狀態空間 DLV 損傷探測法之應用

利 用 模 態 參 數 為 基 礎 建 立 柔 度 矩 陣 的

DLV

法，是 在 知 道 質 量 矩 陣 的 前 提 下 進 行 損 傷 探 測 分 析 。 然 而 真 實 結 構 之 質 量 矩 陣 無 法 確 切 掌 握 ， 使 得 質 量 矩 陣 的 誤 差 可 能 造 成 試 驗 分 析 結 果 的 不 準 確 。

Bernal

【

22

】於

2006

提 出 新 的

DLV

法，在 狀 態 空 間 系 統 建 立 柔 度 矩 陣 ， 仍 以 柔 度 矩 陣 之 變 化 為 基 礎 ， 發 展 出 改 良 式 的 破 壞 定 位 向 量 法，簡 稱 狀 態 空 間

DLV

法。此 方 法 利 用 狀 態 系 統 之 參 數 ， 可 由 第 二 章 所 介 紹 的

SRIM

系 統 識 別 求 得 ， 且 毋 須 假 設 質 量 矩 陣 。 有 鑑 於 此 ， 本 節 將 利 用 此 法 針 對 試 驗 結 果 進 行 損 傷 探 測 分 析 。 其 理 論 之 推 導 詳 附 錄

B

。

本 節 考 慮 前 節 弱 軸 單 邊 強 軸 雙 邊 及 弱 軸 雙 邊 強 軸 單 邊 兩 種 形 式 配 置 斜 撐 的 扭 轉 耦 合 結 構 ， 分 為 單 一 樓 層 受 損 與 複 數 樓 層 受 損 等 條 件 ， 在 不 同 地 震 波 下 ， 經 識 別 求 得 之 參 數 建 立

166

柔 度 矩 陣 ， 以 狀 態 空 間

DLV

法 進 行 損 傷 探 測 分 析 。

5.4.1 弱 軸 單 邊 強 軸 雙 邊 配 置 斜 撐 5.4.1.1 單 一 樓 層 受 損

A. El Centro

利 用 識 別 所 得 之 模 態 參 數 建 立 結 構 柔 度 矩 陣 ， 進 行

DLV

損 傷 探 測 分 析 。 考 慮 之 五 種 分 析 案 例 如 下 ：

CASE1

破 壞 位 置 位 於 一 樓 處 ， 以 移 除 一 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE2

破 壞 位 置 位 於 二 樓 處 ， 以 移 除 二 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE3

破 壞 位 置 位 於 三 樓 處 ， 以 移 除 三 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE4

破 壞 位 置 位 於 四 樓 處 ， 以 移 除 四 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE5

破 壞 位 置 位 於 五 樓 處 ， 以 移 除 五 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

DLV

損 傷 探 測 分 析 結 果 歸 納 於 表

5.28

與 圖

5.68

。以 下 將 針 對 各 案 例 進 行 討 論 ：

CASE1

： 一 樓 破 壞

(

移 除 一 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.68(a)

。 一 樓 x 向 之 指 數 為

0.43

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

2.89(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

6

倍 以 上 。 研 判 應 於 一 樓 發

167

生 破 壞 ， 與 實 際 情 況 相 符 。

CASE2

： 二 樓 破 壞

(

移 除 二 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.68(b)

。 二 樓 x 向 之 指 數 為

0.75

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

3.11(

多 一 個 數 量 級

)

，相 差

4

倍 以 上。研 判 應 於 二 樓 發 生 破 壞 ， 與 實 際 情 況 相 符 。

CASE3

： 三 樓 破 壞

(

移 除 三 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.68(c)

。 五 樓 x 向 之 指 數 為

2.89

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

3.33(

同 一 數 量 級

)

，相 差 僅

1.15

倍。研 判 應 無 破 壞 發 生 ， 此 一 分 析 結 果 與 實 際 破 壞 位 置 於 三 樓 處 並 不 相 符 。

CASE4

： 四 樓 破 壞

(

移 除 四 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.68(d)

。 四 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

1.35

， 其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj

值 均 大 於

2.53(

同 一 數 量 級

)

， 相 差 僅

1.87

倍 。 研 判 應 於 四 樓 發 生 破 壞 ， 與 實 際 情 況 相 符 。

CASE5

： 五 樓 破 壞

(

移 除 五 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.68(e)

