以反應譜法分析含土壤互制結構內設備物之動力反應

Abstract

台灣位於歐亞大陸板塊和菲律賓海板塊之交界帶，以致於地震活動十分頻繁。醫療院所的醫療搶救設備、半導體產業晶圓廠及核能電廠之核子反應爐等建築廠房與一般樓房建築相比，除了結構型態上之差異，最大的特色在於其生產設備在整體成本中佔了相當大的比例，一旦這些設備系統受震損毀，將會帶給國家相當大的經濟衝擊，並且危害到人民的性命安全，故我們應重視設備系統的安全與否，並且對於合成系統的整體動力反應須有一定的認知，才能夠對設備系統進行抗震設計。過去分析設備物動力反應所採用的方法，不是需要耗費大量的電腦運算時間，就是忽略了主結構與設備物合成系統的固有特性，採用比例阻尼來近似求解，因此本文首先針對主結構與設備物所組成之非比例阻尼合成系統，利用狀態空間數值原理求得振態解，再提出可運用於複數振態之振態疊加法，最後再推導出可適用於非比例阻尼系統之反應譜法，以提供更為簡便且快速的方法。 在分析合成系統時，必須要考慮主結構與設備物兩者間的協調、互制與非比例阻尼之三大動力特性，故本文首先探討三大動力特性對於單自由度主結構與單自由度設備物所組成之二自由度合成系統的影響，並推導出是否該考慮或忽略三大影響因素之判斷準則。接著繼續探討多自由度主結構與多自由度設備物組成之合成系統，依據此兩子系統各自的基本振態特性，並引入第四個動力特性影響因素－空間偶合參數，再藉由協調判斷準則來判定各振態協調與否，最後進行振態修正以得合成系統之振態近似解。最後則提出適用於非比例阻尼系統之振態疊加公式以及反應譜法，並將其擴展至分析含土壤結構互制之合成系統。

This thesis utilizes complex modal analysis technique to deal with a non-classical damping composite system, which consist of primary and secondary systems. The outcome is presented by a response spectrum which is more convenient in the application of design. The interaction, tuning and non-classical damping between sub-systems must be taken into account in the structural analysis of composite system. The present study obtains the modal characteristics of the composite system by simple analysis method. The method offers a less numerical labor than the ordinary one. In regard to a composite system with added soil-structure interaction, the study focuses on each individual sub-system and modifies the modal shapes by two phases. By using so, the analytical complexity is reduced substantially.