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論文中文名稱:消防撒水系統之耐震研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:A Study on Seismic Behavior of Fire Protection Sprinkler Piping System [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:土木工程系土木與防災碩士班(碩士在職專班)
畢業學年度:103
畢業學期:第二學期
中文姓名:鍾明峯
英文姓名:Ming-Feng Chung
研究生學號:102428004
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2015/07/29
指導教授中文名:廖文義
指導教授英文名:W. I. Liao
口試委員中文名:柴駿甫;邱建國
中文關鍵詞:消防撒水系統振動台實驗非結構耐震補強數值模擬與分析
英文關鍵詞:Fire sprinkler piping systemsShaking table testingNon-structural seismic reinforcementNumerical simulation and analysis
論文中文摘要:醫院為當今不可或缺的重要建築物之一,而醫院之醫療系統需於地震後持續運作;從國內外震損經驗中可以觀察到,重要建築物消防撒水系統之耐震性能相當不足,管線接頭處易在強震後破損洩水,使得醫院醫療系統無法發揮平常的功能。其中,又以小口徑一英吋管螺牙式接頭,抗彎能力較差。
為有效提升消防撒水管線系統耐震性能,本研究以某醫院頂樓之消防撒水系統為例,進行振動台受震模擬及補強實驗,觀察其破壞模式與系統特性,並探討該消防撒水系統之動態行為及不同組件補強之效果。實驗結果發現,在系統中裝設雙斜撐及軟管之補強對整體系統為最佳,可有效提升耐震性能,斜撐之裝設可抑制管線系統之整體反應,搭配軟管能有效降低管線與隔間牆之間的碰撞,減少兩者之損壞。最後,本研究利用數值分析軟體( SAP2000 ),建立管線系統之數值模型,並進行動態歷時分析,模擬之結果與振動台實驗進行比較,作為往後建立消防管線模型之參考。
論文英文摘要:Medical services of hospitals are extremely important to continue operating after strong earthquakes. However, from abroad and domestic experiences of seismic damages, it can be observed that the seismic performance of fire protection sprinkler systems in hospitals is quite inadequate, especially piping joints, such as small-bore one-inch pipe threaded joints, which are easily damaged and cause leaking during strong earthquake so that the medical function of hospitals cannot continue as usual.
Based on the above observations, this study aims to propose effective improvement methods through shaking table tests and numerical analysis for the seismic performance of sprinkler piping systems in hospitals. A fire-protection sprinkler system on the top floor of a mid-scale hospital at Southern Taiwan is chosen due to the damage experience during the Jiashian earthquake. From test results, it was found that braces installed at the main pipe and the hose installed at the small-bore one-inch pipe adjacent to the penetration at the partition wall effectively enhance the seismic performance of the tested sprinkler sub-system. The braces significantly decrease the displacement response of the whole sub-system, and the hose effectively release the impact force between the small-bore pipe and the partition wall. Finally, this study establishes a numerical model of the tested piping sub-system with the numerical analysis software (SAP2000) to execute dynamic analysis. The accuracy of the simulation is verified by the shaking table test results, and the analysis parameters are proposed for future reference as well.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究內容 5
第二章 消防撒水系統之實驗規劃 7
2.1 實驗規劃 7
2.1.1 實驗目的 7
2.1.2 實驗介紹 7
2.1.3 實驗配置 8
2.1 補強措施規劃 9
2.2 振動台測試輸入波介紹 9
2.3 實驗步驟 10
第三章 消防撒水系統之實驗結果與探討 28
3.1 模態分析 28
3.2 主管反應比較 29
3.2.1 位移計(DN2)、加速度計(A3)反應比較 29
3.3 支管反應比較 30
3.3.1 位移計(DN4、DN5)反應比較 30
3.3.2 1"管線與隔間牆碰撞反應比較 30
3.3.3 應變計 (SG4、SG9) 31
3.4 耐震性能比較 32
3.4.1 管線結構 32
3.4.2 水壓計洩漏情況 32
3.4.3 天花板擴孔行為 33
3.5 實驗結果之探討與比較 33
第四章 數值模型分析 79
4.1 數值模型之建立 79
4.2 數值分析項目 81
4.3 數值模型與實驗分析比較 81
4.3.1 各項目之模態分析 81
4.3.2 管線位移、加速度反應比較 82
4.3.2.1 原始配置(O.C.) 之Type 1至4反應比較 82
4.3.2.2 雙斜撐配置(D.B.) 之Type 5至8反應比較 83
4.4 分析結果比較與討論 84
第五章 結論與建議 127
5.1 結論 127
5.2 建議 128
參考文獻 129
論文參考文獻:1.黃喬俊,消防撒水系統耐震問題研究,碩士論文,成功大學建築研究所,2003。
2.K.C.Kuo, "Experimental Evaluation of the Seismic Performance of Hospital Sprinkler System",15 WCEE,2012,pp. 1-10。
3.黃振綱,醫院消防撒水系統接頭耐震行為之研究,碩士論文,台灣大學土木工程學系研究所,2013。
4.Z.Y. Lin et. al, "A Study on Seismic Behavior of Mechanical Coupling for Fire Protection Sprinkler Piping System in Hospital",2ECEE,2014,pp. 25-29。
5.林震宇、柴駿甫、張國鎮、林凡茹、王鑑翔、黃振綱,醫院常用消防管線系統之耐震行為實驗研究,中華民國第十二屆結構工程研討會暨第二屆地震工程研討會,高雄,2014,第27-29頁。
6.柴駿甫、黃震興、劉光晏、翁元滔、蕭輔沛、邱聰智、林克強、林敏郎、林瑞良、汪向榮、邱俊翔、林凡茹、林震宇、王鑑翔、張洵、陳柏誠,醫院耐震評估補強準則之研擬,國家地震工程研究中心報告 NCREE-13-037,2013。
7.NFPA13 Standard for the Installation of Sprinkler Systems 2010 Edition, Standard for the Installation of Sprinkler Systems,NFPA,2010。
8.Fan-Ru Lin,"Shaking Table Tests for Seismic Improvement of a Typical Sprinkler Piping System in Hospitals",5 ACEE,2014,pp. 16-18。
論文全文使用權限:同意授權於2018-08-24起公開