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研究生： 江英群
Ying-Chun Chiang
論文名稱： 九二一地震大里奇蹟社區倒塌原因之探討
指導教授： 莊德興
Der-Shin Juang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
畢業學年度： 88
語文別： 中文
論文頁數： 124
中文關鍵詞： 推倒 、磚牆 、基底剪力 、降伏
外文關鍵詞： pushover, brick wall, base shear, yielding
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    • 首先，本文以ETABS程式進行結構動力分析，並配合CONKER程式進行結構韌性設計，檢核原結構在斷面與配筋上是否符合現行耐震設計規範之標準。接著，為探討建築物進入降伏後之非線性行為，本文以SAP2000電腦輔助程式建構其模型，並利用ATC-40所提供的推倒方法，來進行結構之非線性分析。藉由結構之破壞機制及所能承受之最大基底剪力與最大位移來評估此建築物之耐震能力。


    First, the study progress structural dynamic analysis by ETABS program and progress structural design by CONKER program. The purpose is to check whether the cross section conform to the request of design code. Second, For discussing the building’s nonlinear behavior after yielding, the study builds the module by SAP2000 program and uses the Pushover method which is provided by ATC-40 to progress the nonlinear analysis. By structural failure mechanism and the structural utmost base shear and displacement, we can evaluate the building’s capacity of resistant earthquake.

    目 錄 中文摘要I 英文摘要II 目錄III 表目錄V 圖目錄VII 照片目錄X 第一章緒論 1-1 前言 1 1.2 研究動機與目的2 1.3 文獻回顧3 1.4 研究方法6 1.5 研究內容7 第二章建物概述及震害 2.1 地理位置及相關資訊8 2.2 大里奇蹟結構計算書8 2.3 大里奇蹟社區震害情形9 第三章ETABS架構模擬及分析檢核 3.1 前言11 3.2 ETABS程式之結構模型建立11 3.3 地震靜力分析 14 3.3.1 86年規範之設計地震力14 3.3.2 79年規範之設計地震力16 3.4 地震動力分析 16 3.4.1 偏心扭矩 17 3.4.2 振態與周期 18 3.4.3 層間相對位移之檢核18 3.5 結構配筋設計(RUN CONKER)19 3.5.1 載重組合 19 3.5.2 配筋檢核 20 3.6 耐震設計之特別規定檢核21 3.6.1 樑鋼筋比與柱鋼筋比21 3.6.2 樑其他配筋規定22 3.7 結果討論 22 第四章非線性模式分析 4.1 模型建立 24 4.1.1 材料性質之決定24 4.1.2 土壤勁度的模擬25 4.1.3 磚牆的模擬 25 4.2 桿件破壞機制簡介27 4.2.1 桿件破壞模式 27 4.2.2 『大里奇蹟』構件破壞機制之設定31 4.3 Pushover分析簡介31 4.3.1 Pushover分析流程32 4.3.2 『大里奇蹟』側向力之設定33 4.4 分析結果 33 第五章 結論與建議 5.1結論 5.1.1 地震強度 35 5.1.2 建築物基地特性36 5.1.3 建築物本身體質36 5.2 建議 38 參考文獻 40 表目錄 表2.1 921集集地震自由場加速度峰值表42 表3.1 靜力豎向分配 43 表3.2 動力豎向分配 43 表3.3 修正之加速度反應譜係數 44 表3.4 扭矩放大係數及其扭矩 45 表3.5(a) 樑主筋與剪力筋檢核表46 表3.5(b) 樑主筋與剪力筋檢核表47 表3.5(c) 樑主筋與剪力筋檢核表48 表3.5(d) 