臺北科技大學土木與防災研究所學位論文
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目前應用於鋼筋混凝土結構包覆補強之粘接材料多為環氧樹脂，而其不耐高溫乃眾所周知，本研究則嘗試以一種「矽鋁無機聚合物」作為粘接材料，名之為「無機聚合樹脂」。一般而言，碳纖維的補強效果有優於玻璃纖維之趨勢，但由於玻璃纖維本身主要之成份即包含矽，理論上與無機聚合樹脂可能產生更佳的鍵結效果，因此本研究特嘗試應用玻璃纖維進行包覆混凝土試體之強度及高溫性能之實驗研究，探討其與碳纖維之差異性。初步結果顯示無機聚合樹脂對於玻璃纖維包覆混凝土試體的確也可發揮補強效果。不過可能由於過強的鍵結作用，使得包覆層硬度偏高，以致試體呈現脆性破壞的現象。為改善此狀況，本實驗研究另嘗試不同之玻璃纖維材料，同時並提出善用其特有鍵結性能之建議。
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本文提出一有效的程序以解決含邊界構材之鋼筋混凝土牆推覆分析(Pushover Analysis)問題。其方法主要是利用力平衡、變形諧合並配合混凝土軟化模式和鋼筋完全彈塑性模式等兩大組成律作為分析之依據。當鋼筋混凝土牆承受水平作用力時，將分別由橫向鋼筋、縱向鋼筋及混凝土等三大元素來共同承擔。各元素之貢獻，可以ㄧ沿著構架對角線方向之等値斜撐予以模擬，並作為後續推覆分析(Pushover Analysis)之依據。為了證實所提方法之準確性及可行性，本研究採用十六座鋼筋混凝土試體的反覆載重試驗數據來進行比對，結果顯示分析值與實驗值頗為吻合。本研究針對含邊界構材鋼筋混凝土牆提供ㄧ不失準確的等值斜撐的估算方法，冀能供為工程師進行結構設計参考之用。
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大地震發生的初期，各地區均受到不同程度的災害，地區行政部門的通訊及交通系統如果也因此中斷，災情難以有效查報、通報，在缺乏足夠的災情資料時，上層災害應變中心難以做出適當的應變決策及救援派遣。使用災害評估系統，於地震發生初期快速的獲得災害損失評估，予以中央及縣市災害應變中心適切的輔助資料，俾能有助於救災人力與資源的妥善配置，讓救災的黃金時間不至於浪費，本研究以「國家地震工程研究中心」所開發的「台灣地震損失評估系統」，為取得震災損失之早期評估的工具。 本研究收集921集集大地震，各種救災人力及資源數量資料，包含台灣省政府、各縣市政府及國軍的資料，分析各單位在應變初期所投入的人力及資源數量，並收集日本及國內相關之建議整備數量，建立大規模地震災變搜救及收容物資之需求數量與「台灣地震損失評估系統」產出之建築物全半倒、傷亡人數的應對關係，以提出大規模地震中央、縣市政府初期之搜救人力派遣數量、收容資源需求，提供各級政府在擬定地震初期災害緊急應變策略時，災害搜救人力及收容資源早期推估，在大規模地震災害來臨時，使中央及地方政府能夠有較佳的搜救人力及收容資源分配，提高救災資源的使用效率。
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本文根據黃震興等人於國家地震工程研究中心所進行之ㄧ座縮尺三層兩跨鋼筋混凝土(RC)純韌性抗彎構架(PMRF)及另一含RC牆之相同抗彎構架(WMRF)之振動台試驗結果進行非線性動力歷時分析與驗證。振動台試驗分為兩個階段，第一階段先測試RC純抗彎構架，其後再測試含RC非結構牆之抗彎構架，試驗採用Tap100、Tcu078、Tcu017等三筆地震加速度歷時資料，依次放大倍率，分別量測頂層、3樓、2樓之相對最大位移及絕對最大加速度動態反應。本研究在理論分析部份，係依據宋裕祺等人所建議之構材塑性鉸特性設定方法，再配合Takada遲滯模式，設定對應的構材非線性元素特性，並利用SAP2000進行整體結構非線性動力歷時分析，分析所得各樓層之地震反應與實驗成果頗為吻合，本文所得結果，冀能供為工程師參考之用。
