第四章 DLV 結構破壞診斷分析之數值模擬驗證
4.3 五層樓平面剪力屋架之結構損傷探測
4.3.1 單一樓層破壞之診斷分析
本節考慮受損狀態為單一樓層受損，受損型式為移除受損樓層之 斜撐。使用兩種不同地震(Kobe 與 Hachinohe)作為輸入擾動，進行分 析比較，其震波之尖峰地表加速度調整至0.1g。
A. Kobe 地震
本節以 Kobe 地震之結構動態反應進行 DLV 損傷識別分析，加
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速度歷時如圖4.6 所示。健康結構之結構參數識別結果歸納於表 4.5。
考慮五種不同受損情況，包括：
CASE1：模擬單一樓層受損，受損狀態為移除 1 樓之斜撐，加速度歷 時如圖4.7 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.6 所示。
CASE2：模擬單一樓層受損，受損狀態為移除 2 樓之斜撐，加速度歷 時如圖4.8 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.7 所示。
CASE3：模擬單一樓層受損，受損狀態為移除 3 樓之斜撐，加速度歷 時如圖4.9 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.8 所示。
CASE4：模擬單一樓層受損，受損狀態為移除 4 樓之斜撐，加速度歷 時如圖4.10 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.9 所示。
CASE5：模擬單一樓層受損，受損狀態為移除 5 樓之斜撐，加速度歷 時如圖4.11 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.10 所示。
以狀態空間 DLV 損傷識別法進行破壞診斷分析，結果歸納於表 4.11 與圖 4.12。茲針對各個案例之分析結果討論如下：
CASE1(1 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.12(a)。其中，
1 樓之 WSI 數值為 0.0005，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研判結構 應於1 樓發生破壞。此一分析結果與設定之破壞位置相符。
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CASE2(2 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.12(b)。其中，
2 樓之 WSI 數值為 0.0011，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研判結構 應於2 樓發生破壞。此一分析結果與設定之破壞位置相符。
CASE3(3 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.12(c)。其中，
3 樓之 WSI 數值為 0.0014，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研判結構 應於3 樓發生破壞。此一分析結果與設定之破壞位置相符。
CASE4(4 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.12(d)。其中，
4 樓之 WSI 數值為 0.0005，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研判結構 應於4 樓發生破壞。此一分析結果與設定之破壞位置相符。
CASE5(5 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.12(e)。其中，
5 樓之 WSI 數值為 0.0007，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研判結構 應於5 樓發生破壞。此一分析結果與設定之破壞位置相符。
B. Hachinohe 地震
本節以 Hachinohe 地震之結構動態反應進行 DLV 損傷識別分
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析，加速度歷時如圖 4.13 所示。健康結構之結構參數識別結果歸納 於表4.12，考慮五種不同受損情況，包括：
CASE1：模擬單一樓層受損，受損狀態為移除 1 樓之斜撐，加速度歷 時如圖4.14 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.13 所示。
CASE2：模擬單一樓層受損，受損狀態為移除 2 樓之斜撐，加速度歷 時如圖4.15 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.14 所示。
CASE3：模擬單一樓層受損，受損狀態為移除 3 樓之斜撐，加速度歷 時如圖4.16 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.15 所示。
CASE4：模擬單一樓層受損，受損狀態為移除 4 樓之斜撐，加速度歷 時如圖4.17 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.16 所示。
CASE5：模擬單一樓層受損，受損狀態為移除 5 樓之斜撐，加速度歷 時如圖4.18 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.17 所示。
以狀態空間 DLV 損傷識別法進行破壞診斷分析，結果歸納於表 4.18 與圖 4.19。茲針對各個案例之分析結果討論如下：
