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中心技術報告

NCREE-1994-008

時間 1994-08-01
標題 子結構擬動態試驗方法在結構耐震補強研究上之應用( II)
作者 [蔡克銓]
摘要 為了使結構耐震設計更趨經濟效益,建築結構必須有效的吸收並消釋大量之地震輸入能。近年來,台灣大學結構實驗室致力於焊接三角形鋼板消能器(亦稱三角形加勁阻尼裝置, Triangular-Plate Added Damping and Stiffness Device或 TADAS)的相關實驗,由結果知此裝置具有良好的韌性能力並且在全尺寸的擬動態二層鋼構架之受震實驗中,確認裝置能藉增加結構勁度和遲滯阻尼有效的降低結構反應。本文中將建立相關的設計步驟,以裝置和構架間之勁度比和強度比為主要設計依據,使消能裝置能有效應用於結構耐震上。 本文重點在於以能量觀點來建立含TADAS構架的設計方法。並以三線性受力變形模式模擬含三角形加勁阻尼裝置構架之受力變形行為。針對在強震作用下結構的加速度,位移,輸入能和各種能量分配比例建立單自由度結構之非線性反應譜。且嘗試以遲滯消能裝置平均每圈所消釋之遲滯能求取等效阻尼比,該值約在2%~5%之間。再由以上參數研究的結果依結構週期和結構為新建或待補強的不同而提出適當的設計強度比和勁度比:在新建結構上以SR=2~4,Ω值大於2為佳;而待補強結構則 SR=3~4,Ω=1.2~2為佳,但需避免對原有結構造成破壞。以下並按新建結構和待補強結構以強度需求為原則分別提出含遲滯消能裝置構架的設計程序。 本文並以一棟含三角形加勁阻尼裝置的六層樓平面鋼構架作為設計實例。 在六組強震(PGA=0.4g)作用下分別討論各樓層的層剪力,層間位移與各樓層裝置遲滯能的比例。;由於在消能裝置的保護下,構架之梁、柱構材均保持彈性且層間側移角亦小於0.8%。即使在烈震(PGA=0.6g)作用下亦能使構架側移角不超過1.5%。此外實際構架反應也與單自由度非線性反應譜比較,而由等效阻尼反應譜中求取之阻尼比準確地預測了該結構之非彈性位移反應。從以上的研究可知三角形加勁阻尼裝置不但能降低結構成本增加結構勁度與阻尼,並能以簡便的設計方式應用於耐震結構上。
關鍵字 擬動態試驗,結構耐震補強
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