臺北科技大學土木與防災研究所學位論文
國立臺北科技大學,正常發行
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山區道路因養護不易，每當颱風過境便容易造成坍方事件發生，導致山區部落之連外道路中斷，進而影響民生物資運輸。在89至94年歷次風災水災公共工程復建審議作業中，已累積許多災害紀錄資料；特別是在93年之後，紀錄中已包含地理坐標與現場照片，可以表達災害現場狀況。本研究透過93與94年行政院公共工程委員會災害復建審議資料進行分析，主要分析方向擬分為：一、全國性道路災損統計：研究中統計兩年內全國編號道路與市區道路，受到重大風災所產生之災損進行統計分析；二、特定道路破壞災損分析：依照災害發生地點的重複災情，研究中選取出竹60線、縣159甲線、縣169線進行受災分析。擬採用空間格網為分析單位，疊合災害發生地點，可以定義出格網內的災損情況，同時也將區分出格網上災害發生與否的情況，再配合雨量、地質與坡度等相關資訊，發展出可能的災損推估模式。 由結果可知建立格網分析方式為較適當之分析精度，其最佳分析精度為研究道路經環域分析50與格網解析度為1000m*1000m。而分析災害因子，發現坡度在11∼20度與地質組成岩層為「頭嵙山層及其相當地層」，及降雨強度為0∼50時，有7.8％災損數量。而坡度在0.1∼10度與地質組成岩層為「沖積層」，及降雨強度為0∼50時，有6.96％的最大災損金額。另利用打荻氏建立之各研究道路推估模式，得到各研究道路之臨界降雨量為竹60線：250mm、縣159甲線：400mm、縣169線：600mm。
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本文以有限元素分析軟體進行RC剪力牆的分析，從模型建立、破壞型態、裂縫分佈位置及裂縫演化過程加以分析。以ANSYS套裝軟體，針對不同高寬比及配筋型式之純RC剪力牆及含RC剪力牆構架建立數值模型。數值模型包含元素模型、材料模型及實體模型，最後組合成有限元素模型。元素模型係利用三維實體元素模擬混凝土，鋼筋則以三維線元素。材料模型以多線性等向硬化(Multilinear Isotropic)材料模型模擬鋼筋及混凝土應力-應變曲線之彈塑非線性材料行為。實體模型則依照牆體配筋及斷面尺寸建立而成。分析之文獻試體為四座傳統配筋剪力牆及一座改良配筋剪力牆，傳統配筋剪力牆當中，兩座為高型剪力牆，另兩座為中型剪力牆，改良配筋剪力牆則為中型剪力牆且以45度斜向配筋，分別進行線彈性及彈塑非線性剪力牆側推分析，預測裂縫可能發生之位置以及元素破裂面，判定剪力牆破壞型態以及裂縫演化過程。將分析結果與文獻中實驗進行比對，分析之裂縫發生範圍、位置、裂縫方向與演化狀況與實驗相似，並且不受限於高型或是中型的剪力牆亦或是改良配筋，皆可達到良好的預測結果。極限位移誤差百分比平均為4.68 %﹔極限載重誤差百分比平均為8.03 %，並且力與位移分析結果整體趨勢與實驗分析結果相似。本研究之成果可觀測牆體裂縫分佈、趨勢及演化並依其狀況設計改良型RC剪力牆配筋。
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有鑑於當前防洪抽水站常見之管理模式有別，計有：(1)鄉鎮市公所執行操作並辦理委外維護保養、(2)鄉鎮市公所執行操作，由縣市政府辦理委外維護保養及(3)縣市政府辦理委外代操作及維護保養等三種管理模式。各個防洪抽水站機組設備之型式、規格及容量互異，人力配置不等，抽水頻率亦不盡相同，在管理模式的作業績效評估上，如沒有統一的比較基礎，難以評定不同管理模式作業績效之優劣。 本研究利用失效模式與效應分析 (Failure Mode and Effects Analysis, FMEA)擬建立一套客觀評量系統，以衡量防洪抽水站於不同管理模式下之作業績效。本研究係以臺灣北部地區三個抽水機組型式相同，但管理模式不同之防洪抽水站為例，從中收集可能導致抽水機能失效的問題點(失效模式)及其關鍵成因，包括耗材損耗、操作方法、機組設備維修及設備本體等，設計FMEA檢核表並建置評量系統，以評量於不同管理模式下各防洪抽水站之作業績效。利用各站最近一年期之例行作業檢查書面紀錄資料，匯入建置完成之評量系統，進行實證分析以獲取本研究之結論。 透過本研究已順利將失效模式與效應分析 (FMEA) 方法導入，針對防洪抽水站管理模式之作業績效建置可量化之評量系統，可針對不同防洪抽水站管理模式之作業績效進行評估，同時利用本研究所建立之FMEA檢核表，可發現各不同抽水站之主要問題點 (失效模式) 發生處，以防範於未然。
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由於目前國內於鋪面透水設計及基地保水力評估上，缺乏相關之設計參數參考，因此本研究之目的為對透水效益與透水面積比之關係，採模組試驗研究並以美國環保署所發展之PCSWMM程式結合分析，加以探討不同程度之透水面積比例時，所產生之透水效率，目標以求得最佳化透水設計之關係參數，提供未來於透水性設計上之參考。 本研究乃為設計一組室內控制試驗，盼能藉由該試驗探討於同一降雨條件控制下，基地內不同比例透水性鋪面之鋪設方式，其產生之地表逕流與入滲量間的關係。採用長寬皆為80㎝之方型透明壓克力箱為試驗槽體，其高度為100㎝，於上下各有一個出水口，於試驗箱上方擺設一人工降雨器，藉由同一降雨條件下，於建築基以建築物佔基地20%、40%、60%的比例，及人行道不透水舖面20%、40%、60%的比例試驗。所蒐集到之地表逕流與滲流量，結合PCSWMM程式輔助模擬，將各透水性鋪面鋪比例達穩定滲流之延時與穩定入滲量之曲線交點得最佳化之基地透水面積，決定出基地保水之最佳透水性鋪面鋪設比例。設計於建築基地形式下最佳透水面積百分比約為54%，人行道約為68%。
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摘要 論文名稱：基因演算法應用於大學排課最佳化系統建置之研究 頁數：100 校所別：國立台北科技大學土木與防災研究所 畢業時間：九十七學年度第二學期 學位：碩士 研究生：張士宇 指導教授：宋裕祺 關鍵詞：基因演算法、排課問題 大專院校之排課一直都是教務行政人員各學期感到頭痛的問題。此問題受資 源分配限制，亦屬於NP-Complete 之問題，主要有課程、教師、教室、班級等資 源上的限制。使用傳統方法由行政人員來排課，不僅耗時耗力且不盡能滿足每位 老師的需求，常常需要透過與老師的溝通與協調來達成。 本文利用基因演算法求解排課問題，將教師課表設為染色體基因以儘量滿足 教師需求及教室分配之問題，使單一課程可在不同教室上課，增加排課較多之選 擇性。本系統利用C#撰寫程式語言，並結合資料庫之應用，方便使用者修改以及 維護資料。最後以筆者就讀之學校排課為例，結果證明本系統在多重資源限制下 可得到出令人滿意之結果。
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地球各氣候區因為不同的氣候特性及地理特性進而發展出適合當地的建築型式以及建築規範。每個地區所適合的建築外殼型式會隨著氣候及地理特性有所不同，找出適合當地氣候及地理特性的建築外殼，將可以減少建築物所產生的能源消耗，相對可降低電費的支出，並減少二氧化碳排放。 本研究以建築外殼耗能量ENVLOAD指標為核心，利用Microsoft Excel VBA編寫程式計算建築外殼之耗能量及成本效益。透過耗能量計算可以比較不同建築外殼之耗能量，找出台灣氣候所適合之辦公廳類建築外殼；另透過節能效益值計算，以直接效益及益本比，分析建築外殼節能效益與成本之影響關係，進而瞭解更換最耗能建築外殼適合之選擇。 本研究結果透過耗能量計算，北部耗能量最低之建築外殼組合為W018(外牆覆土)＋R013(隔熱拍漿粉光地坪)，中部與南部則為W012(鋁金屬帷幕牆)＋R013(隔熱拍漿粉光地坪)；最耗能建築外殼W003(琺瑯板牆)＋R008(PU膜) 更換之選擇，以直接效益分析最佳建築外殼組合選擇為W002(磚牆)＋R010(挑空鋼架通風)，若以益本比分析則為W016(琺瑯鋼板帷幕牆)＋R007(五腳磚油毛氈)。
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近年來全球天災人禍頻傳，例如國內之921大地震與納莉風災、美國911恐怖攻擊事件與卡崔納颶風、南亞大海嘯與日本阪神大地震等，這些災害都造成了大規模及大範圍之破壞，往往是政府或一般民間救災團體能力所無法負荷的，為彌補救災效率之不足，能夠快速出動、有效率與紀律支援政府救災單位，非軍事單位莫屬，在各國災害搶救之案例顯示，軍隊在緊急救災與應變行動中扮演極重要之角色。軍隊不僅兼具有紀律有效率之特點，於執行命令時更是以絕對服從的方式在最短的時間內完成上級所交付之任務，而防災與緊急應變最重要的就是搶救之時效，故國軍加入防災與緊急應變之工作行列後，在防災救災之緊急應變與動員之效率應可大幅提升。但目前國內之國土安全與防救災體系未有效整合，在制度面與法規面亦有介面上之問題，當災害發生時往往因介面不同而嚴重影響救災執行效率。 由於前述我國戰略環境、地理條件以及世界趨勢的影響，如何提升我國防災與緊急應變機制的運作及效能，並強化動員能力為目前最重要之課題之ㄧ。因此，本研究乃借由探討並比較國內外動員與防災機制之特色，俾能精進我國國軍緊急應變動員機制之運作，為本研究論文主要探討之動機。 經研本研究歸納整理各國動員制度，可供借鏡參考有：一、確立整體建軍目標，有計畫進行長期、周密、充分的動員整備；二、國防建設與經濟發展合一，共同展現精壯活力；三、養用一體原則，提高國防投資的綜合效益；四、擷取世界各國動員制度優點，健全國家動員體制；五、統籌後備動員，完成全民國防；六、建立後備軍人與動員制度；七、檢討改進動員及民防制度，使能適應當前社會變遷，肆應中共犯台需要。 