CASE1(1 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.19(a)。其中，
1 樓之 WSI 數值為 0.0005，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研判結構 應於1 樓發生破壞。此一分析結果與設定之破壞位置相符。
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CASE2(2 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.19(b)。其中，
2 樓之 WSI 數值為 0.0010，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研判結構 應於2 樓發生破壞。此一分析結果與設定之破壞位置相符。
CASE3(3 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.19(c)。其中，
3 樓之 WSI 數值為 0.0014，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研判結構 應於3 樓發生破壞。此一分析結果與設定破之壞位置相符。
CASE4(4 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.19(d)。其中，
4 樓之 WSI 數值為 0.0006，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研判結構 應於4 樓發生破壞。此一分析結果與設定之破壞位置相符。
CASE5(5 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.19(e)。其中，
5 樓之 WSI 數值為 0.0007，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研判結構 應於 5 樓發生破壞。此一分析結果與設定之破壞位置相符。
4.3.2 複數樓層破壞診斷分析
本節考慮受損狀態為複數樓層受損，受損型式為移除受損樓層之
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斜撐。使用兩種不同地震(Kobe 與 Hachinohe)作為輸入擾動，進行分 析比較，其震波之尖峰地表加速度調整至0.1g。
A. Kobe 地震
本節以 Kobe 地震之結構動態反應進行 DLV 損傷識別分析，考 慮四種不同受損情況，包括：
CASE1：模擬複數樓層受損，受損狀態為移除 1 及 5 樓之斜撐。加速 度歷時如圖 4.20 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.19 所 示。
CASE2：模擬複數樓層受損，受損狀態為移除 2 及 4 樓之斜撐。加速 度歷時如圖 4.21 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.20 所 示。
CASE3：模擬複數樓層受損，受損狀態為移除 3 及 5 樓之斜撐。加速 度歷時如圖 4.22 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.21 所 示。
CASE4：模擬複數樓層受損，受損狀態為移除 1、3 及 5 樓之斜撐。
加速度歷時如圖4.23 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.22 所示。
以狀態空間 DLV 損傷識別法進行破壞診斷分析，結果歸納於表
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4.23 與圖 4.24。茲針對各個案例之分析結果討論如下：
CASE1(1 及 5 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.24(a)。其中，
1 樓之 WSI 數值為 0.0008，5 樓之 WSI 數值為 0.0011，遠小於其他 樓層之 WSI 值，故研判結構應於 1 及 5 樓發生破壞。此一分析結果 與設定之破壞位置相符。
CASE2(2 及 4 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.24(b)。其中，
2 樓之 WSI 數值為 0.0005，4 樓之 WSI 數值為 0.0014，遠小於其他 樓層之 WSI 值，故研判結構應於 2 及 4 樓發生破壞。此一分析結果 與設定之破壞位置相符。
CASE3(3 及 5 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.24(c)。其中，
3 樓之 WSI 數值為 0.0013，5 樓之 WSI 數值為 0.0007，遠小於其他 樓層之 WSI 值，故研判應於 3 及 5 樓發生破壞。此一分析結果與設 定之破壞位置相符。
CASE4(1、3 及 5 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.24(d)。其中，
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1 樓之 WSI 數值為 0.0005，3 樓之 WSI 數值為 0.0003，5 樓之 WSI 數值為0.0004，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研判結構應於 1、3 及 5 樓發生破壞。此一分析結果與設定之破壞位置相符。
B. Hachinohe 地震
