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組合減震與隔震系統建築承受近斷層地震反應分析

九二一集集地震後，近斷層地震對結構所引起的效應，受到高度重視，近斷層地震通常具有長週期的速度脈衝波，對於結構的危害程度，往往會比同等規模的遠域地震還大。本文主要以集集地震中，數筆近斷層地震資料，探討兩棟短、中週期之RC建築物分別裝上隔、減震元件，並進行非線性歷時分析，分析模型為未隔震建築物、隔震建築物、隔震加裝額外彈性裝置(Supplemental Elastic Devices；SED)建築物、隔震加裝黏性阻尼器(Viscous Damper)建築物，並比較隔震前後，基底剪力及基底位移之影響，最後再採用二十二筆近斷層地震資料，分析基底剪力及基底位移與PGV/PGA參數及譜速度(Sv)之關係。由研究中發現，隔震建築物承受近斷層地表運動時，加裝黏性阻尼器，所產生的基底剪力，比加裝額外彈性裝置建築物的基底剪力還小，而隔震位移也能控制在合理的範圍。最後發現隔震建築物的基底剪力及基底位移與PGV/PGA參數及譜速度(Sv)具高度相關性，所以參數PGV/PGA及譜速度(Sv)可視為近斷層地表運動下的關鍵參數。

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模式參數與數值地形不確定性於洪氾區劃設影響之研究

近年來透過淹水模擬將洪氾區域以圖形化呈現之洪氾區劃設，已成為洪災管理中不可或缺的非工程方法。由於淹水模擬之模式參數與數值地形可能因測量誤差、環境變遷...等因素，造成模式參數與數值地形具有不確定性。而受不確定性影響，「洪氾區」劃設範圍會受到其變動性與不確定性影響。依現行法規的規範，將直接影響土地所有人的權益與土地使用的權力。 綜觀以上所述，本研究以二維格網的形式，結合水深不確定性，提出機率型態之風險分級劃設之方法。將「洪氾區」範圍以機率的方式進行分級管制，依溢淹發生機率之高低，將洪氾區劃分為土地管制與警示二種。因此，本研究擬以基隆河流域為研究範圍，利用蒙地卡羅模擬法，產生不同水文水理模式參數與帶有觀測誤差的數值地形，搭配SOBEK二維水理模式進行淹水模擬。並考量基隆河流域在環境變遷或因氣候變遷造成的極端降雨事件，其所面臨洪氾區域是否需修正。 透過環境變遷與氣候變遷之模擬案例，可以得出河川流域在環境變遷或因氣候變遷造成的極端降雨事件影響下，其洪氾區域應重新劃設或修正。藉此，利用機率的方式劃設「洪氾區」範圍，客觀的評估土地管制與警示的洪氾區域，以減少潛在災害風險地區的土地利用，降低人民生命與財產的損失，並達到有效管制與警示洪氾威脅之目標。

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藉由增加系統非線性動力行為之偵測與感應

以往的偵測技術通常建立於量測因結構損害所造成結構振動頻率、振動模態、或相關衍生的結構振動特徵上的改變。然而這些技術對於初期微量的結構損害非常不敏感。因此本研究將藉由在結構系統內加入一非線性回饋迴圈，來提高系統的非線性，使系統產生分歧行為(bifurcation) ，甚至達到渾沌狀態，並利用渾沌系統對於參數變化極敏感之特性，透過狀態空間來觀察系統參數變化所造成之動力行為改變，進而識別結構系統參數之變化。

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壓電智能骨材於結構損傷評估之應用

本論文之主要研究方向為運用壓電材料進行混凝土早期強度評估及結構健康診斷，研究所使用之智能骨材為以壓電材陶瓷料所製成，利用基本波動力學及智能材料可發射應力波，亦可接收應力波的特性，進行混凝土結構早期強評估與健康診斷之研究，結構健康診斷為將智能骨材埋入RC結構內，當試體受到破壞時，由智能材料發射應力波及由不同位置的智能骨材擷取應力波，利用應力波振幅隨著結構破壞程度、裂縫增加而減少特性，可知結構損壞程度，再利用數值分析得到損壞指標，在早期強度評估方面為利用訊號振幅隨著抗壓強度增強而減少之特性，藉由不同天數之抗壓強度及定時測量智能骨材的訊號振幅，知振幅會隨抗壓強度上升而減弱，故可知抗壓強度及訊號振幅之間的關係。

