Transcript 結構耐震能力之簡易側推分析(二)

國立台灣海洋大學
河海工程學系
結構耐震評估與補強設計
2011.04.18 (一)
結構耐震能力之
簡易側推分析 (二)
鍾立來
鍾
1
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
結構之容量曲線
結構之容量曲線為基底剪力 Vbs 與結構頂層側位
移 Δroof 之關係。
鍾
2
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
結構之基底剪力
若一樓為基底，結構之基底剪力 Vbs 即為其一樓
之剪力 VF1 。
Vbs  VF1
鍾
3
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
結構各樓層之剪力
對應於基底剪力 Vbs ，第 i 層之剪力 VFi 為
n
VFi 
n
W
h
Fk Fk
k i 1
F

[


(
1


)
]Vbs

Fk
t
t
n
k i 1
WFk hFk
k 2
FFk：對應於基底剪力 Vbs ，第 k 層之水平地震力
γt：頂層外加集中橫力之係數
WFi：第 i 層之靜載重
hFi：第 i 層之高程
鍾
4
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
水平地震力之豎向分配
頂層外加之集中橫力 Ft 為
0, T  0.7s

Ft  0.07TVbs , 0.7s  T  (25 7)s
0.25V , (25 7)s  T
bs

  tVbs
耐設規範
節2.11式2-17
γt：頂層外加集中橫力之係數
0, T  0.7s

 t  0.07T , 0.7s  T  ( 25 7)s
0.25, ( 25 7)s  T

鍾
5
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
水平地震力之豎向分配
第 i 層之水平地震力 Fi
耐設規範
 (Vbs  Ft )WFi hFi
, i  2,3,, n  1
節2.11式2-18
n

 WFk hFk

FFi   k  2
(V  F )W h
 bs n t Fn Fn  Ft , i  n

WFk hFk
 
k 2
 WFi hFi
(1   t )Vbs , i  2,3,, n  1
 n
 WFk hFk

  k 2
W h
[ n Fn Fn (1   t )   t ]Vbs , i  n
WFi：第 i 層之靜載重
 W h
Fk Fk
 
k 2
hFi：第 i 層之高程
鍾
6
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
結構頂層之側位移
結構各樓層呈串聯之關係，故頂層之側位移為
各樓層層間側位移之疊加。因此，頂層之側位
移 ΔRF 為：
n
 RF    Fi
i 2
ΔFi：第 i 層之層間側位移
鍾
7
國家地震工程研究中心
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結構簡易側推分析之容量曲線
1. 第 i 層第 j 柱之破壞模式，或撓曲破壞
Vm < Vn，或剪力破壞Vn < Vm 。
2. 第 i 層第 j 柱側力 VFiCj 與側位移 ΔFiCj 之關
係。
3. 第 i 層之剪力 VFi 與側位移 ΔFi 之關係。
 Fi   FiCj , VFi  VFiCj
j
鍾
8
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
結構簡易側推分析之容量曲線
4. 對應於某一基底剪力 Vbs，得第 i 層之剪力
VFi 。
n
W
h
Fk Fk
VFi   t  (1   t ) k ni 1
Vbs
WFk hFk
k 2
5. 對應於第 i 層之剪力 VFi ，由第 i 層之剪力 VFi
與第 i 層之層間側位移 ΔFi 之關係，得第 i 層
之層間側位移 ΔFi。
鍾
9
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
結構簡易側推分析之容量曲線
6. 頂層側位移 ΔRF 為各樓層側位移 ΔFi 之疊加，
即
n
 RF    Fi
i 2
7. 對應基底剪力 Vbs，得頂層側位移 ΔRF。基底
剪力 Vbs 與頂層側位移 ΔRF 之關係，即為結構
之容量曲線。
鍾
10
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校舍平面試體
預留孔位，
位於樑上
氣窗
玻璃
一之 型鋼板厚 10
安裝於樓板二端
鋁
平面構架之正面及側面圖
鍾
11
國家地震工程研究中心
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校舍平面試體
30 cm
Top-4-#6
Bot-2-#6
#3@25
Top-2-#6
Bot-4-#6
#3@25
柱配筋
梁配筋(端部)
梁配筋(中點)
平面構架之正面及側面圖
鍾
12
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
60 cm
24 cm
60 cm
50 cm
4-#7+8-#6
#3@25
24 cm
梁、柱及接頭之編號
鍾
13
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材料之強度
混凝土抗壓強度 191kgf cm2
鋼筋降伏強度
2
3900
kgf
cm
#3：
#6： 3167kgf cm2
#7： 3701kgf cm2
Es ： 2040000kgf cm2
Ec ： 15000 f c kgf cm2
鍾
14
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柱子之軸力
柱 C1 及 C5： 36.9 t f
柱 C2 及 C6： 42.8 t f
柱 C3 及 C7： 46.6 t f
柱 C4 及 C8： 43.5 t f
鍾
15
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一樓與二樓樓層剪力與層間位移
柱側力(kgf)
樓層位移(cm) C1,C5
C2,C6
C3,C7
0
0
0
0
0.71977067
3211.662 17212.5 17212.5
0.730224856 3258.309 17212.5 17462.5
2.162676952
9650
17212.5 17462.5
2.215503258
9650
17212.5 17462.5
3.612339023
9650
17212.5 17462.5
3.683527826
9650
17212.5 15924.38
4.42055434
9650 4042.248
0
4.646764421
9650
0
0
7.359154252
9650
0
0
7.550333054
9650
0
0
9.014313858 3829.863
0
0
9.977666946
0
0
0
鍾
16
C4,C8
0
3211.662
3258.309
9650
9885.714
9885.714
9885.714
9885.714
9885.714
9885.714
8743.867
0
0
樓層剪
力(kgf)
0
40848.3
41191.6
53975
54210.7
54210.7
52672.6
23578
19535.7
19535.7
18393.9
3829.86
0
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鍾
17
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
結構各樓層之剪力
對應於基底剪力 Vbs ，第 i 層之剪力 VFi 為
4   2.1  3.3  2.1


w2 F  10   
 2.7   900  77400kgf
3 
2


4   2.1  3.3  2.1


wRF  10   
 2.7   750  64500kgf
3 
2


WF3 hF3
64500 680
VF2 
Vbs 
Vbs
WF2 hF2  WF3 hF3
77400 340 64500 680
 0.625Vbs
T  0.07H (3 4)  0.07  6.8(3 4)
 0.295  0.7
t  0
鍾
0, T  0.7s

 t  0.07T , 0.7s  T  (25 7)s
0.25, (25 7)s  T

18
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基底剪力與頂層側位移
,
V1  F2 F  F3F  Vbs
W3F h3 F
5
V2  F3F 
Vbs  Vbs
W2 F h2 F  W3F h3F
8
對應某一基底剪力 Vbs，根據一樓剪力 V1 與層
間位移 Δ1F 之關係，得一樓層間位移 Δ1F ；根據
二樓剪力 V2 與層間位移 Δ2F 之關係，得一樓層
間位移 ；一樓及二樓層間位移之疊加，即為頂
樓側位移 ΔRF
 RF  1F  2F
鍾
19
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鍾
樓層剪力(kgf)
樓層位移(cm)
1F
0
2F
0
1F
0
2F
0
40848.3
25530.2
0.71977
0.44986
1.16963
41191.6
25744.8
0.73022
0.45364
1.18386
53975
33734.4
2.16268
0.59442
2.7571
54210.7
33881.7
2.2155
0.59701
2.81252
54210.7
33881.7
3.61234
0.59701
4.20935
52672.6
32920.4
3.68353
0.58008
4.2636
23578
14736.2
4.42055
0.25966
4.68022
19535.7
12209.8
4.64676
0.21514
4.86191
19535.7
12209.8
7.35915
0.21514
7.5743
18393.9
11496.2
7.55033
0.20257
7.7529
3829.86
2393.66
9.01431
0.04218
9.05649
0
0
9.97767
0
9.97767
20
頂層位移
(cm)
0
國家地震工程研究中心
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鍾
21
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桃園縣楊梅鎮
瑞埔國小校舍
正側面
後側面
鍾
22
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平面圖
鍾
23
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立面圖
鍾
24
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靜態單向推垮試驗
鍾
25
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空構架試體
385
71
308
309
313
WB2
C1
C1
B1
C1
RB1
C1
RB1
B1
C2
320
304
WB2
C1
C1
B1
B1
C1
RB1
C2
C Frame
B Frame
310
385
C2
303
WB2
C1
C1
C1
311
306
WB2
C1
C1
C1
315
315
313
f c  113kgf/cm2
f y  3204kgf/cm2
A Frame
309
C1 : 35  40 :14根
C2 : 24  40 : 3根
f yt  4386kgf/cm
2
鍾
C1
26
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80
20 360
360
空構架試體
B1
D10@25
6-D19
D10@25
RB1
4-D16
D9@25
35
60
40
40
2-D22
WB2
D10@15
2-D16
1-D19
40
8-D19
D10@25
2-D22
35
C1(35x40)
鍾
24
C2(24x40)
35
2-D22
2-D19
27
2-D19
24
40
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1F彎矩破壞之層間側位移
1F層間變位
150
Vm(tf)
100
50
0
鍾
0
5
15
10
displacement(cm)
28
20
25
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
2F彎矩破壞之層間側位移
2F層間變位
120
100
Vm(tf)
80
60
40
20
0
鍾
0
5
10
20
15
displacement(cm)
29
25
30
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
結構各樓層之剪力
對應於基底剪力 Vbs ，第 i 層之剪力 VFi 為
n
VFi 
n
W
h
Fk Fk
k i 1
F

