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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 呂良正 | zh_TW |
| dc.contributor.advisor | Liang-Jenq Leu | en |
| dc.contributor.author | 吳采霏 | zh_TW |
| dc.contributor.author | Tsai-Fei Wu | en |
| dc.date.accessioned | 2023-08-16T17:16:09Z | - |
| dc.date.available | 2023-11-09 | - |
| dc.date.copyright | 2023-08-16 | - |
| dc.date.issued | 2023 | - |
| dc.date.submitted | 2023-08-10 | - |
| dc.identifier.citation | Allen, D. E. (1990a). Building vibrations from human activities. Concrete International,12(6), 66–73.
Allen, D. E. (1990b). Floor vibrations from aerobics. Canadian Journal of Civil Engineering, 17(5), 771–787. Ayorinde, E., & Warburton, G. (1980). Minimizing structural vibrations with absorbers.Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 8(3), 219–236. Chaudhary, A., Nandanwar, Y., & Mungale, N. (2021). A review on optimization of design of tuned mass dampers. In Journal of physics: Conference series (Vol. 1913,p. 012003). Council, N. R., et al. (1995). User's guide—nbc 1995: Structural commentaries (part 4). Ottawa. Ellis, B., & Ji, T. (1994). Floor vibration induced by dance-type loads: verification.Structural Engineer, 72, 37–37. Frahm, H. (1911, April 18). Device for damping vibrations of bodies. Google Patents.(US Patent 989,958) Hartog, D. J. (1956). Mechanical vibrations. McGraw-Hill Book Company. Hechler, O., Feldmann, M., Heinemeyer, C., & Galanti, F. (2008). Design guide for floor vibrations. In Proceedings of eurosteel 2008 conference. Lee, S.-H., Lee, K.-K., Woo, S.-S., & Cho, S.-H. (2013). Global vertical mode vibrations due to human group rhythmic movement in a 39 story building structure. Engineering structures, 57, 296–305. Li, C., & Liu, Y. (2003). Optimum multiple tuned mass dampers for structures under the ground acceleration based on the uniform distribution of system parameters. Earthquake engineering & structural dynamics, 32(5), 671–690. Li, Z., Zhang, Q., & Fan, F. (2022). A stochastic approach for generating individual jumping loads considering different jumping force patterns. Journal of Building Engineering, 62, 105378. Racic, V., & Pavic, A. (2010). Stochastic approach to modelling of near-periodic jumping loads. Mechanical systems and signal processing, 24(8), 3037–3059. Sim, J., Blakeborough, A., Williams, M., & Parkhouse, G. (2008). Statistical model of crowd jumping loads. Journal of structural engineering, 134(12), 1852–1861. Warburton, G., & Ayorinde, E. (1980). Optimum absorber parameters for simple systems. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 8(3), 197–217. Xu, K., & Igusa, T. (1992). Dynamic characteristics of multiple substructures with closely spaced frequencies. Earthquake engineering & structural dynamics, 21(12), 1059–1070. Zheng, Y.-K., Lai, Y.-T., Lin, G.-L., & Lin, C.-C. (n.d.). