臺北科技大學土木與防災研究所學位論文
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我國由於地處亞熱帶與環太平洋地震帶，氣候潮濕而且多雨的環境條件會使得所居住的建築物隨著使用時間增長而伴隨著產生各類問題，諸如管線老舊、結構受損與消防設施不足等問題；加上近年來老舊公寓發生電線走火、公寓遭竊、磁磚或廣告招牌的掉落等災害時有所聞，導致原本應提供住戶安全無虞的住宅，卻成為存在眾多災害潛勢(Potential hazard)之處所，造成住戶生命與財產上莫大的損失，此也意味著當前老舊建築物急需加強生命週期中的維護管理工作。 本研究所建構之老舊公寓安全與防災診斷系統主要係先透過相關文獻之收集，並配合現場缺失調查以初擬出診斷架構，再以修正式德爾菲法、層級分析法發放兩階段之專家問卷等程序以架構系統之完整雛型；開發系統所建構之診斷架構包含結構安全、消防安全、外牆安全、防範安全、管線安全五大構面共計32項診斷項目；系統之自主檢查可定期或於自然災害例如颱風、地震後不定期的進行安全與防災診斷。 本研究所建構之老舊公寓安全與防災診斷系統可免除初期不必要的委外的專業評估費用與住戶意見整合不一等問題，同時藉本研究之成果喚醒及提高民眾對於居住處所之防災安全意識。本研究採用 Access 2010 結合 ASP.NET 逐步建構系統雛型；系統雛型建構完成後，經由實際現場測詴，並回饋修正系統之缺失。
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台灣位於歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊交界處，又屬海島型氣候，國內多數橋梁飽受地震及颱風威脅，本文考慮橋梁受洪水、地震多重災害進行研究。每當梅雨、颱風季節，豪雨夾帶大量洪水造成橋基沖刷，橋梁基礎裸露事件時有所聞，情況嚴重時造成橋梁直接崩塌，輕微時則使橋基受損。颱風侵襲過後耐震能力損失之分析與探討，係本研究之研究重點。 本研究主要針對樁基礎橋梁在洪水造成橋基裸露後，耐震能力之變化進行討論。本文首先將基礎裸露深度與水位高度視為定數，並逐步放大洪水側推力至橋梁破壞狀態，以獲得洪水力對橋梁位移之關係圖。之後，再重新修訂基礎裸露深度與水位高度值，重複洪水力之側推分析，最終可以建立裸露深度、水位高、位移量之三維曲面圖，作為災後橋梁在洪水侵襲下是否達到降伏狀態與破壞狀態等之判別依據。 此三維曲面圖之應用層面有：(1)藉由現地監測資料得到此三種參數，判別橋梁安全性，達到封橋機制之功能；(2)颱風過後則以橋梁受洪水狀態下最大位移判別樁基礎是否已達降伏，作為樁塑鉸修正之依據，並重新進行耐震能力評估，瞭解颱風造成橋梁耐震能力損失後，其耐震能力是否符合規範要求。本文所得結果可供為颱洪時封橋決策判斷之依據以及颱洪過後橋梁耐震能力快速評估之用。
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在臺灣，臺北市政府的同仁與協力技術人員組成了團隊，正致力於運用福衛 二號衛星進行其行政轄區內山坡地的管理，這樣的管理工具至少有以下3個優點： (1)圖資更新迅速(2)案件歷程明確(3)管理行政順遂。 本文旨在探討臺北市政府運用我國福衛二號衛星影像，辦理全市1萬5千公 頃山坡地的監測工作，經完成變異點過濾與優先性排定後，將高優先性之變異點 交由水土保持查報人員現勘查證，以確認變異點發生原因，並針對本監測作業之 工作方法，嘗試建立合理可行之標準作業程序，據以建構多元尺度監控機制，輔 佐山坡地管理工作之發展歷程。 本研究提出一個運用福衛二號衛星影像之土地利用監測模式，其主要工作為(1)衛星影像正射化(2)影像變異偵測(3)變異通報(4)現場查證(5)正確性分析及查證結果回饋等，累積實證研究結果顯示，採用1倍標準差作為影像變異偵測之門檻值、透過空間過濾篩選變異通報內容與查核效益檢討後所建立之作業程序，植生變異自動判釋正確率為69.3%、違規案件偵測正確率為63.6%、人為開挖整地偵測正確率為94.8%、違規偵測效能度為5.9%。可有效提昇判釋驗證及監測分析效率，協助達成保育水土資源，涵養水源，減免災害，促進土地合理利用之坡地管理目標。
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地區的市定古蹟，由文化部文化資產局統計截至2013年3月已有139處歷史建築，這些歷史建築往往會面臨氣候潮濕、地震破壞、都市開發、火災等自然及人為因素的威脅。因此，如何有效地蒐集相關基礎資料、保存及紀錄現況，進而針對毀損處進行監測及修復是有必要的。 隨著雷射掃描儀不斷進步，獲取物體三維空間資訊的時間可大幅縮短，對於減少外業工作及掃瞄作業時數有相當大的幫助。本研究於校內紅樓進行點雲模型精度檢核實驗，將Riegl VZ-400雷射掃描儀所掃描之各測站點雲，搭配Topcon Image Station在現場量測紅樓上的特徵點，以人工辨識點雲模型中的特徵點與全測站所測量的特徵點進行比較，評估點雲接合後模型之精度。 以松山菸廠鍋爐房為研究目標，確認研究區內導線網點位相對位置沒有明顯變化，並完整掃描松山菸廠鍋爐房，將點雲模型由專案坐標轉換至大地坐標，統一各時期坐標系統。最後套疊不同時期點雲模型，檢視前後期鍋爐房的變化，以及透過高精度點雲模型量測、紀錄鍋爐房重點數據並以裂痕數化、裂痕最大寬度、裂縫體積三種方式描述煙囪裂痕。
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台灣都會區高樓大廈林立，幾乎都與鄰房相距甚近或貼近，進行地下深開挖施工時必需考量鄰房安全。其中逆打工法於深開挖工程中可有效地減少工時及損鄰情況，尤其適合都會區有地下室工程之建築物或地鐵捷運等地下工程，今已普遍的被運用。本研究先採用Plaxis 2D數值分析軟體來進行實際逆打深開挖工程案例分析，並以此案例作為基準案例。再使用Plaxis 3D數值分析軟體來模擬逆打工法中不同寬長比情況下樓板所產生的軸向勁度及變形量。最後由分析之實際軸向勁度與一般所預估之軸向勁度以比例的方式來轉換2D程式分析時所需輸入的參數，將轉換後之軸向勁度進行基準案例程式模擬與比對，繪製出K值比與位移δ比之正規化曲線圖，及不同樓板寬長比下，各開挖階段時之位移比曲線圖及K值轉換圖表。 分析結果顯示，轉換後的連續壁側向變位量會比原基準案例的連續壁側向變位量小，隨著開挖深度越深該現象越趨明顯，在同一寬長比模型中，中心點位移變化量為最大，而越靠近樓板邊緣的位移變化量越小即軸向勁度越大，代表抵抗連續壁側向變位量的力量也越強，最後統整來看樓板寬長比越小時，與基準案例連續壁側向變位量的位移比相對越小，樓板寬長比越大時，位移比會越大越趨近於1，代表會越接近基準案例之側向變位量。此與實務上的經驗相同，證明本研究所提出之方式可供參考，未來在設計上就不需要如此保守，該結果也可應用於3D數值分析簡化為2D數值分析上，提供更方便之分析模式並節省程式分析時所需時間，以達到最佳化與更具安全性的開挖工程設計。
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總最大日負荷(Total Maximum Daily Load, TMDL)是目前美國環保署在全國積極推動的集水區污染總量管理之規劃，而總最大日負荷中的安全差距量(Margin of Safety, MOS)，一般皆以主觀且任意的百分率估算，欠缺較嚴謹的學理分析，所以本研究試圖將模式模擬的不確定性分配到安全差距量。 本研究旨在應用SWAT(Soil Water Assessment Tool)模式結合不確定性分析，規劃翡翠水庫營養鹽之總最大日負荷。研究收集1995年至2011年翡翠水庫集水區之氣象、水文與地文資料，應用概似不確定性估計(Generalized Likelihood Uncertainty Estimation, GLUE)結合拉丁高階方塊取樣法(Latin Hypercube Sampling, LHS)進行模式檢定及不確定性分析，並以驗證後的SWAT模擬來推估翡翠水庫集水區長期的汙染負荷。 