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論文中文名稱:低強度混凝土之耐震行為研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Study of seismic behaviors of RC structures with low concrete strength [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:103
畢業學期:第一學期
中文姓名:陳崇浩
英文姓名:Chung-Hau Chen
研究生學號:99428024
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2015/01/28
指導教授中文名:張順益
指導教授英文名:Shuenn-Yih Chang
口試委員中文名:廖文義;吳俊霖
口試委員英文名:Shuenn-Yih Chang;Shuenn-Yih Chang
中文關鍵詞:鋼筋混凝土側推分析容量曲線詳細耐震評估
英文關鍵詞:Reinforced ConcretePushover AnalysisCapacity curveverification of seismic detailed evaluation
論文中文摘要:台灣自九二一大地震後便積極發展各種耐震分析評估及補強工法,在詳細耐震評估方面,由國家地震工程研究中心所開發之耐震評估輔助程式「NCREE」更廣為業界所用,亦有一系列研究提供學理上的支撐,然而在對老舊鋼筋混凝土建物進行詳細耐震評估時,混凝土抗壓強度、鋼筋斷面積以及鋼筋降伏強度等資料都會對評估結果產生一定程度的影響。 當RC建物歷經長期使用,可能因混凝土中性化、氯離子擴散、鹽害以及風化等作用而使混凝土強度下降。在對建物進行評估前,除了利用鑽心試驗直接取得混凝土強度外,由於混凝土強度降低,勢必會影響抗拉鋼筋的性能,為了適度反應此現象,現階段的詳細耐震評估出現兩種不同的考慮方法,一是降低鋼筋降伏強度,另一則是折減竹節鋼筋斷面積,本文將針對此兩種方式,以新北市某一地上兩層校舍為例,分別折減其鋼筋降伏強度及竹節鋼筋斷面積探討低強度混凝土建物對耐震評估之影響,共計有C1至C13等13組分析模組,其中C1至C6為逐步調降混凝土抗壓強度之耐震評估、C7至C11為折減鋼筋降伏強度之耐震評估而C12、C13為折減竹節鋼筋斷面積之詳細耐震評估。最後利用本文之分析經驗提供往後耐震詳評一參考依據。
論文英文摘要:After 921 Ji-Ji earthquake, which occurred in 1999, it attracts much attention on the seismic evaluation and seismic retrofitting of existing structures. A supplemental computer program has been developed by NCREE (National Center for Research on Earthquake Engineering) for the seismic analysis of the existing structures. This program is generally adopted by practical engineers. In general, it can give a reliable prediction for the existing structures with considerable concrete strength. However, its applications to the existing structures with low concrete strength are not confirmed. For an old existing RC building, its concrete strength may have largely degraded as a result of neutralization, chloride diffusion, salt damage, weathering, etc. It is worth noting that the reduction in concrete strength may not be faithfully reflected in the computer software for the seismic evaluation of the existing reinforced concrete structures. This is because that the longitudinal steel bars may not fully develop their tension strength due to the lack of bond strength since the reduction in concrete strength will lead to the decrease of bond strength. Hence, it must be reflected in the seismic evaluation of the existing structures with low concrete strength. Two techniques are applied to reflect this phenomenon. One is to reduce the yielding strength of the deformed longitudinal steel bars and the other is to reduce the cross sectional area of the deformed longitudinal steel bars. This study adopts these two techniques to analyze a 2-story building in New Taipei City. The feasibility of these two techniques is shown in this study.
