於技師報地763期介紹過以液流黏性阻尼器補強之研究,現在再進一步以案例加以說明,結構加裝液流黏性阻尼器之補強設計流程如圖1所示,設計步驟說明如下。
圖1 結構加裝液流阻尼器補強之設計流程
表1 阻尼比修正係數
βe | BS | B1 |
< 0.02 | 0.8 | 0.8 |
0.05 | 1 | 1 |
0.1 | 1.33 | 1.25 |
0.2 | 1.6 | 1.5 |
0.3 | 1.79 | 1.63 |
0.4 | 1.87 | 1.7 |
> 0.5 | 1.93 | 1.75 |
以某國中之校舍作為算例,以「線性液流黏性阻尼器補強」進行耐震能力評估及補強經費之估算。其相關建築物資訊說明如後。
校舍位於台南市東區,地盤種類屬於第二類地盤,SDS=0.7,SD1=0.52,475年設計地表加速度AT=0.28g。校舍為地上三層之鋼筋混凝土建築物,每層樓高3.6公尺,長向長度53.5公尺、短向長度10.2公尺。其平面配置為4間教室並排連接,每間教室含三跨,教室長向有90公分高之窗台,教室間設置1B隔間磚牆,走廊為單邊走廊,廊外無柱,樓梯位於建築物兩側,廁所位於建築物左側。
■平面圖、正立面圖、背立面圖、樑柱配筋圖
整理收集案例校舍之相關文件,由於案例校舍為老舊校舍,故重新繪製其圖說等資料。經重新繪製之平、立面圖等,如圖2至圖7。
圖2 建築平面圖 |
圖3 正立面圖 |
圖4 背立面圖 |
圖5 一樓及基礎結構平面圖 |
圖6 二樓至頂層結構平面圖 |
圖7 樑柱配筋圖 |
■材料強度
鋼筋無設計值且無法進行取樣做拉力強度測試,故保守以2800 kgf/cm2 作為鋼筋降伏強度值;磚牆等材料性質參數,依內政部建築研究所之「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法及推廣」中所敘述之建議值,請參見表2 所述。再將各樓層之混凝土抗壓強度、鋼筋降伏強度及磚牆強度性質整理製表,並列出原始設計強度。
表2 材料強度表 |
■牆及窗台之模擬
窗台及非結構牆體之模擬方式,由圖面資料分別判斷並依據牆寬度、牆厚度、圍束條件及窗台位置,於Midas內以等值斜撐方式建立模型。長向(X方向)分析時磚牆配置情形,A、C、D、E軸上皆無窗台及非結構牆體存在,而B、F 軸含有與長向平行之窗台磚牆,其相關之牆及窗台之模擬方式參見結構模型圖8及圖11,將上述長向之磚牆及其配置條件等,依據牆種類、牆長度、牆厚度、圍束條件及窗台位置整理如表3及表4,短向(Y向)亦如此。
圖8 +X向結構模型圖 |
圖9 -X向結構模型圖 |
圖10 +Y向結構模型圖 |
圖11 -Y向結構模型圖 |
表3 磚牆相關資訊
方向 | 名稱 | 牆寬(cm) | 牆高(cm) | 牆厚(cm) | Bond | Confinement | 圍束條件 |
X | BW1 | 218 | 90 | 24 | 3 | 2 | 台度磚牆 |
BW2 | 303 | 90 | 24 | 3 | 2 | 台度磚牆 | |
Y | BW1 | 170 | 315 | 24 | 3 | 4 | 四面圍束 |
BW2 | 300 | 315 | 24 | 3 | 4 | 四面圍束 | |
BW3 | 170 | 300 | 24 | 3 | 4 | 四面圍束 | |
BW4 | 335 | 300 | 24 | 3 | 4 | 四面圍束 | |
BW5 | 335 | 315 | 24 | 3 | 4 | 四面圍束 | |
BW6 | 300 | 300 | 24 | 3 | 4 | 四面圍束 |
註:Bond值:3表示磚牆砌法為二順一丁
Confinement值:2表示磚牆為台度;4表示磚牆為四面圍束
表4 磚牆所在位置
方向 | 軸線位置 | 所含之磚牆模擬斜撐 |
X | B | BW1 |
F | BW1、BW2 | |
Y | 2 | BW1、BW2 |
3 | BW1、BW2、BW3 | |
6 | BW4、BW5 | |
9 | BW4 | |
12 | BW4 | |
15 | BW3、BW6 | |
17 | BW3、BW6 |
■地樑及基礎之模擬
結構模型均將地梁、柱基及其土壤邊界絛件一併建立,以模擬土壤與地樑、基礎間束制效應,其基礎結構示意圖如圖12所示。
圖12 基礎示意圖(單位cm) |
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