振動台試驗結果與分析

5.3.1 弱 軸 單 邊 強 軸 雙 邊 配 置 斜 撐

本 節 將 利 用 五 層 樓 鋼 結 構 之 各 樓 層 弱 軸 單 邊 及 強 軸 雙 邊 配 置 斜 撐 的 扭 轉 耦 合 結 構 視 為 健 康 狀 態 ， 考 慮

El Centro

、

Hachinohe

及

Kobe

等 地 震 波，以

PGA=0.1g

輸 入 於 結 構 系 統，

其 五 層 樓 扭 轉 耦 合 結 構 如 圖

5.8

所 示 。 不 同 地 震 波 下 ， 結 構 之 各 樓 層 質 心 加 速 度 反 應 如 圖

5.9

至 圖

5.11

所 示 。 以 各 樓 層 質 心 加 速 度 反 應 為 輸 出 ， 基 座 加 速 度 反 應 為 輸 入 進 行 系 統 識 別 分 析 。 系 統 識 別 所 得 之 模 態 參 數 如 表

5.2

所 示 。

結 構 的 受 損 狀 態 係 以 移 除 部 份 樓 層 弱 軸 向 之 斜 撐 模 擬 ， 考 慮 單 一 樓 層 受 損 與 複 數 樓 層 受 損 等 條 件 進 行 結 構 破 壞 診 斷 分 析。受 損 之 五 層 樓 扭 轉 耦 合 結 構 如 圖

5.12

及 圖

5.13

所 示 。

5.3.1.1 單 一 樓 層 受 損

本 節 將 利 用 移 除 單 一 樓 層 之 弱 軸 斜 撐 視 為 受 損 狀 態 ， 考 慮

El Centro

、

Hachinohe

及

Kobe

等 地 震 波 ， 以

PGA=0.05g

輸 入 於 結 構 系 統 ， 探 討 移 除 單 一 樓 層 斜 撐 情 況 下 之 損 傷 探 測 分 析 。

A. El Centro

以

PGA=0.05g

之 地 震 波 輸 入 於 受 損 結 構 系 統。結 構 之 各 樓 層 質 心 加 速 度 反 應 如 圖

5.14

至 圖

5.18

所 示。以 各 樓 層 質 心 加 速 度 反 應 為 輸 出 ， 基 座 加 速 度 反 應 為 輸 入 進 行 系 統 識 別 分

146

析 。 系 統 識 別 所 得 之 模 態 參 數 如 表

5.3

所 示 。

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

5.4

與 圖

5.19

。 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

5.19(a)

。 一 樓 x 向 之 指 數 為

4.88

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

26.38(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

5

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

5.19(b)

。 二 樓 x 向 之 指 數 為

6.65

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均

147

大 於

29.66(

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

5.19(c)

。一 樓 x 向 之 指 數 為

14.34

，其 他 樓 層 x 向 之 WSIj 值 均 大 於

14.81(

同 一 數 量 級

)

，相 差 僅

1.03

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

5.19(d)

。 四 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

9.69

， 其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj

值 均 大 於

24.48(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

2

倍 以 上 。 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

5.19(e)

。五 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

27.18

，其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj

值 均 大 於

29.04(

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

以

PGA=0.05g

之 地 震 波 輸 入 於 受 損 結 構 系 統。結 構 之 各 樓 層 質 心 加 速 度 反 應 如 圖

5.20

至 圖

5.24

所 示。以 各 樓 層 質 心 加 速 度 反 應 為 輸 出 ， 基 座 加 速 度 反 應 為 輸 入 進 行 系 統 識 別 分 析 。 系 統 識 別 所 得 之 模 態 參 數 如 表

5.5

所 示 。

148

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

5.6

與 圖

5.25

。 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

5.25(a)

。 一 樓 x 向 之 指 數 為

8.59

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

26.75(

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

5.25(b)

。 二 樓 x 向 之 指 數 為

6.70

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

17.03(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

2

倍 以 上 。 研 判 應 於 二 樓 發

149

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

5.25(c)

。四 樓 x 向 之 指 數 為

14.42

，其 他 樓 層 x 向 之 WSIj 值 均 大 於

21.92(

同 一 數 量 級

)

，相 差 僅

1.52

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

5.25(d)

。四 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

17.60

，其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj

值 均 大 於

26.01(

同 一 數 量 級

)

