓層相對位移比 52 表3-18 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，六層結構之最大樓層相對位移比 52 表3-19 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，十層結構之最大樓層相對位移比 52 表3-20 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，十五層結構之最大樓層相對位移比 53 表3-21 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，二十層結構之最大樓層相對位移比 54 表3-22 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，三層結構之最大樓層相對位移比 54 表3-23 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，六層結構之最大樓層相對位移比 55 表3-24 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，十層結構之最大樓層相對位移比 55 表3-25 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，十五層結構之最大樓層相對位移比 56 表3-26 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，二十層結構之最大樓層相對位移比 57 表3-27 KOBE地震作用下不同阻尼比，三層結構之最大樓層相對位移比 58 表3-28 KOBE地震作用下不同阻尼比，六層結構之最大樓層相對位移比 58 表3-29 KOBE地震作用下不同阻尼比，十層結構之最大樓層相對位移比 58 表3-30 KOBE地震作用下不同阻尼比，十五層結構之最大樓層相對位移比 59 表3-31 KOBE地震作用下不同阻尼比，二十層結構之最大樓層相對位移比 60 表3-32 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，三層結構之最大樓層總剪力 61 表3-33 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，六層結構之最大樓層總剪力 61 表3-34 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，十層結構之最大樓層總剪力 61 表3-35 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，十五層結構之最大樓層總剪力 62 表3-36 CHI-CHI地震作用下不同阻尼比，二十層結構之最大樓層總剪力 63 表3-37 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，三層結構之最大樓層總剪力 64 表3-38 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，六層結構之最大樓層總剪力 64 表3-39 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，十層結構之最大樓層總剪力 64 表3-40 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，十五層結構之最大樓層總剪力 65 表3-41 EL CENTRO地震作用下不同阻尼比，二十層結構之最大樓層總剪力 66 表3-42 KOBE地震作用下不同阻尼比，三層結構之最大樓層總剪力 67 表3-43 KOBE地震作用下不同阻尼比，六層結構之最大樓層總剪力 67 表3-44 KOBE地震作用下不同阻尼比，十層結構之最大樓層總剪力 67 表3-45 KOBE地震作用下不同阻尼比，十五層結構之最大樓層總剪力 68 表3-46 KOBE地震作用下不同阻尼比，二十層結構之最大樓層總剪力 69 表3-47 樓房結構於ξ=15%與30%時受不同地震作用時最大樓層相對位移比之最大EOC 70 表3-48 樓房結構於ξ=15%與30%時受不同地震作用時最大樓層總剪力之最大EOC 70 表3-49 CHI-CHI地震作用下三層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 71 表3-50 CHI-CHI地震作用下六層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 71 表3-51 CHI-CHI地震作用下十層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 71 表3-52 CHI-CHI地震作用下十五層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 72 表3-53 CHI-CHI地震作用下二十層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 73 表3-54 EL CENTRO地震作用下三層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 74 表3-55 EL CENTRO地震作用下六層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 74 表3-56 EL CENTRO地震作用下十層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 74 表3-57 EL CENTRO地震作用下十五層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 75 表3-58 EL CENTRO地震作用下二十層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 76 表3-59 KOBE地震作用下三層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 76 表3-60 