本研究按照甲類水體水質標準，分別針對翡翠水庫氨氮、硝酸鹽氮和總磷規劃總最大日負荷，並將概似不確定性估計之不確定性範圍納入總最大日負荷規劃中，量化安全差距量。研究結果顯示模擬的水庫硝酸鹽氮、氨氮、總磷安全差距量分別佔TMDL比例為0.47%、5.33%、22.97%。而模式模擬的水庫總磷超過總最大日負荷，需要進行污染負荷削減，所以本研究以模式進一步模擬五種最佳管理作業(Best Management Practices, BMPs)，分別為階段平台(Terrace)、田埂(Field border)、肥料混入(Manure incorporation)、肥料管理(Nutrient Management)與邊坡穩定結構物(Grade Stabilization Structure)，來削減總磷負荷，其中以肥料混入對總磷的削減效率為最好。另外模擬結果顯示五種最佳管理作業組合之複合式最佳管理作業，對總磷削減效率為42.85%，可使翡翠水庫15年年平均總磷模擬最大濃度(0.0173 mg/l)低於總最大日負荷(0.02 mg/l)。 研究結果顯示概似不確定性估計結合拉丁高階方塊取樣法，可被有效地應用於評估不確定性，並量化總最大日負荷中的安全差距量。而研究結果所得的安全差距量，可提供水庫管理決策者，評估翡翠水庫氨氮、硝酸鹽氮和總磷濃度可能的不確定性範圍。並且可根據本研究最佳管理作業模擬的削減效率結果，評估適合的最佳管理作業，來進行非點源污染負荷削減，以確保翡翠水庫水質能符合水質標準。
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行政院公共工程委員會針對每年颱風災害事件，作補助與復舊，提供給予審議經費，並進行地方上的災損資料等各項紀錄調查。由於災損金額龐大，為求善用國家資源，本文針對重複致災地區實有必要加以探討，以民國93至民國101年歷年災損資料，將行政院公共工程委員會災害復建工程審議資料，就其空間位置，分別以鄉鎮、村里，以及90米格網等尺度，進行重複致災事件之統計。 文中主要分析颱風災害事件當年發生災害當次總金額累積達到五千萬元以上，或是不同年再度發生災害總金額累積達到五千萬元以上之鄉鎮為重複性條件，進行當次及不同年鄉鎮重複發生災害比較，探討前五十名重複鄉鎮，每年鄉鎮災害事件總金額佔全國總金額比例重複狀況。另以當年發生災害當次總金額累積達到一千萬元以上，或是不同年再度發生災害總金額累積達到一千萬元以上之村里，探討前五十名村里，進行重複工程類別之統計，並針對每年颱風可能造成村里災害事件前三名之工程類別比較，進行重複災害地區分析。 於民國93年起，行政院公共工程委員會開始提供災害坐標位置，以資料中發生災害地點坐標，配合選擇為美國太空總署SRTM 90米之格網，以前五十名村里區域範圍，進行格網位置上重複事件次數之統計。若當次或是不同年發生災害破壞事件之位置落於同一格網中，則定義為重複，以探討針對每年台灣颱風災害破壞位置經常性發生災害地點及工程類別之空間分析。
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空載光達利用雷射多重反射回波的原理，在極短時間獲取地表與覆蓋物的高解析度三維空間坐標，形成點雲資料。透過對點雲資料的過濾，可將建築、橋梁、植被等地表覆蓋物分類為非地面點，同時判釋出點雲中適當點位為地面點，進而產製數值地表模型(DSM)及數值高程模型(DEM)。根據目前實務，多以點雲與DEM兩階段檢核。點雲檢核的方式，主要以點雲、航照圖、粗略地形模型等綜合資訊進行地形判識，以判定點雲分類正確與否。但點雲檢核工作傾向主觀認定，同一區域由不同檢核人員作點雲判定，往往會得到不同結果。DEM的檢核方法，主要是以地形類別、地表植被覆蓋情形即地表植被平均高等資訊進行DEM判釋，而判釋已有量化的標準。地面點分類的成果會直接產製DEM品質。