本節以 Hachinohe 地震之結構動態反應進行 DLV 損傷識別分 析，考慮四種不同受損情況，包括：
CASE1：模擬複數樓層受損，受損狀態為移除 1 及 5 樓之斜撐。加速 度歷時如圖 4.25 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.24 所 示。
CASE2：模擬複數樓層受損，受損狀態為移除 2 及 4 樓之斜撐。加速 度歷時如圖 4.26 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.25 所 示。
CASE3：模擬複數樓層受損，受損狀態為移除 3 及 5 樓之斜撐。加速 度歷時如圖 4.27 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.26 所 示。
CASE4：模擬複數樓層受損，受損狀態為移除 1、3 及 5 樓之斜撐。
加速度歷時如圖4.28 所示，SRIM 識別之結構參數如表 4.27 所示。
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以狀態空間 DLV 損傷識別法進行破壞診斷分析，結果歸納於表 4.28 與圖 4.29。茲針對各個案例之分析結果討論如下：
CASE1(1 及 5 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.29(a)。其中，
1 樓之 WSI 數值為 0.0009，5 樓之 WSI 數值為 0.0011，遠小於其他 樓層之 WSI 值，故研判結構應於 1 及 5 樓發生破壞。此一分析結果 與設定之破壞位置相符。
CASE2(2 及 4 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.29(b)。其中，
2 樓之 WSI 數值為 0.0005，4 樓之 WSI 數值為 0.0014，遠小於其他 樓層之 WSI 值，故研判結構應於 2 及 4 樓發生破壞。此一分析結果 與設定之破壞位置相符。
CASE3(3 及 5 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.29(c)。其中，
3 樓之 WSI 數值為 0.0013，5 樓之 WSI 數值為 0.0007，遠小於其他 樓層之 WSI 值，故研判結構應於 3 及 5 樓發生破壞。此一分析結果 與設定之破壞位置相符。
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CASE4(1、3 及 5 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.29(d)。其中，
1 樓之 WSI 數值為 0.0005，3 樓之 WSI 數值為 0.0003，5 樓之 WSI 數值為0.0004，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研結構判應於 1、3 及 5 樓發生破壞。此一分析結果與設定之破壞位置相符。
4.3.3 結構損傷探測之敏感度分析
由 4.3.1 及 4.3.2 節之分析結果可知，狀態空間 DLV 法在以結構 移除斜撐模擬損傷條件時，無論是單一或複數樓層之損壞都可正確定 位出受損位置。為進一步瞭解狀態空間 DLV 法之靈敏度，本節考慮 以不同程度縮減受損樓層斜撐之楊氏係數來模擬結構狀況，並以 Kobe 地震作為輸入擾動，其震波之尖峰地表加速度調整至 0.1g。
4.3.3.1 單一樓層受損
本節以 Kobe 地震之結構動態反應進行 DLV 損傷識別分析，考 慮五種不同單一樓層受損情況，其受損條件設定為縮減斜撐之楊氏係 數1%、2%、5%、25%及 50%等情況。
CASE1：模擬受損樓層為 1 樓，分別縮減其斜撐之楊氏係數 1%、2%、
5%、25%及 50%。利用 SRIM 由地震反應歷時識別之結構 參數歸納於表4.29~4.33。
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CASE2：模擬受損樓層為 2 樓，分別縮減其斜撐之楊氏係數 1%、2%、
5%、25%及 50%。利用 SRIM 由地震反應歷時識別之結構 參數歸納於表4.34~4.38。
CASE3：模擬受損樓層為 3 樓，分別縮減其斜撐之楊氏係數 1%、2%、
5%、25%及 50%。利用 SRIM 由地震反應歷時識別之結構 參數歸納於表4.39~4.43。
CASE4：模擬受損樓層為 4 樓，分別縮減其斜撐之楊氏係數 1%、2%、
5%、25%及 50%。利用 SRIM 由地震反應歷時識別之結構 參數歸納於表4.44~4.48。
CASE5：模擬受損樓層為 5 樓，分別縮減其斜撐之楊氏係數 1%、2%、
5%、25%及 50%。利用 SRIM 由地震反應歷時識別之結構 參數歸納於表4.49~4.53。
以上各案例之 DLV 損傷探測分析結果歸納於表 4.54~4.58 與圖 4.30~4.34。茲針對各個案例之分析結果討論如下：
CASE1(1 樓受損)：
依 DLV 損傷識別分析之結果，其 WSI 值歸納於圖 4.30。當楊氏 係數縮減 1%、2%、5%、25%及 50%時，對應於 1 樓之 WSI 數值分 別為 0.0012、0.0007、0.0005、0.001 及 0.0006，遠小於其他樓層之 WSI 值，故研判結構應於 1 樓發生破壞，此一分析結果與設定之破壞
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位置相符。尤其在楊氏係數僅縮減 1%之狀態下，仍可以正確判斷出 受損樓層，說明狀態空間DLV 法具有相當程度之敏銳度。
位置相符。尤其在楊氏係數僅縮減 1%之狀態下，仍可以正確判斷出 受損樓層，說明狀態空間DLV 法具有相當程度之敏銳度。