Top PDF 고2 전국연합학력평가 2020학년도 03월
既存橋梁結構之耐震能力評估
九二一集集地震後，國內橋樑設計規範對於耐震力的要求作了相關的修正，於修 正規範中新建橋樑要求在地震發生時，需要有較舊設計規範佳的耐震能力。以公 眾安全的角度而言，修正後之耐震規範的確可以增加橋樑在地震發生時的可信賴 度，然而在經濟性的考量上，新規範所產生的較保守設計，就可能增加額外的建 造成本，因此本研究對於新修正的耐震設計規範進行探討。此外，針對依據舊規 範所建造之既有橋樑，在面對新的規範地震力要求時，是否有足夠的耐震能力，
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含消能阻尼器之制震結構耐震能力評估方法研究
1.3 研究內容
本文旨在發展含消能阻尼器之制震結構耐震能力評估方法，利用現行商 業軟體 ETABS 為工具，以國內現行強度韌性評估法與非線性靜力側推分析 法為基礎，發展一套客觀合理的耐震能力評估法，以加速制震技術之推廣應 用。第一章說明研究動機、研究範圍與方法。另外，亦針對所蒐集到的耐震 能力評估相關文獻進行回顧。第二章主要介紹有關建築物常用之耐震與補強 方法，並將其應用流程、效益與適用性予以述明。第三章將針對震後補强所 採用的消能元件(X 形加勁阻尼器)之力學原理作一理論回顧，並對其背景作 一完整說明與介紹，並針對阻尼器在工程實務上之安裝方式進行說明。第四 章將研究含加勁消能元件之建築結構耐震分析，針對內政部建築研究所於 1999 年公佈的「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法與推廣」法加以探討，並 探討其耐震能力評估流程之不合理處，使其適用於含加勁消能元件之建築物 耐震評估。第五章根據前章修正之分析流程，進行非線性靜力分析法之理論 說明，所使用到的耐震評估程式，是以商用軟體 ETABS 8.0 版為基準，俾使 於實務推廣。第六章由示範例說明阻尼器之設計，並以一實際案例驗証本文 所提評估方法之應用。第七章作出本研究之結論、建議與展望。
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鋼筋混凝土建築物耐震能力評估平台
內政部建築研究所於 2005 年協同研究案開發出一套鋼筋混凝土耐震能力評估 系統，該程式於業界廣受工程師使用。目前 SERCB 程式中提供視窗化操作介面與 各力學行為之分析模組包含：梁柱斷面視覺化編輯、斷面彎矩-曲率分析、構件彎矩 -轉角分析、構件剪力行為分析、地表加速度分析等分析模組。然而，在補強方面目 前 SERCB 尚欠缺相關分析模組，故各補強理論與分析方法將係本研究所要補充之 重點。同時，本研究也將針對所提各補強工法進行分析模組開發，並與相關實驗進 行分析比對，比對結果亦不失準確性與可靠性，因此，本研究也將所開發之分析模 組擴充至 SERCBWin 程式中，最後，亦針對不同補強工法進行補強案例之編撰，希 翼本研究成果能提供業界工程師一個完整的鋼筋建築物耐震能力評估與補強之分析 工具。
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鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法及推廣
第一章 前 言
1.1 耐震能力評估之目的
現有建築物，其耐震能力彼此間可能有很大的差異。此處所指 的耐震能力為地震地表加速度大到多少時建築物將破壞之謂。建築 物耐震能力有差異的原因可能為設計時採用的規範不同，設計地震 力因而不同；亦可能係建築物的韌性設計彼此不同；也可能係材料 強度老化，與設計時採用的標稱設計強度不同；也可能為建築物結 構系統配置的不規則性程度不同等。對於現有建築物，如能在大地 震發生前進行耐震能力評估，其耐震能力太低者，及早加以補強或 拆除，實為降低大地震造成人命傷亡與財產損失的有效手段。
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鋼筋混凝土結構之耐震能力評估 –非線性推覆分析之研究
九二一震害顯示，中小學校舍為震害之高危險群，其破壞模式幾乎都 是沿走廊長向之剪力破壞，此乃 RC 結構之系統性問題，值得詳予探究。
對於既有老舊 RC 結構進行耐震能力評估，依據評估結果決定適當之補強 方案，兼顧安全與經濟效益，乃當前營建署積極推動之政策。惟現行耐震 詳評方法仍未能提供可靠之分析與評估結果，有鑑於此，本研究乃以 ATENA 2D 軟體為分析工具，以中小學校舍 RC 結構為對象進行耐震行為 研究，並與 ETABS 推覆分析法之結果進行比較。ATENA 2D 軟體乃基於 鋼筋混凝土破壞力學理論所建立之材料非線性應力–應變關係﹙組合律﹚，
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鋼結構耐震能力詳細評估方法與示範例之研擬
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第三節 研究目的
本研究參考美日如 FEMA 與鋼構造協會、建築防災協會關於鋼結構建築震 前耐震評估及補強建議準則，並進行相關分析研究或國內外研究成果資料蒐集與 整理，並參酌國內鋼結構工程實際狀況，制定本土化之鋼結構建築耐震評估及補 強方式建議，其內容主要在於耐震評估概要、耐震性能評估、建物整體與構材耐 震能力提昇特性等方面之探討研究，進行相關分析研究或國內外研究成果資料蒐 集與整理，並參考如所內 SERCB 及國家地震工程研究中心之 TEASPA 等耐震評 估方法之輔助程式，提供工程師於鋼結構建築耐震評估時之斷面資料輸入、非線 性塑鉸設定、耐震能力評定的自動化輔助程式，使節省工程師於評估時之繁瑣計 算。完成鋼結構建築補強前後耐震評估之計算示範例，供國內工程界使用實務上 之參考，另藉由收集美日之相關研究報告與規範，並參酌國內相關文獻與鋼結構 工程實際狀況，檢討國內鋼結構建築與美、日等國實務應用上之差異性。國內外 鋼結構耐震評估相關文獻，研擬建立鋼結構建築物耐震能力評估方法評估程序，
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NCREE 校舍耐震評估方法與地梁模擬方式之研究
本研究的資料引用聯合大學於民國 95 年委託「杜風工 程顧問有限公司」進行五棟校舍建築物之結構耐震能力評 估，該份評估資料是依照內政部建研所「鋼筋混凝土建築 物耐震能力評估法及推廣」方法去實行耐震分析，也就是 一般傳統所使用的「強度韌性耐震評估」方法[3]。本研究 選其中兩棟，並以「NCREE 側推法」將其作深入研究，進 而探討不同地梁的模擬方式，將最後結果加以比較，並針 對兩套耐震評估結果之差異性來做一個討論。
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鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築物 耐震能力初步評估平台開發與應用
4. 本研究將以「鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築耐震能力初步評估研究」為理論背景，
並比照 PSERCB 評估平台架設方法，建立鋼結構建築物耐震能力初步評估之應用平台 與鋼骨鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估之應用平台。本鋼結構建築物耐震能力初 步評估之應用平台已於 2018 年 5 月 7 日正式上線供相關評估人員使用，希冀結構物耐 震能力評估之研究成果能繼續落實於工程業界，方便各技師、建築師執行初步評估分 析。平台頁面與操作概述如圖 3 至圖 26 所示。
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鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築物耐震 能力初步評估平台開發與應用
研究內容說明
根據2014年及2016年內政部建築研究所 協同研究報告所研擬RC建築物初步耐震能 力評估方法及蒐集國內外鋼構與SRC建築 耐震能力初步評估文獻，針對鋼構及SRC 建築物擬定初步評估表格，如下表所示。
國內外推動既有建築耐震評估補強制度研究
方案之執行為啟動臺灣公有既有建築物耐震能力之第一步，迄今公有建築物之耐 震評估已有相當進展，惟經耐震評估確認有耐震能力不足之建築物之耐震補強，除了 校舍由國家地震中心專案推動成果可期，其他公有建築物之耐震補強進度尚待加強。
原方案 89 年實施至 97 年行政院更頒修正案，兩方案最大差異是原案中適用方案之 建築物為未依民國 86 年 5 月 1 日修正發布施行之建築技術規則，設計建造之公私 有建築物，修正案把其中公私有建築物改為公有建築物，也就是修正案僅著重在公有 建築物之推動，以彰顯推動之成效，因私有建築物之耐震能力提升推動涉人民權利義 務，所以方案前言中有如下之敘述:「鑑於地震災害所造成災損程度不易預測，建築物 耐震能力評估及補強工作為地震防災業務整備重要工作之一，全由政府來作，實非政 府之財力所能負擔，且耐震能力評估及補強制度之實施，勢必將部分建築物作強制性 之規定，涉人民權利義務，應以法律定之，惟制定費時；又擬考量地震災害發生後，
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台北市既有RC建築物之地震反應及實際耐震安全度評估
MOIS 882018 Final Report A3-6