。 五 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

2.57

， 其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj

值 均 大 於

2.74(

同 一 數 量 級

)

， 相 差 僅

1.06

倍 。 研 判 應 無 破 壞 發 生 。 此 一 分 析 結 果 與 實 際 破 壞 位 置 於 五 樓 處 不 相 符 。

B. Hachinohe

168

利 用 識 別 所 得 之 模 態 參 數 建 立 結 構 柔 度 矩 陣 ， 進 行

DLV

損 傷 探 測 分 析 。 考 慮 之 五 種 分 析 案 例 如 下 ：

CASE1

破 壞 位 置 位 於 一 樓 處 ， 以 移 除 一 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE2

破 壞 位 置 位 於 二 樓 處 ， 以 移 除 二 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE3

破 壞 位 置 位 於 三 樓 處 ， 以 移 除 三 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE4

破 壞 位 置 位 於 四 樓 處 ， 以 移 除 四 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE5

破 壞 位 置 位 於 五 樓 處 ， 以 移 除 五 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

DLV

損 傷 探 測 分 析 結 果 歸 納 於 表

5.29

與 圖

5.69

。以 下 將 針 對 各 案 例 進 行 討 論 ：

CASE1

： 一 樓 破 壞

(

移 除 一 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.69(a)

。 一 樓 x 向 之 指 數 為

0.81

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

3.75(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

4

倍 以 上 。 研 判 應 於 一 樓 發 生 破 壞 ， 與 實 際 情 況 相 符 。

CASE2

： 二 樓 破 壞

(

移 除 二 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.69(b)

。 二 樓 x 向 之 指 數 為

0.73

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

3.00(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

4

倍 以 上 。 研 判 應 於 二 樓 發

169

生 破 壞 ， 與 實 際 情 況 相 符 。

CASE3

： 三 樓 破 壞

(

移 除 三 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.69(c)

。 一 樓 x 向 之 指 數 為

2.28

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

3.83(

同 一 數 量 級

)

，相 差 僅

1.67

倍。研 判 應 無 破 壞 發 生 ， 此 一 分 析 結 果 與 實 際 破 壞 位 置 於 三 樓 處 不 相 符 。

CASE4

： 四 樓 破 壞

(

移 除 四 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.69(d)

。 四 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

1.42

， 其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj

值 均 大 於

2.58(

同 一 數 量 級

)

， 相 差 僅

1.81

倍 。 研 判 應 於 四 樓 發 生 破 壞 ， 與 實 際 情 況 相 符 。

CASE5

： 五 樓 破 壞

(

移 除 五 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.69(e)

。 四 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

2.29

， 其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj

值 均 大 於

3.21(

同 一 數 量 級

)

， 相 差 僅

1.40

倍 。 研 判 應 無 破 壞 發 生 ， 此 一 分 析 結 果 與 實 際 破 壞 位 置 於 五 樓 處 不 相 符 。

C. Kobe

利 用 識 別 所 得 之 模 態 參 數 建 立 結 構 柔 度 矩 陣 ， 進 行

DLV

損 傷 探 測 分 析 。 考 慮 之 五 種 分 析 案 例 如 下 ：

CASE1

破 壞 位 置 位 於 一 樓 處 ， 以 移 除 一 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE2

破 壞 位 置 位 於 二 樓 處 ， 以 移 除 二 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模

170

擬 。

CASE3

破 壞 位 置 位 於 三 樓 處 ， 以 移 除 三 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE4

破 壞 位 置 位 於 四 樓 處 ， 以 移 除 四 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE5

破 壞 位 置 位 於 五 樓 處 ， 以 移 除 五 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

DLV

損 傷 探 測 分 析 結 果 歸 納 於 表

5.30

與 圖

5.70

。以 下 將 針 對 各 案 例 進 行 討 論 ：

CASE1

： 一 樓 破 壞

(

移 除 一 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.70(a)

。 一 樓 x 向 之 指 數 為

0.92

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

3.44(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

3

倍 以 上 。 研 判 應 於 一 樓 發 生 破 壞 ， 與 實 際 情 況 相 符 。

CASE2

： 二 樓 破 壞

(

移 除 二 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.70(b)

。 二 樓 x 向 之 指 數 為

1.07

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

3.80(

同 一 數 量 級

)

