結構耐震評估與補強:TEASPA 4.0線上服務網頁(下)

王佳憲1、賴昱志2、李其航3、林志偉3、鍾立來1,5,6、薛強3、彭瑞龍1、邱聰智1、4

1國震中心、2土木/結構技師、3中興工程顧問社、4臺科大營建系、5臺大土木系、6成大土木系

四、分析流程:HingeProp模組

系統於執行FrameInfo模組後,會寄給使用者執行完畢之通知信,使用者可依連結至該專案下載執行結果之壓縮檔。該壓縮檔將包含兩個資料夾,分別為使用者上傳之檔案(input)、及系統篩選出需設定非線性鉸桿件之EXCEL輸入資料表(output),該輸入資料表將於上傳之輸入資料表的頁面5.1列出桿件資訊(如圖12),使用者僅需進行部分欄位填寫及覆核,輸入資料表之各欄位說明(如圖13)。圖13中,LdLe分別為桿件I端束制長度及桿件有效長度,兩者影響非線性鉸性質及位置設定,圖14分別以一空構架及含台度磚牆之平面構架,說明有效長度之計算方式;I端束制長度Ld與結構分析軟體的非線性鉸設定相對位置SRL之間的轉換式,於ETABS 2016、2017及SAP2000 v20版之定義,並不相同;Ld之輸入方式與SRL之轉換方式可見(如圖15),針對ETABS軟體而言,其非線性鉸相對位置(SRL),應以桿件全長扣除兩端偏移長度計算,而SAP2000則以桿件全長計算;此處以一空構架及含台度磚牆之平面構架(如圖16),分別說明使用者在覆核或調整I端束制長度Ld之方式。

以空構架梁構件為例,其Ld值應輸入I端於接頭區之束制長度Oi,且該值應不為0(考慮接頭區受柱構件束制情形),方可正確設定非線性鉸之位置,使用者若於輸入資料表中之梁構件,誤將Ld輸入0,程式將無法執行,並會寄件通知使用者Ld 未符合規則。完成所有桿件資料覆核、及LdLe之填寫後,使用者可視自身需求,填寫Calc欄位,輸出構件之非線性鉸計算書。惟,要求輸出之計算書數量多寡,將影響程式運行速率,建議使用者,於此階段僅挑選有必要之計算書輸出即可,避免等待時間過久。

本案例完成輸入資料表,頁面5.1覆核及輸入後的頁面(如圖17),此時可將輸入資料表(.xlsx)、及模型文字檔,一併上傳至線上服務網頁之HingeProp模組,進行非線性鉸設定。

系統於執行完成後,會寄給使用者執行完畢之通知信,使用者可依連結至該專案,下載執行結果之壓縮檔,該壓縮檔將包含兩個資料夾,分別為使用者上傳之檔案(input)、完成非線性鉸設定之模型文字檔和輸出之構件非線性鉸計算書(output)。完成設定之模型文字檔上,除非線性鉸外,桿件彈性狀態之慣性矩開裂折減係數,亦已同步調整完畢(如圖18),使用者可透過輸出之非線性鉸計算書(如圖19)、檢視模型之非線性鉸參數(如圖20)等,確認線上服務網頁之設定是否正確。該工作資料表之各欄位,使用者均可視其需求進行調整,惟需注意ID至L欄位,需與模型文字檔一致,方可執行該模組。該工作資料表之詳細輸入方式,則可參照使用手冊[4]。

五、分析流程:PGA模組

確認非線性鉸設定之位置、及非線性鉸參數正確後,即可進行側推分析,側推分析之設定方式,可參照技術手冊[1],於側推分析完成後,可得容量曲線,此時需將容量曲線轉換至容量震譜,最後再轉換為性能曲線,其詳細計算方式,可參考技術手冊[1],目標性能點選取則參照表1。使用者於完成側推分析後,可由ETABS匯出容量曲線之EXCEL檔,另外再於Show Table,匯出側推分析各步驟(step by step)之層間位移,並將兩個EXCEL檔,合而為一(如圖21),其中EXCEL檔之分頁名稱,不可自行更動,程式方可判讀。完成容量曲線資料表(.xlsx)後,並於輸入資料表,頁面1.1之側推方向模態,輸入模態分布後,即可上傳至PGA模組,進行性能曲線計算,若使用者要同時計算不只一個方向之耐震性能,則可填上其它側推方向之模態。完成後可將輸入資料表(.xlsx)、容量曲線資料表(.xlsx)一併上傳至線上服務網頁之PGA模組,若使用者要同時計算不只一個方向之耐震性能,則可同時上傳不同方向之容量曲線資料表,本案例僅針對+X進行分析,故於PGA模組之「上傳+X方向檔案」處,上傳容量曲線資料表即可。

