第三節 結構接點調查分析
在進行研究時,必先瞭解我們所遇到的問題的領域中相關的研究方 法,因此在經過必要的觀察與調查後,首先遇到研究技術的問題,在自 然或應用科學領域中常用的研究技術包括(1)實驗研究法、(2)理論 分析法及(3)數值模擬分析法等三種。這三種方法各有優缺點,且往 往也相互依存。實驗研究法以實驗為研究手段,在實驗前先進行假設,
並利用實驗來測試,一旦假設成立,則可以利用實驗結果演繹出一個量 化、精確的預測模型。理論分析法係利用簡單的假設求出研究問題的解 析解(Exact Solution),建立各種簡化條件下的解析解及計算方法。
而數值模擬方法則適用於無法或不易求得解析解的問題上,這樣的問題 可能牽涉到非線性問題(亦即計算相當繁雜、困難且耗時),因此藉由 電腦模擬複雜的物理現象,求得其離散解(Discrete Solution),這樣 的方法常常使用在實驗研究法與理論分析法不易達成目標的案例中。
選定了研究技術後,隨之而來的便是分析方法的問題。欲瞭解實際
分析及定量化分析兩種,定性化分析以一種非數據的資料作邏輯分析,
屬歸納式(Induction Type)的推演,其所用的資料性質不具數據外觀,
僅對主題進行探討而無法將之數字化。而定量化分析則是以數據資料作 為統計分析的技術,屬於演繹式推演,利用大量的實驗或調查所得到的 數據進行邏輯分析,對於問題主要在求廣泛且概括性的理解。
在結果驗證方面,大致可分為三大類,包括(1)實驗法、(2)調 查法及(3)比較法。實驗法乃針對分析後的結果,再比較實驗數據,
所得到的結果經過測試後仍能保有資料齊備性,則可認定分析結果為正 確,反之則必須重新擬定假設模型後重新進行一系列之研究。調查法則 利用定性化的趨勢瞭解其相互間的對應關係,再比較之前的分析結果與 調查結果是否相符。而比較法則是比較兩種以上的分析方式或研究技術 所得到的結果,若其相互之間相符則可認定分析結果正確。綜合上面所 述,在自然與應用科學領域中各種相關研究技術、分析方法等整體的研 究流程如(圖 2-1)所示。
圖 2-1 自然與應用科學領域整體研究流程 分析方法
定性化分析
(歸納法)
定量化分析
(演繹法)
結論驗證
相符 模型成立
開始
假設模型
研究技術
實驗研究法 理論分析法 數值模擬分析法
初步結論
修正模型
對於台灣傳統式穿斗式建築的相關研究中,現今相當缺乏項目包括 有(1)結構特性的理解及(2)相關技術史的研究。而本研究的目的即 在彌補第一項的空缺。由於解決這樣的問題非一朝一夕可達成,因此本 研究擬分五年針對此項進行研究,五年的進度分配在前面章節中已說 明,在此不再贅述。本研究在本年度中僅針對穿斗式接點之力學行為進 行調查及實體實驗研究,相關研究方法及選定原因說明於下面各節。
而前面所述的結構特性包括整體結構行為、構法組裝方式、結構構 件及結構材料三個層面。由於整體結構行為受到構法組裝方式、結構構 件及結構材料等三個層面的影響,因此欲理解整體結構行為,則非得從 這三個層面解決開始不可。針對結構特性的研究方面,為使未來可以直 接且廣泛的應用,應以定量化分析為佳。前面已說明本研究的相關背景 及需求,因此在分析方式部分決定以定量化分析為主。其原因在於,經 過九二一地震的經驗後,發現許多建築物的震前相關必要的措施(諸如 震前評估或補強)皆無法進行,此乃肇因於沒有相關依據(即數據)可 資遵循,因此國內急需建立相關量化數據以求未來可廣泛應用於建築物 的震前相關必要措施上。
然而在本系列研究中,由於研究對象為穿斗式木構架之接點旋轉進 度,這項研究對象無法利用調查得知,亦即無法利用外在的特徵加以調 查,但為確保所得到的分析結果的可靠性,因此決定使用實驗法及比較 法兩種方法進行結果確認。亦即,在分析接點旋轉勁度後,除了利用確 認試驗來驗證之前的實驗成果外,並與數值分析法的結果相互比較,並 檢討分析結果的可靠性。
由於本研究係一系列的整合型研究,因此在本整合型計畫中選定實 驗研究法與數值模擬方法針對同一個課題進行研究,並互相比對以提高 結論的可靠性。在本子計畫中,選定利用實驗研究法針對穿斗式構架木 接點之旋轉進度進行研究。因此本研究之研究流程及其與子計畫一的相
圖 2-2 本計畫研究流程及其與子計畫一研究流程之比較 研究技術層面
分析方法層面
定量化分析(演繹法)
結論驗證
相符
模型成立 開始
假設模型
數值模擬法
初步結論
修正模型
不符
定量化分析(演繹法)
結論驗證
相符
模型成立 開始
假設模型
實驗研究法
初步結論
修正模型
不符
相互驗證
獲得初步結論
結論驗證層面
【本計畫(子計畫三)】 【子計畫一】