究，主要為研修建築物耐震設計法規之準備性研究，課題包括既有鋼筋混 凝土建築物耐震能力評估、鋼筋混凝土建築物耐震能力補強、學校建築物 損害調查及補強、建築物耐震設計及風力規範、隔震消能系統設計規範研 訂等。為提昇新建建築物結構系統之耐震能力，並確保既有建築物符合新 修正之耐震設計規範，從民國八十五年起即積極規劃研擬「建築物地震災 害防制之研究 (五年) 中程計畫」，其主本計畫即為要研究重點基於政策上 及現實環境上之考量，包括結構耐震、耐震評估及耐震補強三大重點，經 提報行政院後，核定自八十八年度執行。該計畫中部分課題之研擬亦配合 防災國家型科技計畫之規劃。其中八十八年度配合防災國家型科技計畫之 課題包括 ”國外地震建築物震害經驗、教訓及防災應用研究”、”台北市高、
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台北市既有RC建築物之地震反應及實際耐震安全度評估（二）
MOIS 891016-4 Final Report
4-18
析，利用其降伏時對應之地表加速度及韌性容量，求得其崩塌地表加速 度。上述評估法僅適用於評估純梁柱構架，並不符合實際狀況，因此內 政部建築研究所在民國八十七年又委託蔡益超教授進行含剪力牆或磚 牆之鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法之研究。其中詳細評估法是根據 實際構材之尺寸及配筋，計算其強度及韌性，並配合建築物彈性地震力 分析，準確計算各樓層上半層與下半層之耐震能力，及破壞之地表加速 度 A c 。具體而言，建築物係以強度與韌性來抵抗地震力，俟地表加速度 增大到使結構系統降伏後，再用韌性抵抗更大之地表加速度。當韌性耗 盡時，建築物就會破壞，其對應的就是耐震能力或稱為崩塌地表加速度 A c 。
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台北市既有 RC 建築物之地震反應及實際耐震安全度評估 (二)
MOIS 891016-4 Final Report
4-18
析，利用其降伏時對應之地表加速度及韌性容量，求得其崩塌地表加速 度。上述評估法僅適用於評估純梁柱構架，並不符合實際狀況，因此內 政部建築研究所在民國八十七年又委託蔡益超教授進行含剪力牆或磚 牆之鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法之研究。其中詳細評估法是根據 實際構材之尺寸及配筋，計算其強度及韌性，並配合建築物彈性地震力 分析，準確計算各樓層上半層與下半層之耐震能力，及破壞之地表加速 度 A c 。具體而言，建築物係以強度與韌性來抵抗地震力，俟地表加速度 增大到使結構系統降伏後，再用韌性抵抗更大之地表加速度。當韌性耗 盡時，建築物就會破壞，其對應的就是耐震能力或稱為崩塌地表加速度 A c 。
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隔震技術應用於提昇既有橋梁耐震能力之研究
3.3耐震補強工法
進行評估耐震補強工作，須優先評估既有橋梁之耐震能力，依據設計地震 條件下之評估分析結果，研判破壞或損傷程度，以決定是否需進行補強加固。
決定擬採用之補強工法後，需進一步決定耐震補強的程度，此一決定需基於經 濟效益分析。例如，若以加大伸縮縫端的支承面防落長度就可以 避免落橋的風 險，則應優先考慮。橋柱、基礎、帽梁、上部結構之全面補強固然可以減少地 震的危害，但所需經費往往過於龐大，並非橋梁主管機關所能負擔的 。例如美 國自1971 年的SanFernando 地震後，加州公路局開始作既有橋梁展開 耐震補強 的工作，在許多橋梁上裝設防震拉桿以減少落橋機會。但因在1987 年的Whitter Narrows、1989 年的Loma Prieta 及1994年的Northridge 地震中許多束制措施失 效，加州公路局即遂改變政策，要求橋梁補強後應與新建橋梁一樣，在設計地 震下達到生命安全的保障。儘管如此，採取之補強方式是否能夠有效提昇橋梁 耐震能力仍不得而知，橋梁主管機關應選擇不確定性最低的補強策略。
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橋梁耐震能力與檢測評估分析模式之建立研究(1/2)
關鍵詞：橋梁損壞診斷、非破壞性振動檢測、地震破壞潛勢 摘要：
橋梁為台灣地區用來連絡河流兩岸之重要交通工程設施，然而台灣屬為多地震的 國家，且每年颱風、豪雨頻繁，使得河水劇烈淘刷橋墩及橋台之基礎處河床，一旦發 生大規模天然災害時，橋梁倒塌或斷裂的機率高，且易造成人員傷亡。對現有橋梁進 行全面檢測勢在必行。有鑑於此，過去研究中已發展「橋梁通阻檢測分析模式」，應用 地表震動分析，進行地震模擬，求得台灣各區域地表加速度分布情形，再依橋梁現況 診斷推估在不同地震強度下之損壞機率。本計畫進一步擴充「橋梁耐震側推分析模 式」側推分析案例數量，並擴充「人工智慧耐震能力推論模式」案例資料庫，更新推 論模式，以提高預測之準確性。另外，為提升「移動式振動檢測模式」實用性，將針 對災後開放通行判斷之災害前後橋墩頻率變化率做進一步研究及驗證。最後擴充防災 應變實務應用之橋梁地震防災決策支援網頁、橋梁資料自動更新機制、防災地圖及橋 梁災情回報系統，以符合橋梁管理單位防災應變實務應用需要。
