NCREE-2018-011
時間 2018-08-10
標題 強脊結構系統之耐震行為研究
作者 郭銘桂、林瑞良蔡克銓
摘要
為解決結構受震層間位移角分佈不均之問題,許多學者提出了不同的方法,如利用強脊系統(strongback system)來控制層間位移角,使其均勻分佈。研究顯示,目前對於強脊系統與主構架之間的勁度比並無明確之建議。因此本研究希望利用簡化分析模型對強脊系統進行大量的參數分析,提出有效的設計參數。
本研究以廣義建築模型(generalized building model,GBM)及含強脊系統之廣義建築模型(generalized building model with strongback,GBMSB)作為分析工具,以MATLAB軟體進行計算,探討強脊系統和原構架的適當勁度比及強脊系統的最佳層勁度分配法。研究針對在台北二區,第二類地盤的三、六、九和二十層建築進行參數分析,採用SRSS振態疊加法估算最大彈性層間位移角,並利用層間位移角的標準偏差作為均勻度指標,評估層間位移角分佈之均勻性,使層間位移角的標準偏差為最小之設計為最佳設計。分析結果顯示強脊系統為純剪力型式變形,且其層勁度呈線性遞減,並且於一樓加勁的勁度分配法效果最佳。
  為了驗證參數分析之有效性,採用SAC研究計畫中的九層鋼構造抗彎矩構架,和國家地震工程研究中心台南實驗室的三層鋼筋混凝土構架試體作為驗證例。將原始結構模型(分別稱為SAC9和T3)、含最佳強脊系統之結構模型(分別稱為SAC9-SB和T3-SB)、及含非最佳強脊系統之結構模型,分別利用PISA3D結構分析程式進行475年回歸期的設計地震和2500年回歸期的最大考量地震的非線性反應歷時分析。結果顯示配置最佳強脊系統之SAC9-SB和T3-SB層間位移角之標準偏差平均值最小,能使層間位移角分佈最為均勻,且各樓層也更趨向於同一瞬間發生最大層間位移角,證明參數分析之有效性。
關鍵字 層間位移角分佈、廣義建築模型、含強脊系統之廣義建築模型、振態疊加法、標準偏差、非線性反應歷時分析、PISA3D、MATLAB
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