計 畫 名 稱:結構物強震監測紀錄應用於結構物耐震評估之研究
主管單位:交通部中央氣象局
執行單位:國立臺灣大學
執行期間:103年01月~103年12月
年度:103年
核定經費:800仟元
計畫主持人:羅俊雄
中文摘要:摘要

  中央氣象局地震測報中心近十多年來在臺灣強地動觀測計劃之執行下,對選定之建築物及橋梁有強震網之建置,以收集其地震反應,做為回饋往後對結構物耐震設計之參考。對此所收集到之地震反應資料,有必要加以進行系统化之分析,建立資料庫。其中以特殊構造之建築物 (如具中間層隔震之台大土木新研究大樓)及隔震橋梁或長跨度橋梁(如嘉南大圳隔震橋),更有必要做此分析及資料庫之建置,分析結果未來可供該結構物耐震能力評估之依據。2013之研究計劃(MOTC- CWB-102-E-10) 選擇三楝建築物及三座橋梁(台大土木系新研究大樓;台電大樓;中興大學土木環工大樓;南二高嘉南大圳橋;牛欄河二號橋),進行該結構物所收集到之地震反應進行分析,探討該結構物動態特性及比較不同地震反應下之不同。針對每個地震反應事件所分析之結果建立該結構物分析報告書,並比較不同地震事件之反應分析,建立評估及診斷報告。反應分析報告書內容將包含下列事項:

1. 結構物之描述(含強震儀之位置、結構形式、構造種類等。

2. 收集到之紀錄反應歷時及其反應頻譜。

3. 利用子空間系統識別法與遞迴子空間識別法探討結構物振頻、阻尼比,並探討結構物動態特性之時變性。研究所得之各結構相關的資料皆已存檔備存,可供後續的研究參考與相關應用。

  本2014年之研究亦配合中央氣象局對結構物地震反應所進行強地動觀測計劃,選擇五楝建築物 及兩楝特殊結構(含台大土研新隔震大樓及一座隔震橋梁),進行該結構物所收集到之地震反應進行詳細分析(加入近期最新所收集之資料),配合新開發高穩定性之SI方法,探討該結構物動態特性及比較不同地震反應下之不同。針對每個地震反應事件所分析之結果建立該結構物之振動頻率(双向)、振動阻尼及振態。並比較不同地震事件之特徵反應,並針對特殊(異常)事件再予以更深入分析其原因。為了得到最佳的系統識別結果,以及提高運算效率,蒐集所得之訊號,都會先經過前處理,再進行後續系統識別的工作,以得到結構之模態特性。研究內容含:

(1) 建立自動化量測及分析之系統,可進行結構健康診斷自動化及線上分析;以成熟之結構健康診斷方法為基礎並依實務需求進行適當調整,使方法具有「自動化」之特性。

(2) 簡便的分析方法整合介面,以利於理論發展成果得以進入系統驗證並且落實於實務中。配合先進的資料分析方式,引入可信度高之結構動態特徵之識別。並針對特殊事件予以深入分析,了解異常結構動態特性之原因。

關鍵詞 : 系統識別, 結構物地震反應, 結構物評估及診斷報告

重要工作項目:1. 於探討建物之系统識別分析中,將對不同結構系统(MRF或二元系统)、高度及構造形式(RC或鋼構),在地震作用下其動態特性之變化。

2. 比較歴年來特定強震下(如921、331及2013年602等地震)所造成橋梁或建物之動態特性變化,並進行詳細之診斷及評估。

3. 反應結構物系统識別結果可應用於耐震設計規範中,並予以檢討。

4. 不同類型建築物的不同樓層垂直向共振放大倍率比較。

5. 不同類型建築物的不同樓層水平向反應譜研究。

6. 隔震建築物之隔震參數評估。
預期具體成果及效益:1. 針對研究的結構物之實測紀錄,建置結構健康診斷參數及完成結構健康檢查報告。

2. 針對研究的地震事件,分析結構之動態特性(含主頻、振態、地震輸入能量..等)。 

3. 配合建物健康診斷的結果完成報告,探討結構物之時變性及生命週期。

4. 選定具代表性的公有建物及橋梁結構,建立「結構長年健康診斷報告」。

5. 建構橋梁或建物之地震反應系统識別軟體。

6. 建立各類型建築物不同樓層加速度的預估模式。

7. 檢討樓高放大係數之法規公式。

8. 依據預估模式結果建議耐震規範之修正。
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