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類神經網路橋梁結構延伸樁桿件之設計與評估模式之建立
1.2 研究動機
從上一節敘述可知，整個橋梁延伸樁桿件設計流程是相當複雜的，
除了包含一個兩層巢狀迴圈外，其兩層迴圈也都有可能發生設計失敗，
所以設計流程更需要重複的進行，而外層迴圈收斂條件是依據結構耐 震性能有無滿足相關規範等規定，假若未能滿足規範之規定，則整個 設計流程必頇重新修正初始設計參數，才能繼續進行，如此一來，若 要能滿足結構耐震性能目標，多次的修正初始設計參數是必要而且費 時的。且由於設計流程中採用了許多結構與大地的專業知識，因此對 於一些缺乏相關經驗的工程師，該如何來決定初始設計參數是一大難 題，相信他們可能需要花上更多次的嘗詴才能完成設計流程。
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類神經網路於基礎裸露橋梁耐震能力
也藉此認識國內外橋樑耐震方面的研究與發展，其中也學習如何依據 耐震規範使用有限元素軟體 SAP2000 作分析，最後深入探討利用類 神經網路模擬整個設計流程的可行性。
本文擬以一簡支型式橋梁模型為基礎，跨徑為三十公尺，原始柱 長為十公尺，以加長柱長的方式模擬沖刷深度，最深考慮到沖刷深度 為九公尺，也就是橋梁上部結構重心距離沖刷位置十九公尺，沖刷將 近一倍之原始柱長，並改變其上部結構之重量、橋柱之直徑和主筋鋼 筋量，之後把這四個參數當作類神經網路之輸入層神經元，利用數值 分析得到的數據訓練類神經網路，使神經網路能有效模擬不同沖刷深 度下橋梁耐震能力的變化，本研究主要是觀察橋梁在降伏以及崩塌時 所能承受之最大地表加速度值，以此做為分析橋梁耐震能力的依據。
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超高強度鋼高層建築結構之耐震評估研究
國立高雄大學土木與環境工程學系
摘要
世界各國人口隨商業活動日漸集中於都會區，而建築房屋也因此往高層化作 發展。儘管如此，國內外目前仍很少有研究對上述高層建築物之結構設計與性能 評估法進行深入研究。臺灣位於環太平洋地震帶上故建築物耐震需求高，特別是 台北盆地效應對高層建築可能影響甚鉅。本研究首先依照國內現行法規，設計與 分析兩棟位於台北二區之 40 層樓抗彎矩鋼構架、以進行案例研究。案例建築物 40F-SN490B 之柱構材皆使用 SN490B 鋼材，另一案例建築物 40F-SM570 則在下 部 14 個樓層柱改用 SM570 高強度鋼材。研究結果顯示，下部樓層柱改用 SM570 鋼材可減小斷面故節省用鋼量，但為使設計地震力下層間位移角小於千分之五而 上部樓層梁須用較大斷面，故結果案例的 40 層建築物總用鋼量節省 137 噸、約 2.7%。之後，本研究採用 14 組地震歷時紀錄，並考量迴歸期 475 年與 2500 年共 兩種地震強度，來進行非線性動力歷時分析、以分析案例建築物層間位移角等受 震需求。結果顯示，下部樓層柱改用 SM570 鋼材之案例建築物層間位移角之最 大反應、平均值與標準差皆較小。此外，分析所獲受震變形需求為 2.30%，小於 目前規範對所要求之 4%。本研究最後參考 FEMA356，分別以層間位移角 2.5%
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結構物強震監測紀錄應用於結構物耐震評估之研究
計畫說明
中央氣象局地震測報中心近十多年來在臺灣強地動觀測計 劃之執行下，對選定之建築物及橋梁有強震網之建置，以收集 其地震反應，做為回饋往後對結構物耐震設計之參考。對此所 收集到之地震反應資料，有必要加以進行系统化之分析，建立 資料庫。本研究計劃的目的在於建立不同地震反應下結構物 (含建築物及橋梁)之反應分析報告書(Report Card)。配合中 央氣象局對結構物地震反應所進行之強地動觀測計劃，選擇五 楝建築物 及兩楝特殊結構(含台大土研新隔震大樓及一座隔震 橋梁)，進行該結構物所收集到之地震反應進行詳細分析(加入 近期最新所收集之資料)，配合新開發高穩定性之SI方法，探 討該結構物動態特性及比較不同地震反應下之不同。針對每個 地震反應事件所分析之結果建立該結構物分析報告書，並比較 不同地震事件之反應分析結果，建立評估及診斷報告。反應分 析報告書內容將包含下列事項：
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