樑主筋與剪力筋檢核表49 表3.5(e) 樑主筋與剪力筋檢核表50 表3.5(f) 樑主筋與剪力筋檢核表51 表3.5(g) 樑主筋與剪力筋檢核表52 表3.5(h) 樑主筋與剪力筋檢核表53 表3.5(i) 樑主筋與剪力筋檢核表54 表3.5(j) 樑主筋與剪力筋檢核表55 表3.5(k) 樑主筋與剪力筋檢核表56 表3.5(l) 樑主筋與剪力筋檢核表57 表3.6(a) 柱主筋檢核表58 表3.6(b) 柱主筋檢核表59 表3.7(a) 柱剪力筋檢核表60 表3.7(b) 柱剪力筋檢核表61 表4.1 樑a、b、c規定[27]62 表4.2 柱a、b、c規定[27]62 表4.3 磚牆之等值斜撐63 表4.4 構架A之樑彎矩非線性軌跡值64 表4.5 構架A柱彎矩非線性軌跡值 64 表4.6 構架B之樑彎矩非線性軌跡值65 表4.7 構架B之柱彎矩非線性軌跡值66 表4.8 構架C之樑彎矩非線性軌跡值67 表4.9 構架C之柱彎矩非線性軌跡值68 表4.10 構架D之樑彎矩非線性軌跡值69 表4.11 構架D之柱彎矩非線性軌跡值70 表4.12 構架1之樑彎矩非線性軌跡值71 表4.13 構架1之柱彎矩非線性軌跡值72 表4.14 構架2，構架3之樑彎矩非線性軌跡值73 表4.15 構架2，構架3之柱彎矩非線性軌跡值74 表4.16 構架4之樑彎矩非線性軌跡值75 表4.17 構架4之柱彎矩非線性軌跡值76 表4.18 構架5之樑彎矩非線性軌跡值77 表4.19 構架5之柱彎矩非線性軌跡值78 圖目錄 圖2.1 大里奇蹟地理位置圖79 圖2.2 台中縣市測站圖79 圖2.3 大里奇蹟平面圖80 圖2.4 大里奇蹟3D立面圖80 圖 2.5 霧峰國小(TCU065測站)地震紀錄81 圖 2.6 霧峰國小(TCU065測站)反應譜81 圖 2.7 建民國小(TCU067測站)地震紀錄82 圖 2.8 建民國小(TCU067測站) 反應譜82 圖 2.9 烏日國小(TCU063測站)地震紀錄83 圖 2.10 烏日國小(TCU063測站)反應譜83 圖 2.11 忠孝國小(TCU055測站)地震紀錄84 圖 2.12 忠孝國小(TCU055測站)反應譜84 圖3.1 倒塌棟平面圖85 圖3.2 第一振態(T=1.226秒)86 圖3.3 第二振態(T=1.1704秒)86 圖3.4 第三振態(T=0.9584秒)87 圖3.5 X向層間相對位移比88 圖3.6 Y向層間相對位移比88 圖3.7 構架1、2、3之樑柱彎矩比與接頭剪力比89 圖3.8 構架4、5之樑柱彎矩比與接頭剪力比90 圖3.9 構架A、B之樑柱彎矩比與接頭剪力比91 圖3.10 構架C之樑柱彎矩比與接頭剪力比92 圖3.11 構架D之樑柱彎矩比與接頭剪力比93 圖3.12 柱鋼筋比檢核94 圖4-1 大里奇蹟社區3D全圖95 圖4-2 土壤彈簧模擬圖95 圖4.3 大里奇蹟倒塌棟96 圖4.4 X-Z立面圖96 圖4.5 Y-Z立面圖96 圖4.6 X-Z立面圖96 圖4.7 典型力-側變形圖[27]97 圖4.8變形控制之載重-變形關係圖97 圖4.9 力量控制之載重-變形關係圖98 圖4.10 彎矩之非線性行為軌跡[26]98 圖4.11 剪力之非線性行為軌跡[26]99 圖4.12 軸力之非線性行為軌跡[26]99 圖4.13 力量施加方向100 圖4.14 構架1破壞機制101 圖4.15 構架2破壞機制102 圖4.16 構架3破壞機制103 圖4.17 構架4破壞機制104 圖4.18 構架5破壞機制105 圖4.19 構架A破壞機制106 圖4.20 構架B破壞機制107 圖4.21 構架C破壞機制108 圖4.22 構架D破壞機制109 圖4.23 空構架基底剪力-側移圖110 圖4.24 含磚牆結構基底剪力-側移圖110 圖4.25 構架1之桿件編號111 圖4.26 構架2之桿件編號112 圖4.27 構架3之桿件編號113 圖4.28 構架4之桿件編號114 圖4.29 構架5之桿件編號115 圖4.30 構架A之桿件編號116 圖4.31 構架B之桿件編號117 圖4.32 構架C之桿件編號118 圖4.33 構架D之桿件編號119 照片目錄 照片2.1 大里奇蹟倒塌現場全景120 照片2.2 大里奇蹟倒塌現場近照120 照片2.3 柱鋼筋搭接於同一斷面121 照片2.4 主筋間距太過緊密121 照片2.5 柱底箍筋沒有圍束柱的主筋122 照片2.6 箍筋沒有將主筋圍束122 照片2.7 箍筋配置零亂123 照片2.8 大、小梁接頭沒有箍筋圍束123 照片2.9 樑柱接頭區箍筋不足124 照片2.10背後之磚牆原設計圖不存在124