論文目次:目 錄 中文摘要 i 英文摘要 ii 誌謝 iv 目錄 v 表目錄 viii 圖目錄 x 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2研究動機與目的 2 1.3研究方法與內容 3 第二章 文獻回顧 5 2.1詳細耐震評估 5 2.2混凝土劣化及鋼筋握裹行為 8 2.2.1 鋼筋腐蝕 8 2.2.2 鋼筋握裹行為 9 2.2.3 鋼筋腐蝕對握裹的影響 11 第三章 RC構架之耐震評估 18 3.1側推分析 18 3.1.1 模型桿件配置 18 3.1.2 材料性質 19 3.1.3 塑鉸性質 19 3.1.4 雙曲率RC柱模擬與塑鉸設定 20 3.1.4.1 彎矩塑鉸 23 3.1.4.2 剪力塑鉸 24 3.1.5 磚牆塑鉸模擬與設定 24 3.1.5.1 磚牆之臨界破裂角與破壞路徑 25 3.1.5.2 磚牆之極限強度 26 3.1.5.3 磚牆之極限位移 27 3.1.5.4 磚牆之水平殘餘強度 27 3.1.5.5 磚牆之側向載重位移曲線 28 3.1.5.6 磚牆等值斜撐之模擬 28 3.1.5.7 磚牆塑鉸之定義與設置 29 3.2詳細耐震評估流程 29 3.2.1 ETABS純梁柱構架模型建立 30 3.2.2 整理磚牆之相關材料性質 32 3.2.3 編輯單一文字輸入檔 32 3.2.4 執行梁柱及等值斜撐塑鉸分析 36 3.2.5 建立含牆等值斜撐之結構模型 37 3.2.6 執行線性靜力分析 37 3.2.7 執行非線性靜力分析 37 3.2.8 輸出容量曲線文字檔 38 3.2.9 執行計算性能目標地表加速度程式 38 第四章 折減各材料對耐震評估之影響 57 4.1建物介紹 58 4.1.1 概述 58 4.1.2 結構材料強度規格 60 4.1.3 結構斷面配筋 60 4.1.4 現有建物設計地表加速度 60 4.2案例折減混凝土抗壓強度 60 4.2.1 C1模組非線性側推分析結果 60 4.2.2 C2模組非線性側推分析結果 61 4.2.3 C3模組非線性側推分析結果 62 4.2.4 C4模組非線性側推分析結果 63 4.2.5 C5模組非線性側推分析結果 63 4.2.6 C6模組非線性側推分析結果 64 4.2.7 劣化混凝土之分析觀察 65 4.3案例折減鋼筋降伏強度 66 4.3.1 C7模組非線性側推分析結果 66 4.3.2 C8模組非線性側推分析結果 67 4.3.3 C9模組非線性側推分析結果 68 4.3.4 C10模組非線性側推分析結果 68 4.3.5 C11模組非線性側推分析結果 69 4.3.6 小結 70 4.4案例折減鋼筋斷面積 71 4.4.1 C12模組非線性側推分析結果 71 4.4.2 C13模組非線性側推分析結果 71 4.4.3 折減鋼筋斷面積之分析觀察 72 第五章 結論與建議 129 5.1結論 129 5.2建議 130 參考文獻 132 附錄 A 分析案例單一文字輸入檔 136;表目錄 表2.1 鋼筋腐蝕等級評估基準(AIJ,1997) 16 表2.2 構件劣化度評估基準(AIJ,1997) 16 表2.3 受拉鋼筋伸展長度使用之修正因數 17 表3.1 NCREE開裂勁度折減係數 53 表3.2 常用材料性質參數整理 53 表3.3 NCREE柱塑鉸設定 53 表3.4 NCREE梁塑鉸設定 54 表3.5 NCREE磚牆塑鉸設定 54 表3.6 NCREE柱彎矩塑鉸參數 54 表3.7 NCREE柱剪力塑鉸參數 55 表3.8 NCREE磚牆塑鉸參數 55 表3.9 案例磚牆尺寸及圍束條件 55 表3.10 分析案例樓層載重表 56 表3.11 設計材料參數表 56 表4.1 各混凝土強度對應之鋼筋降伏強度 120 表4.2 分析模組參數列表 120 表4.3 結構尺寸表 121 表4.4 門窗尺寸表 121 表4.5 分析案例使用現況表 122 表4.6 475年迴歸期地震之性能目標標準 122 表4.7 分析案例樓層載重表 122 表4.8 設計材料參數表 123 表4.9 X、Y向磚牆尺寸 123 表4.10 樑柱斷面尺寸配筋 124 表4.11 臺北盆地各微分區之工址短週期設計水平譜加速度係數 、工址 