KOBE地震作用下六層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 77 表3-61 KOBE地震作用下十層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 77 表3-62 KOBE地震作用下十五層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 78 表3-63 KOBE地震作用下二十層結構真實層間相對速度與擬速度之比較 79 表3-64 CHI-CHI地震作用下三層結構之大樑受力 79 表3-65 CHI-CHI地震作用下六層結構之大樑受力 80 表3-66 CHI-CHI地震作用下十層結構之大樑受力 80 表3-67 CHI-CHI地震作用下十五層結構之大樑受力 81 表3-68 CHI-CHI地震作用下二十層結構之大樑受力 82 表3-69 EL CENTRO地震作用下三層結構之大樑受力 82 表3-70 EL CENTRO地震作用下六層結構之大樑受力 83 表3-71 EL CENTRO地震作用下十層結構之大樑受力 83 表3-72 EL CENTRO地震作用下十五層結構之大樑受力 84 表3-73 EL CENTRO地震作用下二十層結構之大樑受力 85 表3-74 KOBE地震作用下三層結構之大樑受力 85 表3-75 KOBE地震作用下六層結構之大樑受力 86 表3-76 KOBE地震作用下十層結構之大樑受力 86 表3-77 KOBE地震作用下十五層結構之大樑受力 87 表3-78 KOBE地震作用下二十層結構之大樑受力 88 表5-1 二十層結構補強前後之最大樓層總剪力 89 表5-2 二十層結構補強前後之樓層最大柱剪力 90 表5-3 二十層結構補強前後之樓層最大層間位移比 91 表5-4 達到補強目標所需之阻尼係數計算表 92 表5-5 結構補強後，大樑所受阻尼力 93 表5-6 補強前二十層結構之第三層Frame-A大樑之主筋配筋 93 表5-7 二十層結構補強前後之最大樓層總剪力 94 表5-8 二十層結構補強前後之樓層最大柱剪力 95 表5-9 二十層結構補強前後之樓層最大層間位移比 96 表5-10 補強前二十層結構之第十九層Frame-A大樑之主筋配筋 96 表5-11 達到補強目標所需之阻尼係數計算表 97 表5-12 結構補強後，大樑所受阻尼力 98 圖目錄 圖2-1(a) 液流阻尼器示意圖 99 圖2-1(b) 液流阻尼器示意圖 99 圖2-2 增效式阻尼裝置示意圖 100 圖2-3 槓桿座標系統 100 圖3-1(a) 樓房結構平面圖 101 圖3-1(b) 增效式阻尼裝置之配置 101 圖3-2 三層樓房結構長、短向立面圖 102 圖3-3 六層樓房結構長、短向立面圖 102 圖3-4 十層樓房結構長、短向立面圖 103 圖3-5 十五層樓房結構長、短向立面圖 103 圖3-6 二十層樓房結構長、短向立面圖 104 圖3-7 增效式阻尼裝置之理論邊界束制條件 104 圖3-8(a) 阻尼器模擬說明 105 圖3-8(b) 麥斯威爾黏彈性模型 105 圖3-9 槓桿斷面圖 106 圖3-10 調整PGA值之CHI-CHI地震歷時 107 圖3-11 調整PGA值之CHI-CHI地震加速度反應譜 107 圖3-12 EL CENTRO地震歷時 108 圖3-13 EL CENTRO地震加速度反應譜 108 圖3-14 調整PGA值之KOBE地震地震歷時 109 圖3-15 調整PGA值之KOBE地震加速度反應譜 109 圖3-16 規範規定之四類地盤加速度反應譜(PGA=0.33g) 110 圖3-17 三層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 110 圖3-18 六層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 111 圖3-19 十層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 111 圖3-20 十五層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 112 圖3-21 二十層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 112 圖3-22 三層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層相對位移比 113 圖3-23 六層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層相對位移比 113 圖3-24 十層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層相對位移比 114 圖3-25 十五層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層相對位移比 114 圖3-26 二十層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層相對位移比 115 圖3-27 三層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 115 圖3-28 六層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 116 圖3-29 十層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 116 圖3-30 十五層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 117 圖3-31 二十層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層相對位移比 117 圖3-32 三層樓房結構，四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層相對位移比 118 圖3-33 六層樓房結構，四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層相對位移比 118 圖3-34 