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論文中文名稱:鋼管混凝土構造設計與營建成本評估系統之建置 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Establishment of Framework for Structural Design and Construction Cost Evalcation of the Structures
using Concrete Filled Steel Tubes [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:99
出版年度:100
中文姓名:楊明學
英文姓名:Ming-Shiue Yang
研究生學號:98428011
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2011-07-15
論文頁數:115
指導教授中文名:宋裕祺
口試委員中文名:黃震興;廖文義
中文關鍵詞:鋼管混凝土自動化分析營建成本SAP2000
英文關鍵詞:Concrete Filled Steel Tubesautomatic analysisconstructing costSAP2000
論文中文摘要:鋼管混凝土(Concrete Filled Steel Tubes,簡稱CFT)係為鋼管內填充混凝土之複合構件,兼具鋼筋混凝土構造費用低、抗壓強度高、勁度大,以及鋼結構韌性優良、施工快速、節省人工的優點,可同時滿足施工安全、監造容易及造價經濟等方面之需求,在地震頻繁、人口眾多、土地狹小之台灣,實為具備高推廣價值構造型式之一。
現今國內相關設計規範對於提供CFT一個簡便的設計方法與流程較為欠缺,常用之分析軟體中也沒有CFT構材之分析模組,而鑒於此,本研究配合SAP2000分析軟體開發一套CFT構件之分析程式。
其中對於CFT構造之簡化分析程序及自動化分析方式進行相關研究與模組開發,包括CFT構件之理論分析及模擬、整體之系統架構及分析套件之作用與互相之關聯性,也針對CFT構造之營建成本做相關之比較,可供為工程師進行價值工程之決策參考。
論文英文摘要:Concrete Filled Steel Tubes (CFT) is a kind of composite section consisting with the steel tube and in-filled concrete. In which, steel tube serves as a form for casing concrete to confine the concrete well and in-filled concrete provides efficient lateral support to reduce possibility local buckling of the steel tube. Since the combination of the steel tube with high tensile strength and ductility in addition to the high compressive strength and stiffness of the concrete, CFT could increase the member's load-carrying capacity to resist tension, axial force, bending moment and shear force without increasing the section size. Thus, in recent decade, CFT have been wieldy used as a structure members with high strength capacity and reducing construction cost.
In recent years, the commercial software SAP2000 with powerful functions had been used generally. In design of CFT, the equivalent section transformation and confirming the axial force and bending moment interaction effect according to specification of the steel structure design are important issue. However, the complex design process and the lack of the SAP2000 function without CFP module always confuse the engineers.
Whereas, in this thesis, a program had been created by the language of C# to serves as the pre and postprocessor to simply analysis process and benefit engineers. In this program, the preprocessor in transforming the CFT equivalent sections from input data to the SAP2000 format automatically and the postprocessor in checking the results according to the design specifications is able to be done. Besides, the construction cost of the CFT structure can be estimate by using this program, either. Through the development of this project, the enhancement of the working efficiency as well as the assurance of the design quality can be fulfilled. The analysis result could be a reference of decision making for engineers.