短週期最大考量水平譜加速度係數 以及反應譜短週期與中週 期分界之轉角週期 與 124 表4.12 臺北盆地之工址設計水平加速度反應譜系數 125 表4.13 C1~C6模組各向分析結果 125 表4.14 折減混凝土強度之詳細耐震評估 126 表4.15 C7~C11模組各向分析結果 126 表4.16 折減鋼筋降伏強度之詳細耐震評估 127 表4.17 C1、C12、C13模組各項分析結果 128 表4.18 折減鋼筋斷面積之詳細耐震評估 128;圖目錄 圖2.1 強度韌性法評估流程 13 圖2.2 容量震譜法評估流程 14 圖2.3 鋼筋周圍握裹應力分布 14 圖2.4 腐蝕重量損失與極限握裹強度比較 15 圖2.5 裂縫寬度與極限握裹強度比較 15 圖3.1 桿件基本塑鉸性質 39 圖3.2 雙曲率柱受力與變形機制 39 圖3.3 雙曲率柱破壞發展過程 39 圖3.4 軸向破壞時的變位角之修正係數 40 圖3.5 撓剪破壞側向載重位移曲線 40 圖3.6 剪力破壞側向載重位移曲線 41 圖3.7 撓曲破壞側向載重位移曲線 41 圖3.8 NCREE柱彎矩塑鉸性質與側向載重位移曲線 42 圖3.9 NCREE柱剪力塑鉸性質與側向載重位移曲線 42 圖3.10 各式磚牆砌法及臨界破壞角 42 圖3.11 磚牆之側向載重位移曲線 43 圖3.12 磚牆之等值斜撐模式 43 圖3.13 磚牆等值斜撐之軸力非線性鉸性質 43 圖3.14 不含牆體及樓梯之結構模型 44 圖3.15 設定側推方向 44 圖3.16 定義一樓垂直載重 45 圖3.17 定義二樓垂直載重 45 圖3.18 施加一樓設計活載重的一半於樓板 46 圖3.19 施加二樓設計活載重的一半於樓板 46 圖3.20 梁柱接頭之剛域設定 46 圖3.21 梁勁度開裂折減 47 圖3.22 柱勁度開裂折減 47 圖3.23 樓板剛域修改 48 圖3.24 輸出靜力分析表單 48 圖3.25 梁柱非線性鉸分析程式(Colph) 49 圖3.26 等值斜撐非線性鉸分析程式(Bwph) 49 圖3.27 檢查梁柱是否已匯入塑鉸 50 圖3.28 Release等值斜撐桿件.. 50 圖3.29 輸入斜撐桿件塑鉸相對位置.. 51 圖3.30 非線性分析設定.. 51 圖3.31 自動計算性能目標地表加速度程式(PGA.exe) 52 圖3.32 PGA所得之耐震性能曲線 52 圖4.1 分析案例一、二層平面圖 74 圖4.2 分析案例X向a-line立面圖 74 圖4.3 分析案例X向b-line立面圖 74 圖4.4 分析案例X向c-line立面圖 75 圖4.5 分析案例Y向1-line立面圖 75 圖4.6 分析案例Y向2-line立面圖 75 圖4.7 分析案例Y向3-line立面圖 76 圖4.8 分析案例Y向4-line立面圖 76 圖4.9 分析案例基礎及一層結構平面圖 76 圖4.10 分析案例二層結構平面圖 77 圖4.11 分析案例屋頂層結構平面圖 77 圖4.12 分析案例一層建築平面圖 78 圖4.13 分析案例二層建築平面圖 78 圖4.14 分析案例屋頂層建築平面圖 79 圖4.15 設計強度(C1)X向最後一步a-line塑鉸發展 79 圖4.16 設計強度(C1)X向最後一步b-line塑鉸發展 80 圖4.17 設計強度(C1)X向最後一步c-line塑鉸發展 80 圖4.18 設計強度(C1)-X向最後一步a-line塑鉸發展 80 圖4.19 設計強度(C1)-X向最後一步b-line塑鉸發展 81 圖4.20 設計強度(C1)-X向最後一步c-line塑鉸發展 81 圖4.21 設計強度(C1)Y向最後一步1-line塑鉸發展 81 圖4.22 設計強度(C1)Y向最後一步2-line塑鉸發展 82 圖4.23 設計強度(C1)Y向最後一步3-line塑鉸發展 82 圖4.24 設計強度(C1)Y向最後一步4-line塑鉸發展 82 圖4.25 設計強度(C1)-Y向最後一步1-line塑鉸發展 83 圖4.26 設計強度(C1)-Y向最後一步2-line塑鉸發展 83 圖4.27 設計強度(C1)-Y向最後一步3-line塑鉸發展 83 圖4.28 