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論文中文名稱:新舊台度磚牆抗剪強度在實務應用之比較研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Comparative study of shear strength formulas for top opening brick walls in practical applications [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:106
畢業學期:第二學期
出版年度:107
中文姓名:林資程
英文姓名:Tzy-Cheng Lin
研究生學號:105428503
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2018/06/21
論文頁數:84
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:尹世洵;張順益;楊耀昇
中文關鍵詞:台度磚牆剪力強度鋼筋混凝土耐震評估側推分析
英文關鍵詞:reinforced concrete buildingshear strength of top opening brick wallseismic evaluationpushover analysis
論文中文摘要:台灣七十年代前後之中小學校舍建築物普遍使用磚牆當作隔間,因此磚牆剪力強度的準確評估就顯得非常重要。特別是台度磚牆會造成邊柱之有效長度縮短,進而發生鋼筋混凝土短柱剪力破壞。因此若能藉由正確的模擬分析,精準地針對此結構弱點進行耐震補強,必能延長建築物的壽命,保障師生與財產的安全。
由於舊台度磚牆的剪力強度計算公式完全不考慮台度磚牆高度的影響,並忽略高台度磚牆的紅磚自體劈裂強度,明顯已低估高台度磚牆的剪力強度。甚至在進行耐震評估時,很可能因為低估高台度磚牆的剪力強度,導致高台度磚牆先行破壞而失去對於邊柱的束制作用,如此鋼筋混凝土的構架邊柱將因束制解除,而回復成正常柱受力狀態,短柱破壞因此不會發生。類似狀況下,所得分析結果很可能無法正確地診斷出短柱破壞的危險性,反而高估結構物的耐震能力,以致錯估該建築物耐震補強的迫切性。
先前的研究已針對鋼筋混凝土構架填充不同高度的台度磚牆,進行一系列的反覆載重試驗,並利用實驗結果分別提出低台度磚牆及高台度磚牆的抗剪強度的計算公式。其中當台度磚牆對角線與水平夾角小於磚牆破壞理論的臨界破壞角時,即為低台度磚牆;而當台度磚牆對角線與水平夾角大於磚牆破壞理論的臨界破壞角時則為高台度磚牆。最近的研究成果更進一步將低、高台度磚牆的抗剪強度計算公式整合成單一公式,期盼供業界更方便分析應用。新台度磚牆剪力強度計算公式已將台度磚牆的高寬比影響及紅磚自體劈裂強度有效納入,相較於舊台度磚牆剪力強度計算公式,更能合理地預測台度磚牆實際的剪力強度。
本研究將分別使用新、舊的台度磚牆強度公式,運用在桃園市某校舍之實際案例,進行耐震評估模擬。藉由不同新、舊台度磚牆抗剪強度影響,比較分析各案例所得之最大基底剪力強度變化及結構系統破壞差異性。並從實際案例所得結果,驗證出使用新、舊台度磚牆的剪力強度計算公式的不同影響,甚至可斷定新台度磚牆剪力強度公式的運用,已更能精準診斷出短柱破壞的發生,從而突顯更新現行舊台度磚牆剪力強度公式之必要性。
論文英文摘要:Since brick walls were commonly used as compartments in the elementary and the junior high school buildings around the 1970s in Taiwan, accurate evaluation of the shear strength of brick walls is very important. In particular, the top window opening brick wall will generally shorten the effective length of the side columns and thus the shear failure of these side columns might occur. Therefore, the service life of the school buildings can be prolonged if a short column failure can be diagnosed in advance and this weakness is appropriately retrofitted.
Because the current shear strength formula for calculating the top window opening brick wall completely ignores the influence of the height of the top window opening brick wall and the rupture of the brick itself, it might significantly underestimate the shear strength of the top window opening brick wall. In a pushover analysis, to underestimate of the shear strength of the top window opening brick wall might cause an early failure of the brick wall and then a possible short column failure cannot be appropriately detected. Consequently, an accurate estimation of the shear strength of the top window opening brick wall can effectively reflect the constraints on the side columns and thus a short column failure can be diagnosed in advance during a pushover analysis.
In general, top opening brick walls can be classified into two categories. One is top window opening low brick walls and the other is top window opening high brick walls. The criterion to classify the two categories is based on the critical failure angle of the top window opening brick wall. The diagonal angle of the former category is less than the critical failure angle while that of the second category is greater than the critical failure angle. It seems that the current shear strength formula of the top window opening brick wall can only provide a reliable prediction for low brick walls while for a high brick wall it will underestimate it. Recently, a series of cyclical loading tests have been conducted for reinforced concrete frames infilled with different heights of top opening brick walls so that the shear strength formula for top opening brick walls can be proposed. In this formula, both the height-width ratio of the brick wall and the mechanism of the possible rupture of the brick are considered. Hence, it is anticipated that the proposed formula can give a more reliable prediction of the shear strength of the top window opening brick walls in contrast to the currently available formula.
This study will apply both the newly proposed and current shear strength formulas for top opening brick walls to conduct a series of pushover analyses for school buildings located in Taoyuan City. The purpose of this study is intended to address the importance of using the newly proposed shear strength formula for top window opening brick walls so that a short column failure of the side columns can be diagnosed in advance in conducting a pushover analysis. In contrast, it is evident that the application of the current shear strength formula for top window opening brick walls will underestimate the shear strength of the top window opening high brick walls and thus the short column failure of the side columns might not be detected during the pushover analysis. Thus, this will lead to an inaccurate seismic evaluation of a reinforced concrete building. It is manifested from this study that the results highlight the urgent need to update the shear strength formula of existing top window opening brick walls.
論文目次:摘 要 i
ABSTRACT iii
致謝 v
目 錄 vi
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 地震震害與耐震法規沿革及耐震評估方法 1
1.2 既有老舊建築物之特性 4
第二章 文獻回顧 13
2.1 磚牆相關文獻 13
2.2 耐震評估相關文獻 14
第三章 磚牆剪力強度評估與非線性鉸參數 15
3.1 現有舊台度磚牆剪力強度計算公式 15
3.2 高台度磚牆剪力強度計算公式 16
3.3 低台度磚牆剪力強度計算公式 18
3.4 案例台度磚牆剪力強度計算公式與非線性鉸參數 19
第四章 案例分析與比較 25
4.1 案例標的物介紹 25
4.2 案例標的物分析結果 27
4.2.1 (案例一)建築物現況(低台度磚牆、舊公式、弱構架)耐震能力評估結果 27
4.2.2 (案例二)建築物現況(低台度磚牆、新公式、弱構架)耐震能力評估結果 27
4.2.3 (案例三)建築物現況(低台度磚牆、舊公式、強構架)耐震能力評估結果 28
4.2.4 (案例四)建築物現況(低台度磚牆、新公式、強構架)耐震能力評估結果 28
4.2.5 (案例五)建築物現況(高台度磚牆、舊公式、弱構架)耐震能力評估結果 28
4.2.6 (案例六)建築物現況(高台度磚牆、新公式、弱構架)耐震能力評估結果 29
4.2.7 (案例七)建築物現況(高台度磚牆、舊公式、強構架)耐震能力評估結果 29
4.2.8 (案例八)建築物現況(高台度磚牆、新公式、強構架)耐震能力評估結果 30
4.3 案例分析結果比較說明 30
4.3.1 低台度磚牆案例分析結果(案例一~四) 30
4.3.2 高台度磚牆案例分析結果(案例五~八) 31
4.3.3 綜和比較分析結果(案例一~八) 32
第五章 結論與建議 69
參考文獻 71
論文參考文獻:參考文獻
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論文全文使用權限:同意授權於2019-07-23起公開