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在本論文中，探討Hilber、Hughes與Taylor所提出的積分法(簡稱HHT-α積分法)在求解非線性結構系統時的數值特性，為了要評估非線性系統，本論文定義兩個新參數，其中一個參數名為單步非線性變化程度(step degree of nonlinearity)，用來描述結構勁度在積分時間步長內的變化情形；另一個參數名為收斂度(step degree of convergence)，用來描述非線性系統逐步積分求解的反覆疊代過程中，其收斂勁度與正確勁度的接近程度。在引入這兩個新參數後，HHT- 積分法應用於非線性系統時，才能評估其數值特性。 因為非線性關係的考量，在實際計算時可有兩種不同的計算方式。方法一為HHT-α積分法的運動方程式中，其勁度被假設使用同樣的 ，而方法二在實際的運用上將HHT-α積分法的運動方程式之勁度跟隨著位移而定。本文利用這兩個方法，進一步探討HHT-α積分法在求解非線性結構系統的數值特性。 本文使用數值釋例證實評估結果，在基本的評估後，本文推斷方法一在任何的單步非線性變化程度和收斂度之下都是無條件穩定，而且不管是在線彈性或非線性系統之下都擁有數值消散特性；而方法二在內部勁度軟化的情況下，會發生數值的不穩定。所以經過這些評估可以驗證方法一比方法二具有較好的數值特性。
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本研究計畫於國家地震中心以一座雙跨縮尺橋梁作震動台實驗，觀察橋梁加裝防落拉桿前後及不同數量、不同尺寸的鋼棒及厚度不同之橡膠墊片裝設時之差異，針對防落拉桿限制兩相鄰橋面版相對位移量做研究探討，並且收集結構分析軟體(SAP2000)中所需設定之參數。將實驗值經由希爾伯特-黃轉換(Hilbert-Huang Transform, HHT)後之2D希爾伯特頻譜(Hilbert spectrum)比較，了解試體於頻率域之變化，可以找出防落拉桿之作用時間及試體頻率的改變量。於SAP2000建立數值分析模型，以一多線性彈性性質元素（Multi-Linear Elasticity Property）模擬防落拉桿，將分析值與實驗值進行比較可以發現在加速度、位移及相對位移都可以準確的模擬。並將分析值經由希爾伯特-黃轉換，與實驗值之頻譜比較，亦可找出防落拉桿之作用時間及試體頻率的改變量。藉由實驗與分析相互驗證之結果，進而提出一簡易的防落拉桿分析方法，日後可由簡單的材料性質實驗結果，輸入所需的參數於程式中分析，即可得到準確的結果。
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在老年人口數提高、總生育率降低同時，台灣已邁入老齡化社會，經建會評估，到民國一百一十六年，老年人口比率將超過百分之廿，每五個人中就有一位老人。台灣的人口老化現象是我們必須去重視的。目前的老人福利服務，以照護機構為主流。今年，總共已有八七○家長期照顧機構，總床數超過四萬床，平均五十個就一個老人送安養機構，而都會區小型總床數（十至廿九床）已佔全部安養機構的七成（五人以上為機構）。台灣的老人安養機構通常會想營造家的感覺，把出入口做得不像門，以防老人因不安而逃跑，但消防標準卻規定出入口要清楚標明，與現有法令不能完全和諧。另外，安養機構必須高度專業化，例如廿四小時的護理，但難以達此標準；且台灣安養機構通常是團體作息流程，多人同住一房，難以維護個人隱私；未立案機構的黑戶問題，也必須解決。 有鑑於國內高齡化安養機構成立家數愈來愈多，機構內多為行動不便的老人，如發生火災極易造成重大人命傷亡，尤其是八十七年元月十五日凌晨○時三十五分台北縣中和市南興路二段五十四巷十四號「慈民安養中心」火災造成十一人死亡，十人受傷之不幸慘劇，嚴重突顯出高齡化安養機構防火安全上之缺失。 雖然我國現行建築、消防法令對高齡化安養機構防火安全上有規定，惟高齡化安養機構在使用上、型態上有其特殊性，所收容長者在災害發生時避難逃生上有其困難性，因此高齡化安養機構安全性，一直是焦點話題。因此本研究將先調查台北市安養中心現況與趨勢，並藉由安養中心火災案例暨現行消防法規內容之研析，擬定安養中心火災人命危險因素，再針對台北市安養中心進行人命安全評估調查，藉由以上資料尋找出安養中心火災危險要因與可能衍生之問題所在，並提出相關防火安全對策，祈能供相關政府單位及研究機構參考。
