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論文中文名稱:應用數值分析模擬無開口與開口剪力牆之耐震行為研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Study on Seismic Performance of Shear Wall with and without Openings Using Numerical Analysis [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
畢業學年度:105
畢業學期:第一學期
中文姓名:陳佳君
英文姓名:Chia-Chun Chen
研究生學號:103428103
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2017/01/23
論文頁數:156
指導教授中文名:宋裕祺
口試委員中文名:蔡益超;廖文義
中文關鍵詞:剪力牆軟化拉壓桿桁架力-位移關係反應曲面法ANSYS
英文關鍵詞:Shear WallSoftened Strut and Tie ModelLateral Load- Lateral DisplacementResponse Surface MethodologyANSYS
論文中文摘要:本文旨在探討無開口及開口剪力牆之耐震行為,並藉由無開口剪力-位移資料,透過折減係數,預測開口剪力牆之剪力-位移關係。其中無開口剪力牆基於力學三大原理,利用程式語言C#,建立無開口牆之非線性分析,以求取等值斜撐塑性鉸,可作為側推分析之依據。由於牆之非線性行為目前較無精確方法,為求其準確性,引用62組實驗數據,應用多元線性法回歸側向位移;另外,側向力係由判斷其為剪力行為或撓曲行為,經由上述可以合理決定無開口剪力牆之側力-位移行為;反之,目前日本針對開口剪力牆強度折減並未考慮開口位置,因此本文提出以簡易的反應曲面法(RSM)模擬牆體參數及其開口位置,且建立ANSYS有限元素模型求解,可得反應曲面函數,用以取代繁複的有限元素分析,再藉由無開口側力-位移數據透過折減係數,獲得剪力牆開口剪力-位移關係,希冀能為工程師在未來剪力牆結構分析中能快速且不失準確。
論文英文摘要:The purpose of this paper is to study seismic performance of shear wall with and without openings. To predict load-displacement relation of shear wall with openings by shear wall without openings data with reduction coefficient.
Based on Newton three principles to establish nonlinear analysis of shear wall without openings by using C# program to obtain the equivalent structure strut hinge. For the accuracy of the results, sixty-two experiment datas were used for regression of lateral displacement and judged lateral load by shear behavior or bending behavior.
In building codes of Architectural Institute of Japan (AIJ) which propose strength reduction of shear wall with openings but does not take the position of wall openings into account. Therefore, using response surface method (RSM) to simulate the wall parameters and its position to establish finite element models using ANSYS 14.5, since FEM analysis is very complicated and time consuming procedure, therefore this literature uses RSM to replace complicated FEM. The results show that this study can provide an acceptable result of shear wall with openings by reduction coefficient which we hope might help the engineers have a better understanding and faster computational result in future.
論文目次:摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法與內容 2
1.3 論文組織與架構 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 前言 5
2.2 剪力牆震害回顧 5
2.3 國內外剪力牆相關之研究 6
2.4 SERCBWin2008 8
2.5 軟化拉壓桿模型回顧 9
2.6 剪力牆耐震設計之相關規範 12
2.7 小結 14
第三章 剪力牆材料性質與基本理論 15
3.1 前言 15
3.2 軟化拉壓桿桁架模型之基本理論 15
3.3 鋼筋混凝土之材料組成律 17
3.3.1 混凝土材料組成律 17
3.3.1.1 Kawashima組成律 17
3.3.1.2 Mander組成律 20
3.3.2 鋼筋應變硬化組成律 29
3.4 剪力牆之基本力學原理 30
3.4.1 力平衡方程式 30
3.4.2 諧合變形關係 33
3.4.3 混凝土軟化模式組成律 34
3.5 剪力強度之折減係數 38
3.5.1 撓曲行為 38
3.5.1.1 RC牆之彎矩-曲率關係 38
3.5.1.2 牆構材軸力-位移關係之建立 40
3.5.2 剪力行為 41
3.5.3 剪力牆之強度折減係數判別 42
3.6 位移之回歸係數 42
3.6.1 剪力牆韌性行為 42
3.6.2 Matlab回歸分析方法與理論 43
3.6.2.1 多元線性回歸 43
3.6.2.2 多項式回歸 44
3.6.2.3 逐步回歸 45
3.6.2.4 非線性回歸 45
3.6.3 位移回歸 46
3.7 剪力牆非線性容量曲線之分析流程 48
3.8 視窗化程式SERCB 52
第四章 無開口剪力牆之數值分析與驗證 54
4.1 RC牆體資料介紹 54
4.2 RC牆數值分析結果與實驗數據驗證 59
4.3 小結 80
第五章 開口剪力牆之有限元素模型之模擬與設計 82
5.1 前言 82
5.2 基於反應曲面法之有限元素模型 82
5.2.1 實驗設計 82
5.2.1.1 全因子實驗設計 83
5.2.1.2 中心複合設計 83
5.2.1.3 Box-Behnken Design 85
5.2.2 反應曲面函數形式之選擇 86
5.2.3 反應曲面函數檢驗 88
5.2.4 參數顯著性檢定 89
5.3 Ansys有限元素模型之建立 91
5.3.1 材料性質與參數 92
5.3.2 邊界條件 93
5.3.3 力量加載與分析設定 94
5.4 開口剪力牆參數設計 94
5.4.1 參數設計 94
5.4.2 剪力牆開口與無開口之剪力與位移折減係數 97
第六章 有限元素分析開口剪力牆之成果與應用 99
6.1 無開口剪力牆模型驗證 99
6.2 折減係數之反應曲面函數建立 100
6.3 剪力牆不同開口位置比對 106
6.4 開口剪力牆實驗數據與分析結果驗證 111
6.5 小結 116
第七章 結論與建議 118
7.1 結論 118
7.2 建議 120
參考文獻 121
附錄A 剪力牆62組開口模型破壞模式 126
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