[


(
1


)
]Vbs

Fk
t
t
n
k i 1
WFk hFk
k 2
FFk：對應於基底剪力 Vbs，第 k 層之水平地震力
γt：頂層外加集中橫力之係數
WFi：第 i 層之靜載重
hFi：第 i 層之高程
鍾
30
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結構各樓層之剪力
對應於基底剪力 Vbs ，第 i=1層之剪力 VF1 為
3
2
VF1 

k 2
W
Fk hFk
FFk  [ k 3 2
]Vbs  Vbs
W
Fk hFk
k 2
第 i=2層之剪力 VF2 為
3
VF2 
F
Fk
k 3
W
Fk hFk
3
[
k 3
3
W
]Vbs
Fk hFk
WF3hF3

Vbs
WF2hF2  WF3hF3
k 2
鍾
31
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
全部載重
樓層之樓地板面積
AF2  ARoof  205 m2
頂樓靜載重 WRoof  146.8 tf
二樓靜載重 W2  169.7 tf
WF3hF3
VF2 
Vbs
WF2hF2  WF3hF3
146.8  720

 Vbs  0. 6337Vbs
169.7  360  146.8  720
鍾
32
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結構之容量曲線
結構之容量曲線為基底剪力 Vbs 與結構頂層側位
移 Δroof 之關係。
X: 4.71
Y: 144.4
150
X: 6.79
Y: 144.4
容量曲線
Vm(tf)
100
50
0
鍾
0
5
10
15
displacement(cm)
33
20
25
30
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作業八
關廟國小校舍座落台南縣關廟鄉，
假設為第二類地盤。
二層樓高
二樓高程 3.5m，頂樓高程 7.3m。
頂樓無女兒牆或文化瓦。
鍾
34
國家地震工程研究中心
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作業八
鍾
35
頂樓平面圖
國家地震工程研究中心
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作業八
鍾
36
二樓平面圖
國家地震工程研究中心
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作業八
鍾
37
立面圖
國家地震工程研究中心
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作業八
柱尺寸表
鍾
38
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梁尺寸表
鍾
作業八
39
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作業八
材料強度
鍾
40
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作業 8.1
2011.05.16
求結構基底剪力與頂層側位移之關係，即結構
之容量曲線。
鍾
41
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作業
作業檔為 .doc 或 .pdf
電子檔於 0515 (日) 前寄出
紙本於 0516 (一) 繳交
老師：[email protected]
林琨偉助教：[email protected]
顧丁與助教：[email protected]
鍾
42
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簡報
簡報檔為 .doc、 .pdf 或 .ppt
請於 0508 (日) 前寄出
老師：[email protected]
林琨偉助教：[email protected]
顧丁與助教：[email protected]
鍾
43
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學期報告
校舍結構耐震能力之簡易調查
鍾立來、簡文郁、葉勇凱、黃世建、佘健維
(2005)，「國民中小學典型校舍耐震能力之簡
易調查」，國家地震工程研究中心，研究報
告NCREE-05-007。
鍾
44
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
學期報告
校舍結構耐震能力之初步評估
新城國中
口湖國小
瑞埔國小
關廟國小
鍾
45
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
學期報告
以斷面分析，求校舍結構之基底剪力強度
新城國中
口湖國小
瑞埔國小
關廟國小
鍾
46
國家地震工程研究中心
National Center for Research on Earthquake Engineering
學期報告
校舍結構之耐震檢核
新城國中
口湖國小
瑞埔國小
關廟國小
鍾
47
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National Center for Research on Earthquake Engineering
參考文獻
營建署 (2004)，「建築物耐震設計規範及解說」。
中國土木水利工程學會 (2005)，「混凝土工程設
計規範與解說」，土木401-96。
鍾立來等，「校舍結構耐震評估與補強技術手
冊(第二版)」，國家地震工程研究中心，報告
NCREE-09-023。
鍾
48
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考試
期中考 2011.5.2 (一) (講義1-6)
期末考 2011.5.30 (一)
學期報告 2011.6.13 (一)
鍾
49
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成績
作業 15%
簡報 5%
期中考 35%
期末考 35%
學期報告 10%
鍾
50
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