系統於執行完成後,會寄給使用者執行完畢之通知信,使用者可依連結至該專案下載執行結果之壓縮檔,該壓縮檔將包含兩個資料夾,分別為使用者上傳之檔案(input)、完成計算之性能目標地表加速度計算書、及容量曲線與性能曲線整合圖(output)。下載完成後,可由性能目標地表加速度計算書(如圖22),得知各步驟之層間位移。由於本案例於最大層間位移2%時(表1),均無垂直承載構件軸力喪失,使用者可於計算書中選取性能目標,位於第6步與第7步間進行線性內插,算得本案例之性能地表加速度AP=0.437g。目前線上服務網頁之PGA模組,若使用者欲自行判斷層間位移,未上傳層間位移資訊,或是提供之層間位移資訊有誤,導致程式無法判讀,此時PGA模組仍會運行,惟產生之性能地表加速度計算書最末兩欄(最大層間位移及其發生樓層),將顯示為空白。

六、結語

本文以一兩層樓簡易案例,實際說明:如何透過TEASPA 4.0線上服務網頁之輔助,進行詳細評估,透過線上服務網頁,國震中心可將最新技術回饋予使用者,並即時修正錯誤,使用者於實際操作時,可依照本文之方式,逐步進行分析,或是挑選有需要之模組使用即可。

本文概略性說明線上服務網頁之操作方式,期能使讀者對於線上服務網頁之使用,有初步認知,使用者可於線上服務網頁之下載專區,下載線上服務網頁使用手冊、示範案例交互參考,了解如何透過線上服務網頁輔助進行詳細評估。如欲了解TEASPA 4.0技術手冊之相關內容,亦可於下載專區之技術文件下載TEASPA 4.0技術手冊,線上服務網頁首頁,亦會顯示最新之更新內容。如諸位先進於實際使用後,對於線上服務網頁有相關建議,亦歡迎提供予國震中心作為參考。

參考文獻

1. 邱聰智、鍾立來、涂耀賢、賴昱志、曾建創、翁樸文、莊明介、葉勇凱、李其航、林敏郎、王佳憲、沈文成、蕭輔沛、薛強、黃世建,「臺灣結構耐震評估與補強技術手冊 (TEASPA V4.0)」,國家地震工程研究中心,報告編號NCREE-20-005,台北,2020年。下載連結:https://teaspa.ncree.org.tw/Home/Download

2.TEASPA 4.0線上服務網頁:https://teaspa.ncree.org.tw/

3.邱聰智、蕭輔沛、鍾立來、翁健煌、李其航、劉建均、薛強、何郁姍、陳幸均、楊智斌、翁樸文、沈文成、涂耀賢、楊耀昇、李翼安、葉勇凱、黃世建,「臺灣結構耐震評估側推分析法 (TEASPA V3.1)」,國家地震工程研究中心,報告編號NCREE-18-015,台北,2018年。

4. 中興工程顧問社,「臺灣結構耐震評估側推分析法TEASPA v4.1.0 線上服務網頁使用手冊」,中興工程顧問社。下載連結:https://teaspa.ncree.org.tw/Home/Download

 

 表1 目標性能點選取標準[1]

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1296-2-2

圖12 系統輸出之輸入資料表頁面5.1

 

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圖13 EXCEL樣版頁面5.1各欄位所對應之項目

 

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圖14 有效長度Le計算方式

 

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圖15 I端束制長度Ld計算方式

 

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圖16 桿件I端束制長度Ld計算方式

 

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圖17 覆核及輸入完成後之輸入資料表頁面5.1

 

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圖18 桿件非線性鉸位置及開裂慣性矩折減

 

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圖19 桿件非線性鉸計算書(僅節錄部分,以STORY2 C1柱為例)

 

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圖20 柱之非線性鉸參數(以STORY2 C1柱為例)

 

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圖21 PGA模組-容量曲線資料表之上傳資料

 

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圖22 案例之性能目標地表加速度計算書(僅節錄第二頁)

 

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】


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