，相 差 僅

1.47

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

5.25(e)

。五 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

14.34

，其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj

值 均 大 於

22.32(

同 一 數 量 級

)

，相 差 僅

1.55

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

以

PGA=0.05g

之 地 震 波 輸 入 於 受 損 結 構 系 統。結 構 之 各 樓 層 質 心 加 速 度 反 應 如 圖

5.26

至 圖

5.30

所 示。以 各 樓 層 質 心 加 速 度 反 應 為 輸 出 ， 基 座 加 速 度 反 應 為 輸 入 進 行 系 統 識 別 分 析 。 系 統 識 別 所 得 之 模 態 參 數 如 表

5.7

所 示 。

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

DLV

150

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

5.8

與 圖

5.31

。 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

5.31(a)

。 一 樓 x 向 之 指 數 為

8.11

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

19.04(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

2

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

5.31(b)

。 二 樓 x 向 之 指 數 為

9.18

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

24.36(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

2

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

151

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

5.31(c)

。 一 樓 x 向 之 指 數 為

9.63

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

25.12(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

2

倍 以 上 。 研 判 應 於 一 樓 發 生 破 壞 ， 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

5.31(d)

。 四 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

6.86

， 其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj

值 均 大 於

21.88(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

3

倍 以 上 。 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

5.31(e)

。四 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

25.40

，其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj

值 均 大 於

26.46(

同 一 數 量 級

)

，相 差 僅

1.04

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 。

5.3.1.2 複 數 樓 層 受 損

本 節 將 利 用 移 除 複 數 樓 層 之 弱 軸 斜 撐 視 為 受 損 狀 態 ， 考 慮

El Centro

、

Hachinohe

及

Kobe

等 地 震 波 ， 以

PGA=0.05g

152

輸 入 於 結 構 系 統 ， 探 討 移 除 複 數 樓 層 斜 撐 情 況 下 之 損 傷 探 測 分 析 。

A. El Centro

以

PGA=0.05g

之 地 震 波 輸 入 於 受 損 結 構 系 統。結 構 之 各 樓 層 質 心 加 速 度 反 應 如 圖

5.32

至 圖

5.34

所 示。以 各 樓 層 質 心 加 速 度 反 應 為 輸 出 ， 基 座 加 速 度 反 應 為 輸 入 進 行 系 統 識 別 分 析 。 系 統 識 別 所 得 之 模 態 參 數 如 表

5.9

所 示 。

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 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

5.10

與 圖

5.35

。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

5.35(a)

。一 樓 x 向 之 指 數 為

10.48

，其 他 樓 層 x 向 之 WSIj 值 均 大 於

19.76(

同 一 數 量 級

)

，相 差 僅

1.88

倍。研 判 應 於 一 樓 發 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。

153

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

5.35(b)

。 二 樓 x 向 之 指 數 為

8.97

， 其 他 樓 層 x 向 之 WSIj值 均 大 於

21.67(

多 一 個 數 量 級

)

， 相 差

2

倍 以 上 。 四 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

11.89

，其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj 值 均 大 於

19.23(

同 一 數 量 級

)

，相 差 僅

1.61

倍。研 判 應 於 二 樓 發 生 破 壞，此 一 分 析 結 果 與 實 際 破 壞 位 置 於 二 樓 及 四 樓 處 不 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

5.35(c)

。三 樓 x 向 之 指 數 為

23.50

，其 他 樓 層 x 向 之 WSIj 值 均 大 於

27.80(

同 一 數 量 級

)

，相 差 僅

1.18

倍。二 樓 旋 轉 向 之 指 數 為

24.68

， 其 他 樓 層 旋 轉 向 之 WSIj 值 均 大 於

25.46(

同 一 數 量 級

)

，相 差 僅

1.03

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 及 五 樓 處 不 相 符 。

B. Hachinohe

以

PGA=0.05g

之 地 震 波 輸 入 於 受 損 結 構 系 統。結 構 之 各 樓 層 質 心 加 速 度 反 應 如 圖

5.36

至 圖

5.38

所 示。以 各 樓 層 質 心 加 速 度 反 應 為 輸 出 ， 基 座 加 速 度 反 應 為 輸 入 進 行 系 統 識 別 分 析 。 系 統 識 別 所 得 之 模 態 參 數 如 表

5.11

所 示 。

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 。

154

CASE2

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

CASE2

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

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 173-193)