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混凝土構架之振動台試驗與模擬分析

本文為進行單層二跨鋼筋混凝土(RC)構架及兩層樓鋼筋混凝土(RC)構架之振動台試驗，並進行非線性動力歷時分析與試驗結果比對。試驗採用921集集大地震測站所量測之加速度歷時資料，依次放大倍率，量測結構之位移、加速度等動態反應。在分析模式方面，乃採用有限元素分析程式Sap2000Nonlinear再配合Takeda遲滯模式，進行模擬分析鋼筋混凝土結構承受地震加速度歷時記錄之非線性歷時反應。研究成果顯示，本研究採用之非線性歷時分析可以有效模擬出地震作用下，結構物所產生之受損狀態，且分析所得樓層之最大位移反應與試驗成果頗為吻合。

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混凝土結構之側推分析探討

本研究為討論混凝土結構使用美國FEMA(Federal Emergency Management Agency)建議之塑鉸設定方式進行側推分析的優劣性，以國家地震工程研究中心所進行鋼筋混凝土結構物的反覆加載試驗為依據，採用SAP2000軟體進行非線性側推分析(Nonlinear Pushover Analysis)並建立容量曲線。塑性鉸之建立為參照FEMA所提出之模擬方式，求得容量曲線，與試驗之結果做比較並逐步比對破壞模式。研究發現雖然可以模擬出近似的破壞行為，但容量曲線與試驗遲滯迴圈的包絡線相比，仍有明顯差異。因此判斷FEMA建議之方式，在破壞模式之模擬較真實，而桿件的殘餘強度較低導致分析後期強度下降太多，而使得分析之準確性變差。

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碼頭設施維護管理系統之建構研究

隨著國內重大公共建設陸續完成，以及於70年代大量興建的十大建設，十二項建設等公共工程進入「中年期」，而由於港灣設施亦為當時重大公共建設之ㄧ環，國內五大國際商港面對近期政府開放「大三通」政策所帶來之衝擊，其維護管理問題必將成為國內海運再度重回世界舞台的首要挑戰。歐、美、日等先進國家於90年代後期即已發覺養護維修工程的重要性，因而陸續投入大量的人力、物力進行相關的政策與技術研究。 由於近期內政府與中國大陸開放大三通為國內海運業再度注入生命力，然硬體設施卻明顯不足以因應即將面臨之龐大使用量；有鑑於此，本研究將結合資訊科技之研發技術，建構一碼頭設施維護管理系統，使各階段、類型之碼頭檢測能確實達成，並且有效率地達成改善碼頭設施，進而達成長遠的國家整體經濟發展目標。本研究參考國內外近年之碼頭維護管理相關文獻，並擬定針對我國各種碼頭型式之各部位構件進行分項探討，進而研析其可能產生之老劣化現象，以Microsoft Access 2003為資料庫建構工具，建構一套可即時儲存紀錄構件劣化位置與程度之維護管理系統，以作為碼頭設施之改善、補強之策略參考。

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無機聚合物材料應用於CLSM之研究

在地下管溝或結構物開挖後的回填施工實務上，控制性低強度材料(CLSM)解決了回填料夯實不足，造成路面或回填區沉陷的問題。目前使用的CLSM主要是以卜特蘭I型水泥作為黏结材料。卜特蘭水泥雖是ㄧ種普遍使用且發展成熟的材料，但一方面其製程並不環保，另一方面則因其水化反應不斷進行，導致回填材料難以真正控制在低強度，造成日後再度開挖的困難，並不符合使用CLSM之原始目的。 本研究嘗試採用近年國內外新開發之一種無機聚合物材料(Geopolymer)來代替水泥，作為CLSM的黏结材，與粗細骨材一起拌合。在維持高流動性(坍度)的前提下，製作CLSM圓柱試體。選擇28天與12小時龄期平均抗壓強度比值較低的配比，試驗驗證其坍度、長度變化率、初凝時間等物理性能。本實驗結果初步顯示，無機聚合物材料以適當配比拌合，確實可達到CLSM在早強、低強度、與低體積變化率上之需求。