經由本研究探討國內外國軍緊急應變動員制度與案例後，提出六點結論與五點建議如下： 1.增訂(修)國軍緊急救災的相關法令；2.國軍加入擬定緊急救災計畫；3.緊急救災指揮機制之重新構建；4.依據計畫的內容建立編制表、購置裝備、物資及訓練人才以提供災害發生時完整之後勤物資與兼具專業與精壯之國軍人力；5.通訊傳播系統之強化；6.全民防衛與緊急救災之結合 1.民防與災害防救結合；2.建立健全的「國土安全網」；3.建立專業之救災任務訓練機制；4.善用儲備營區完成救災任務；5. 重新律訂符合救災任務之支援協定，以保障國軍之權益。 未來需持續推動「建立全民團結的憂患意識」、「完備全民支持的法令規章」、「發展全民參與的軍文關係」、「建構全民防衛的安全體系」之全民國防共識。為使動員工作能與憲政體制一致，今後應在既有之基礎上，力求精進，本前瞻性、整體性，參考各主要先進國家作法，針對中共之威脅，衡量國情狀況，制定一套真正適合我國情的動員制度，並不斷修定作戰計畫及調整兵結構，貫徹精兵政策，完成編裝整備，落實動員工作，才能做到「平時養兵少，戰時用兵多」及「及時動員、及時作戰」之目標，以適應未來戰爭之需要，達成國軍使命。
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本文是利用時間域識別法中的直接系統參數識別法(Direct system parameter identification，DSPI)進行系統識別，首先以數值模擬的方式，分別在不同形式的外力作用下產生輸入與輸出歷時反應進行系統識別，利用無因次分析(Dimensionless analysis)找出識別時所需的取樣時間間隔，之後以有限元素法(Finite element method)模擬兩端固定支承梁結構系統，並產生輸入與輸出歷時反應進行系統識別時，發現在梁的兩側施加對稱形式的彎矩外力，只會識別出奇數模態，在梁的兩側施加反對稱形式的彎矩外力，只會識別出偶數模態。之後將直接系統參數識別法應用於實驗分析，本實驗是以壓電型智慧材料(Piezo-smart material)作為致動器(Actuator)產生振動訊號，再以位移計量測到的反應進行系統識別，首先對兩端固定支承梁結構系統識別自然頻率及阻尼比，之後將壓電智慧梁與系統識別應用於感測系統上，利用識別出的自然頻率來感測出懸臂梁上增加的質量與懸臂梁沒入水中的深度。
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目前有關鋼筋混凝土建築物耐震設計或耐震能力之評估多係針對柱、梁與牆等主要構材塑性鉸特性之設定，藉由靜態側推分析(Static Pushover Analysis)或動態歷時分析(Dynamic Time History Analysis)所得成果加以判斷，惟對於梁柱接頭因強度不足而產生剪力破壞的研究則相對缺乏。為展現構件真實受力行為，本文針對鋼筋混凝土構架提出一套可考量梁柱接頭剪力破壞之非線性側推分析流程，其中柱、梁等主要構材塑性鉸之特性係採用宋裕祺等人先前之研究成果加以設定，並以拉壓桿等值斜撐模式來模擬梁柱接頭，斜撐塑性鉸的參數設定則係參考FEMA273、FEMA356與ASCE41等規範之相關規定。本文利用SAP2000與MIDAS GEN進行四座鋼筋混凝土構架結構的非線性側推分析，分析結果與試體反覆載重試驗之容量曲線(Capacity Curve)及破壞機制(Failure Mechanism)順序進行驗證比對，結果顯示本文所研提的方法可不失準確地模擬鋼筋混凝土構架梁柱接頭的破壞行為。
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近年來台灣地區地狹人稠，山坡地開發日益增加，山區濫墾濫伐導致許多災害發生，而加勁擋土結構不僅可以美觀、維護生態且能容許較大變形量，因此廣泛運用在擋土及邊坡工程。一般工程設計從工址調查、設計方案選擇到施工控制都會遇到許多不確定因素，大多工程師設計時都以安全係數概括所有發生的可能性，實際上以定值來設計結構物的安全性是保守的，設計結構物之安全係數與結構物的破壞機率並不一致，而使用不確定設計觀念探討安全係數與破壞機率之關係，以破壞機率取代安全係數是未來設計的趨勢。 本研究將利用不確定分析中蒙地卡羅模擬法(Monte-Carlo simulation ,MCS)，針對加勁擋土牆設計之不同土壓力假設法及破壞面形式，改變背填土之參數及加勁材之參數等，探討參數之敏感度並討論參數變化對擋土牆穩定性之影響，採可靠度之方法設計加勁擋土牆之最佳配置，希以改進安全係數設計之不足，眾觀全世界先進國家已將此設計概念作為結構物規範設計，故本研究希可提供國內規範設計修正之參考與佐證。