根據現行規範表示，不同坡度點雲密度已達每平方公尺1.5至2點，平面密度非常高，縱使地面點分類略有缺漏的情況，最終DEM產品仍保持相當精度。綜合上述，本研究擬建立品質評估作業流程採用現行DEM規範來推估合理分類正確率，以在既有DEM規範下，達到相當的分類成果作為研究主要之目的。研究參考此品質評估作業流程，可將實驗分為內部品質評估並以此評估方法得到經驗精度，再以外部相對誤差評估方式，利用參考值驗證經驗精度合理性。 本研究針對各階段點雲分類結果對於DEM影響進行分析。實驗採取用100，經過濾前後兩階段點雲，將此內插為DEM，並檢驗之間高程差對於DEM容許誤差影響。統計實驗成果可得經驗精度，當點雲分類影響已小於經驗精度，便判定往後過濾結果已對DEM影響不顯著，便能停止過濾。為提升經驗精度可靠度，實驗利用參考值與通過經驗精度資料，進行誤差矩陣分析與高程比對方式，驗證經驗精度之可靠度，參考值驗證結果顯是合格率達到百分之百。此成果可供檢核參考之依據，並藉此提高作業效率。
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鋼筋混凝土剪力牆為公認有相當卓越之優良抗震構材之一，其主要的優點為增加建築物對水平剪力的承載能力，使得整個建築在横向上更加有韌性，而地震最主要的影響就是對建築結構的橫向毀壞。但由於地下停車空間樓梯間、通道、電梯井或是管線通過之需求，剪力牆系統經常需要開孔，所以剪力牆系統需要連接梁(Coupling Beam)做連結以滿足空間使用上的需求，之前的研究發現配置對角向鋼筋的連接梁，通常比傳統直通配筋形式的連接梁擁有更好的韌性行為，但由於ACI 318-11規範規定跨深比 之連接梁必須配置對角鋼筋，因其配置對角鋼筋籠的形式容易造成施工困難，導致施工品質不佳。 因此為了兼具施工性與良好的結構行為，本研究除了提出取消對角鋼筋籠的方式，改以簡化鋼筋籠配筋方式增大其對角鋼筋之 角度，增強連接梁之塑角區之抗剪分量，另外在材料方面則使用的新型之高強度材料，期望以高強度之鋼筋混凝土於連接梁之試驗上能夠增強其強度與韌性行為發展，並以高強度鋼纖維以一定比例摻入混凝土中，藉此希望更進一步提升短跨度連接梁之韌性，希望使連接梁的破壞模式會是較安全的撓曲破壞。 本研究共製作九座鋼筋混凝土剪力連接梁試體，經由雙曲率變形與零軸壓之狀態下，進行反覆載重實驗與分析方式來探討在高強度材料下，不同跨深比、配筋細節與材料變化下於剪力連接梁之耐震行為與韌性發展，另外也在高強度材料下針對ACI 318-11規範、ASCE/SEI 41-06、FEMA 306、拉壓桿等強度估算公式與斷面分析軟體XTRACT預測其撓曲強度與連接梁之實驗結果進行探討與檢核。
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雙圓型潛盾的施作首次出現在台灣。在施工的過程中，雙圓潛盾掘進機向前推進，引致土內部應力改變，造成地表面的沉陷變位，以及經過長時間後的潛變，對於地表面之建築物或是公共設施之安全有著相當重要的影響。本文以桃園國際機場捷運線台北三重段CA450A標工程為案例，運用有限元素法Plaxis軟體，以二維之分析模型來模擬實際雙圓型潛盾開挖情形。本文以7處監測斷面之地表沉陷量。選用Hardening Soil with Small strain Model & Modified Cam-Clay model模式與 Soft Soil Creep土壤模式來模擬分析地表沉陷之垂直向變形曲線，以及歷時地表面所持續發生的沉陷，並且與現場沉陷觀測資料地表沉陷槽相互比較。由分析成果驗證Plaxis模擬與現場監測資料有很好的一致性，並且得到了一系列的分析成果，分析的成果表明了使用了Soft Soil Creep模型在對於雙圓型隧道潛盾分析的長期沉陷預測有著良好的一致性，而Hardening Soil with Small strain Model & Modified Cam-Clay model模式則是對於地表沉陷預測的表現有著良好能力。此成果可供後續雙圓型潛盾隧道工程應用參考及經驗傳承。