    1.「921集集地震結構勘災心得研討會」，中華民國結構工程學會， 88年11月。
    2.內政部，「建築技術規則」，茂榮圖書有限公司，63年1月。
    3.內政部，「最新建築技術規則」，茂榮圖書有限公司，71年7月。
    4.內政部營建署，「建築技術規則」，營建雜誌社，79年。
    5.「混凝土工程設計規範與解說-土木401-86」，中國土木水利工程學會。
    6.「混凝土工程設計規範與解說-高樓設計參考資料」，中國土木水利工程學會。
    7.「建築物耐震設計手冊之編訂」，內政部建築研究所，87年6月。
    8.「建築物耐震設計規範及解說」，內政部建築研究所，86年7月。
    9.「高層建築結構設計審查重點及參考例研討會研討資料」，內政部建築研究所，84年6月。
    10.「最新建築技術規則-建築設計施工篇」，茂榮圖書公司，82年5月。
    11.「結構構材韌性設計規範研究」，內政部建築研究所，81年9月。
    12.「聯合報」，88年12月22日。
    13.林正偉、許茂雄、蔡萬傳，「有邊界柱樑之磚牆耐震試驗與等值桁架分析」，國立成功大學土木工程研究所，84年6月。
    14.林炳昌、李裕寰，「樓層極限層剪力之計算方法」，台北市土木技師公會，89年1月。
    15.陳生金、鄭蘩，「設計地震力之探討」，結構工程第10卷第4期。
    16.陳俊宏、許茂雄，「含R.C.牆鋼筋混凝土建築結構之動態耐震診斷」， 國立成功大學土木工程研究所，80年6月。
    16.陳俊宏、許茂雄，「含R.C.牆鋼筋混凝土建築結構之動態耐震診斷」， 國立成功大學土木工程研究所，80年6月。
    18.張文德、許茂雄，「含磚牆鋼筋混凝土建築結構之動態耐震診斷」，國立成功大學土木工程研究所，80年6月。
    19.張志豪、陳清泉，「含牆混凝土構架極限側力擬彈性法評估」，國立台灣大學土木工程研究所，85年6月。
    20.彭耀南、徐永豐，「房屋結構設計」，科學技術叢書，三民書局。
    21.楊金龍、蔡益超，「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估」，國立台灣大學土木工程研究所，86年6月。
    22.趙文成、彭耀南，「建築物之耐震診斷與補強」，行政院國家科學委員會，防災科技研究報告80-41號，81年3月。
    23.蔡益超、劉國欽，「鋼筋混凝土構架填充部分非結構磚牆耐震動力分析」，台灣大學工學院地震工程研究中心，81年1月。
    24.ETABS-Three Dimensional Analysis of Building Systems. User’s Manual by Ashraf Habibullah.
    25.CONKER-Design of Concrete Frames. A Post Processor for ETABS.
    26.“SAP2000 Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures, Analysis Reference,” ,Computers and Structures,INC.Berkeley California,USA.
    27.“Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings“，ATC40-Report，Applied Technology Council，Redwood City，California，（1996）。
    27.“Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings“，ATC40-Report，Applied Technology Council，Redwood City，California，（1996）。
    29.Minoru Wakabayashi, “Design of Earthquake-Resistent Buildings”, McGraw-Hill Book Company.
    30.Simon Kim,M.EERI,and Enzo D’Amore “Pushover Analysis Procedure in Earthquake Engineering” Earthquake Spectra,Volume15,No.3,August 1999.

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