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營造業職業災害為我國職業災害最嚴重的行業類別。又幾乎在作業場所中發生，作業現場的安全管理上是否有著尚未注意的焦點，未能予以適時地處置，進而導致職業災害的發生，是本研究要探索的主要目的。 本研究著手在過往的營造業職業災害案例實例中，做安全管理方面的探討，期以發現營造工程作業場所中安全管理上的焦點。經由過去職業災害案例的解析，期以在將來的安全管理上能更清楚的知道現場安全管理的重點。 經由對民國88年到94年間營造業職業災害案例實例的重新審閱與解析，本研究發現在現場安全管理上，因之於過去的經驗與災害分析有著系統上的迷思與慣性，而提出「事故制止點」的觀念。 同時應用此一觀念，將過去七年間的全部災害案例實例，重新做檢討，在915件職業災害案例中，刪除13筆確認為非關營造工程作業場所的資料後，取得902筆有效資料，並找到其中853筆有事故制止點。說明「事故制止點」的處置，可以做為營造工程現場安全管理上的主要重點，作業場所可以經由「事故制止點」的消除，進而主動地將職業災害降低。同時經由本研究「事故制止點」的整理與統計，列出各種事故制止點未能控制後所造成的受災人數。現場的安全管理可以依各個工程作業上的特性，參考事故制止點的分佈來做為安全管理上的重點，將資源做更有效的運用，以達到最大的效果。
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在混凝土中，適量的添加聚丙烯纖維，以改善混凝土的力學行為，在國內外已行之有年。然而，聚丙烯纖維混凝土除了有明顯的抗裂性及對韌性的提昇以外，對於其他力學強度的改善與實用結果，其背景條件並未非常明確的規範，因此可能造成使用錯誤與潛在傷害。 本研究係針對上述之疑慮，藉由實驗結果驗證理論設計之預期性及實務之適用性。研究方法是將四種體積含量(0%、0.1%、0.2%及0.3%)的短聚丙烯纖維束分別加入三種設計強度為210㎏/cm2、280㎏/cm2及350㎏/cm2的混凝土之中，對於直接張力、抗彎、抗壓及劈裂強度進行實驗與比較，每一種實驗分別作3個試體，總共配置成144個試體。 經由實驗結果得知，添加短聚丙烯纖維束的混凝土，其張力強度並非如理論預期會立即隨著纖維含量增加而增強，反而會先有下降情形，在纖維達到相當的含量之後才會再呈現上昇趨勢，造成這種變化的因素很多，在本文中皆有探討之。 整體而言，聚丙烯纖維混凝土確實具有增強的潛力與優異的抗裂性及提升韌性的效果，若在實際的應用上對各項影響参數採取更嚴謹的控管，並對其使用效果的預期性採比較保守的評估，尚不失為一種優異並具實用性的複合材料。
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在近幾年中，國內、外接連不斷發生了許多天然、人為的災害，不僅造成人民財產的損失，生命安全亦受到威脅，然而當災害發生時，當務之急應當快速的動員救災人員、裝備搶救，儘可能將災害降到最輕，而能夠快速出動、有效率、有紀律支援的救災單位，非軍事部隊莫屬，且在國際上幾次嚴重的大災害中，都藉由軍隊加入支援緊急救災，才讓整個救災的行動順利完成，並將損傷、災害減到最小，因此在本文中對於如何提升國軍緊急救災的應變能力作深入的研究。 本篇文章的研究方法以文獻分析法、描述性的理論模式、歸納法以及問卷訪談等方法完成。觀察軍隊支援救災有成的美國、日本之比較，及我國近年來軍隊救災情況，可發現我國的軍隊在救災方面有許多地方待精進，經綜合歸納，可分為以下幾個重大的問題：1、救災法令未周延；2、救災計畫未編訂；3、裝備籌備未整備；4、人才訓練未完善；5、救災經費未妥善。 再經由深入探討後發現要提升國軍緊急救災的應變能力，以及把握「黃金72小時」緊急救災時間，使國軍救災成效提升，以下五部分是最需要精進的部分：1、增訂(修)國軍緊急救災的相關法令；2、針對緊急救災業務擬定緊急救災計畫；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；5、國防部預算編列救災專案經費；6、全民防衛與緊急救災的結合。