十層樓房結構，四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層相對位移比 119 圖3-35 十五層樓房結構，四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層相對位移比 119 圖3-36 二十層樓房結構，四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層相對位移比 120 圖3-37 三層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 121 圖3-38 六層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 121 圖3-39 十層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 122 圖3-40 十五層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 122 圖3-41 二十層樓房結構在CHI-CHI地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 123 圖3-42 三層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層剪力 123 圖3-43 六層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層剪力 124 圖3-44 十層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層剪力 124 圖3-45 十五層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層剪力 125 圖3-46 二十層樓房結構在EL CENTRO地震作用下之短向最大樓層剪力 125 圖3-47 三層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 126 圖3-48 六層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 126 圖3-49 十層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 127 圖3-50 十五層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 127 圖3-51 二十層樓房結構在KOBE地震(PGA=0.33g)作用下之短向最大樓層剪力 128 圖3-52 三層樓房結構在四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層剪力 128 圖3-53 六層樓房結構在四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層剪力 129 圖3-54 十層樓房結構在四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層剪力 129 圖3-55 十五層樓房結構在四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層剪力 130 圖3-56 二十層樓房結構在四類地盤之反應譜作用下之短向最大樓層剪力 130 圖3-57 三層樓房結構各樓層真實相對速度與擬相對速度 131 圖3-58 六層樓房結構各樓層真實相對速度與擬相對速度 132 圖3-59 十層樓房結構各樓層真實相對速度與擬相對速度 133 圖3-60 十五層樓房結構各樓層真實相對速度與擬相對速度 134 圖3-61 二十層樓房結構各樓層真實相對速度與擬相對速度 135 圖3-62 大樑受力示意圖 136 圖4-1 增效式阻尼裝置之細部設計圖 137 圖4-2(a) 上支座與大樑接頭處之細部設計-正視圖 137 圖4-2(b) 上支座與大樑接頭處之細部設計-側視圖 138 圖4-3 剛性桿與上支座接頭處之細部設計-側視圖、正視圖 138 圖4-4 剛性桿與下支座接頭處之細部設計-側視圖、正視圖、上視圖 139 圖4-5 阻尼器與大樑接頭之細部設計-側視圖、正視圖、上視圖 139 圖4-6(a) 下支座與大樑、樓版接合處之細部設計-側視圖 140 圖4-6(b) 下支座與大樑、樓版接合處之細部設計-上視圖 140 圖4-6(c) 下支座與大樑、樓版接合處之細部設計-正視圖 141 圖5-1 柱編號 142 圖5-2 第一、二、三類以及台北盆地地盤之設計加速度反應譜 142 圖5-3 增效式阻尼裝置於短向之配置 143 圖5-4 台北盆地地盤，二十層樓房結構補強前、後之最大樓層相對位移比 144 圖5-5 台北盆地地盤，二十層樓房結構補強前、後之最大樓層總剪力 144 圖5-6 補強前二十層結構之第三層Frame-A大樑之箍筋配筋 145 圖5-7 第三層Frame-A大樑補強前、後之彎矩圖 145 圖5-8 第三層Frame-A大樑補強前、後之剪力圖 146 圖5-9 EL CENTRO地震歷時分析計算出之最大樓層相對位移比 146 圖5-10 EL CENTRO地震歷時分析計算出之最大樓層總剪力 147 圖5-11 補強前二十層結構之第十九層Frame-A大樑之箍筋配筋 147 圖5-12 台北盆地地盤，二十層樓房結構補強前、後(ξ=20%)之最大樓層相對位移比 148 圖5-13 台北盆地地盤，二十層樓房結構補強前、後(ξ=20%)之最大樓層總剪力 148 圖5-14 第十九層Frame-A大樑補強前、後(ξ=20%)之彎矩圖 149 圖5-15 第十九層Frame-A大樑補強前、後(ξ=20%)之剪力圖 149 圖5-16 EL CENTRO地震歷時分析計算出之最大樓層相對位移比 150 圖5-17 EL CENTRO地震歷時分析計算出之最大樓層總剪力 150 附錄目錄 附錄一.上支座與大樑接合處之板厚與螺桿數量計算： 151 附錄二.上支座與剛性桿接合處之板厚及插銷直徑計算： 152 附錄三.下支座與剛性桿接合處之板厚、螺栓數量及插銷直徑計算： 153 附錄四.下支座斜撐與樑、樓版接合處之板厚與錨栓、螺桿數量計算及三角板焊道長度： 154