設計強度(C1)-Y向最後一步4-line塑鉸發展 84 圖4.29 設計強度(C1)X向PGA曲線 84 圖4.30 設計強度(C1)-X向PGA曲線 85 圖4.31 設計強度(C1)Y向PGA曲線 85 圖4.32 設計強度(C1)-Y向PGA曲線 86 圖4.33 C2模組X向PGA曲線 86 圖4.34 C2模組-X向PGA曲線 87 圖4.35 C2模組Y向PGA曲線 87 圖4.36 C2模組-Y向PGA曲線 88 圖4.37 C3模組X向PGA曲線 88 圖4.38 C3模組-X向PGA曲線 89 圖4.39 C3模組Y向PGA曲線 89 圖4.40 C3模組-Y向PGA曲線 90 圖4.41 C4模組X向PGA曲線 90 圖4.42 C4模組-X向PGA曲線 91 圖4.43 C4模組Y向PGA曲線 91 圖4.44 C4模組-Y向PGA曲線 92 圖4.45 C5模組X向PGA曲線 92 圖4.46 C5模組-X向PGA曲線 93 圖4.47 C5模組Y向PGA曲線 93 圖4.48 C5模組-Y向PGA曲線 94 圖4.49 C6模組X向PGA曲線 94 圖4.50 C6模組-X向PGA曲線 95 圖4.51 C6模組Y向PGA曲線 95 圖4.52 C6模組-Y向PGA曲線 96 圖4.53 C1~C6模組各向容量曲線比較 96 圖4.54 各向混凝土強度與最大地表加速度關係 97 圖4.55 C2模組X向c-line立面最後一步塑鉸發展 97 圖4.56 C6模組X向b-line立面最後一步塑鉸發展 98 圖4.57 C1模組-X向b-line立面最後一步塑鉸發展 98 圖4.58 C3模組Y向4-line立面最後一步塑鉸發展 98 圖4.59 C2模組-Y向4-line立面最後一步塑鉸發展 99 圖4.60 C2模組-Y向3-line立面最後一步塑鉸發展 99 圖4.61 C7模組X向PGA曲線 100 圖4.62 C7模組-X向PGA曲線 100 圖4.63 C7模組Y向PGA曲線 101 圖4.64 C7模組-Y向PGA曲線 101 圖4.65 C8模組X向PGA曲線 102 圖4.66 C8模組-X向PGA曲線 102 圖4.67 C8模組Y向PGA曲線 103 圖4.68 C8模組-Y向PGA曲線 103 圖4.69 C9模組X向PGA曲線 104 圖4.70 C9模組-X向PGA曲線 104 圖4.71 C9模組Y向PGA曲線 105 圖4.72 C9模組-Y向PGA曲線 105 圖4.73 C10模組X向PGA曲線 106 圖4.74 C10模組-X向PGA曲線 106 圖4.75 C10模組Y向PGA曲線 107 圖4.76 C10模組-Y向PGA曲線 107 圖4.77 C11模組X向PGA曲線 108 圖4.78 C11模組-X向PGA曲線 108 圖4.79 C11模組Y向PGA曲線 109 圖4.80 C11模組-Y向PGA曲線 109 圖4.81 X向各混凝土強度對應之鋼筋降伏強度分析模組之容量曲線 110 圖4.82 Y向各混凝土強度對應之鋼筋降伏強度分析模組之容量曲線 111 圖4.83 鋼筋降伏強度折減前後之Ap比較 112 圖4.84 C2模組-Y向4-line立面最後一步塑鉸發展 112 圖4.85 C7模組-Y向4-line立面最後一步塑鉸發展 113 圖4.86 C12模組X向PGA曲線 113 圖4.87 C12模組-X向PGA曲線 114 圖4.88 C12模組Y向PGA曲線 114 圖4.89 C12模組-Y向PGA曲線 115 圖4.90 C13模組X向PGA曲線 115 圖4.91 C13模組-X向PGA曲線 116 圖4.92 C13模組Y向PGA曲線 116 圖4.93 C13模組-Y向PGA曲線 117 圖4.94 C1、C12、C13模組各向容量曲線比較 117 圖4.95 各向鋼筋號數與最大地表加速度關係 118 圖4.96 C8模組X向c-line立面最後一步塑鉸發展 118 圖4.97 C8模組-X向c-line立面最後一步塑鉸發展 119
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論文全文使用權限:同意授權於2017-02-09起公開