結構損壞識別研究

吳昱廷(Yu-Ting Wu)

指導教授 ： 羅俊雄

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2004年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2004.01280

摘要

本文的最終目的，是識別結構物遭受到地震後所破壞的程度。識別的方法大略上分為兩個部份。第一部分主要就是利用模態應變能變化率（model strain energy change ratio）去分析，另一部份是計算出此結構物受到地震後的韌性係數（ductility coefficient）。
評估結構物損壞程度的方法有很多種，如頻率阻尼的改變、振態的改變、勁度或柔度的改變以及模態應變能的改變等等。在第一部份裡，本文選用了以下的3種方法來評估其結構物的破壞程度：(1)振態的改變；(2)勁度矩陣的改變；(3)模態應變能的改變。不過利用這些方法去評估結構物損壞程度時必須用到結構物的勁度以及振態。基於這個理由，這裡選用了利用小波分析去求出結構物的勁度。此種方法是利用推導小波轉換過程中的一個函數─尺度函數（scaleing function）來正確的求得非線性時變性系統的阻尼係數（damping coefficient），並利用擴展小波的方式來得到結構物的勁度（stiffness），而不需要在計算前先假設系統的非線性特性。而接下來要計算出結構物的振態。有相當多的方法均可以求出結構物的振態，但既然已經計算出結構物的勁度，所以決定利用頻率方程式（frequency equation）來求得結構物的振態。同時，也可以得到結構物的自然頻率（natural frequency）以及週期（period）。
第二部份，則是利用韌性係數來評估結構物受到地震後破壞的程度。這種方法只需要求出結構物的降服位移以及每一次進入塑性範圍時最大的位移，即可代入公式得到韌性係數。本文這裡是利用圖示法，在遲滯迴圈中找出結構物的降服位移。因為在強地震作用下，當彈性範圍進入到彈塑性範圍，恢復力迅速地改變時，雙線性恢復力在jerk處有不連續的現象。所以本文利用小波係數求得每一次進入塑性範圍時最大的位移反應。
本文在最後，拿四個實際例子，利用上述的方法來評估此結構物所受到的破壞程度。前兩個實例是一棟三層樓的RC結構物，分別在2002-10-11以及2002-10-14作的擬振動試驗。後兩個實例，是中興大學一棟結構物分別受到625以及921地震之後所量測到的反應紀錄。
此三層樓的RC結構物，是利用四筆不同程度的地震資料在2002-10-11、2002-10-14、2002-10-15以及2002-10-16做了四次擬振動試驗。本文只拿2002-10-11以及2002-10-14兩次試驗來作分析並比較。而分析中興大學的那棟結構物，原因是因為此結構物所量測到的地震反應相當的完整。在625的小地震過後，並沒有明顯的破壞現象，而相對的在921的地震過後，此結構物有出現明顯的破壞現象。如此一來，識別這兩筆地震資料，就可以明顯的看出有無破壞對識別的結果有何差別。

關鍵字

小波

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無資料

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wavelet

參考文獻

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