論文目次:目 錄

摘 要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iv
目 錄 vi
表目錄 x
圖目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究內容與方法 2
1.3 論文組織與架構 2
第二章 文獻回顧 5
2.1前言 5
2.2鋼管混凝土發展與特性介紹 5
2.2.1鋼管混凝土之發展沿革 5
2.2.2 鋼管混凝土之特性及應用介紹 6
2.2.2.1力學特性 7
2.2.2.2施工的便利性 8
2.2.2.3耐火性 8
2.2.2.4經濟性 9
2.3鋼管混凝土相關規範回顧 10
2.3.1我國有關CFT構材之規範 10
2.3.1.1鋼結構極限設計法 10
2.3.1.2鋼結構容許應力設計法 11
2.3.2美國ACI有關CFT構材之規範 12
2.3.3美國AISC有關CFT構材之規範 12
2.3.4美國AASHTO有關CFT構材之規範 14
2.3.5日本建築學會AIJ有關CFT構材之規範 16
2.4鋼管混凝土相關研究回顧 17
2.4.1鋼管混凝土力學行為研究之回顧 17
2.4.2鋼管混凝土耐火行為研究之回顧 18
2.4.3鋼管混凝土梁柱接頭研究之回顧 19
2.4.4鋼管混凝土斜撐研究之回顧 21
2.4.5鋼管混凝土柱腳研究之回顧 22
2.5程式設計與開發之回顧 22
2.5.1鋼筋混凝土建築物耐震能力評估分析軟體介紹 22
2.5.1.1 SERCB 基本分析功能 22
2.5.1.2自動化功能 23
2.5.1.2管理功能 23
2.5.1.3分析流程 24
2.5.1.4設計分析流程中資料的檔案格式 24
2.5.1.5文字命令列作業模式操作分析 25
2.5.1.6自動化視窗作業模式操作分析 29
2.5.1.7其他功能需求分析 30
2.5.1.8輔助分析系統設計 30
2.6小結 32
第三章 鋼管混凝土分析理論 33
3.1前言 33
3.2鋼管混凝土軸力與彎矩互制關係 33
3.2.1我國LRFD軸力彎矩互制圖 33
3.2.1.1軸力強度計算 35
3.2.1.2彎矩強度計算 36
3.2.2我國ASD軸力彎矩互制圖 36
3.2.2.1容許壓應力計算 38
3.2.2.2容許撓曲應力計算 38
3.2.3日本LRFD軸力彎矩互制圖 39
3.2.3.1 CFT短柱構材 39
3.2.3.1.1圓形斷面 41
3.2.3.1.2矩形斷面 42
3.2.3.2 CFT長柱構材 43
3.2.4日本ASD軸力彎矩互制圖 45
3.2.4.1 CFT短柱構材 46
3.2.4.2 CFT長柱構材 49
3.2. 5軸力彎矩互制圖比較 50
3.3鋼管混凝土梁柱接頭設計 51
3.3.1 貫穿式CFT 梁柱接頭設計 51
3.3.2 柱外橫隔板式CFT梁柱接頭設計 54
3.3.2.1柱外橫隔板與鋼管柱接合 54
3.3.2.2梁柱交會區設計 56
3.3.2.3梁翼板與柱外橫隔板搭接接合 57
3.4小結 57
第四章 鋼管混凝土分析系統開發與應用 58
4.1 前言 58
4.2系統架構規劃 58
4.3系統套件開發 60
4.3.1系統管控套件 60
4.3.2前處理套件 60
4.3.3 SAP2000API分析介面 60
4.3.4後處理套件 61
4.3.5資料處理套件 62
4.3.6使用者視窗操作介面 62
4.4 鋼管混凝土分析程式開發 62
4.4.1分析程序介紹 63
4.4.2前處理 64
4.4.2.1斷面資料輸入 64
4.4.2.2基本檢核 65
4.4.2.3軸力彎矩關係之建立 67
4.4.2.4 SAP2000匯入資料之建立 68
4.4.3後處理 69
4.4.3.1桿件應力檢核 69
4.4.3.2梁柱接頭檢核 71
4.4.4分析程序連結介紹 73
4.5分析流程介紹 74
4.5.1分析流程操作介紹 75
4.6 小結 82
第五章 案例驗證與營建成本評估 83
5.1 前言 83
5.2案例模型介紹 83
5.2.1結構尺寸介紹 83
5.2.2結構斷面介紹 84
5.2.3案例之應力分析 85
5.3案例分析 87
5.3.1鋼管混凝土取代斜撐之分析 87
5.3.1.1 CASE1之分析結果 88
5.3.1.2 CASE2之分析結果 90
5.3.1.3 CASE1與CASE2分析結果之比較 92
5.3.2鋼管混凝土取代柱構件之分析 93
5.3.2.1 CASE3之分析結果 93
5.3.2.2 CASE4之分析結果 95
5.3.3鋼管混凝土取代斜撐與柱構件之分析 100
5.3.4分析結果統整 103
5.4 經濟性評估 104
5.4.1 CASE1降低鋼柱斷面之經濟性評估 104
5.4.2 CASE5之經濟性評估 107
5.5 小結 110
第六章 結論與建議 111
6.1 結論 111
6.2 建議 112
參考文獻 113
論文參考文獻:參考文獻

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