， 相 差

3

倍 以 上 。 研 判 應 於 二 樓 發 生 破 壞 ， 與 實 際 情 況 相 符 。

CASE3

： 三 樓 破 壞

(

移 除 三 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.70(c)

。 二 樓 x 向 之 指 數 為

3.38

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

3.67(

同 一 數 量 級

)

，相 差 僅

1.08

倍。研 判 應 無 破 壞 發 生 ，

171

此 一 分 析 結 果 與 實 際 破 壞 位 置 於 三 樓 處 不 相 符 。

CASE4

： 四 樓 破 壞

(

移 除 四 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.70(d)

。 四 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

2.10

， 其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj

值 均 大 於

2.65(

同 一 數 量 級

)

， 相 差 僅

1.26

倍 。 研 判 應 無 破 壞 發 生 ， 此 一 分 析 結 果 與 實 際 破 壞 位 置 於 四 樓 處 不 相 符 。

CASE5

： 五 樓 破 壞

(

移 除 五 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.70(e)

。 五 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

2.54

， 其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj

值 均 大 於

3.08(

同 一 數 量 級

)

， 相 差 僅

1.21

倍 。 研 判 應 無 破 壞 發 生 ， 此 一 分 析 結 果 與 實 際 破 壞 位 置 於 五 樓 處 不 相 符 。

本 系 列 在 不 同 地 震 波 下 ， 在 結 構 於 單 一 樓 層 受 損 的 情 況 ， 當 結 構 於 一 樓 或 二 樓 受 損 時 ， 可 準 確 偵 測 出 破 壞 位 置 。 而 結 構 於 高 樓 層

(

三 樓、四 樓 或 五 樓

)

受 損 時，則 無 法 正 確 判 別 出 破 壞 位 置 。

5.4.1.2 複 數 樓 層 受 損

A. El Centro

利 用 識 別 所 得 之 模 態 參 數 建 立 結 構 柔 度 矩 陣 ， 進 行

DLV

損 傷 探 測 分 析 。 考 慮 之 三 種 分 析 案 例 如 下 ：

CASE1

破 壞 位 置 位 於 一 樓 及 三 樓 處，以 移 除 一 樓 及 三 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE2

破 壞 位 置 位 於 二 樓 及 四 樓 處，以 移 除 二 樓 及 四 樓 弱 軸

172

向 之 斜 撐 模 擬 。

CASE3

破 壞 位 置 位 於 三 樓 及 五 樓 處，以 移 除 三 樓 及 五 樓 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 。

DLV

損 傷 探 測 分 析 結 果 歸 納 於 表

5.31

與 圖

5.71

。以 下 將 針 對 各 案 例 進 行 討 論 ：

CASE1

： 一 樓 及 三 樓 破 壞

(

移 除 一 樓 及 三 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.71(a)

。 一 樓 x 向 之 指 數 為

1.44

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

3.08(

同 一 數 量 級

)

， 相 差

2

倍 以 上 。 研 判 應 於 一 樓 處 生 破 壞，此 一 分 析 結 果 與 實 際 破 壞 位 置 於 一 樓 及 三 樓 處 不 相 符。

CASE2

： 二 樓 及 四 樓 破 壞

(

移 除 二 樓 及 四 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.71(b)

。 二 樓 x 向 之 指 數 為

1.40

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

2.49(

同 一 數 量 級

)

， 相 差 僅

1.77

倍 。 四 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

0.86

， 其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj 值 均 大 於

3.61(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

4

倍 以 上 。 研 判 應 於 二 樓 及 四 樓 發 生 破 壞 ， 與 實 際 情 況 相 符 。

CASE3

： 三 樓 及 五 樓 破 壞

(

移 除 三 樓 及 五 樓 弱 軸 向 之 斜 撐

)

依

DLV

法 計 算 所 得 之 各 樓 層 加 權 應 力 指 標 歸 納 於 圖

5.71(c)

。 一 樓 x 向 之 指 數 為

2.23

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

2.62(

同 一 數 量 級

)

， 相 差 僅

1.17

倍 。 五 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

0.87

， 其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj 值 均 大 於

2.71(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

3

倍 以 上 。 研 判 應 於 五 樓 發 生 破 壞 ， 此 一 分 析 結 果

在文檔中 狀態空間DLV法在扭轉耦合結構之地震損傷探測試驗研究 (頁 193-0)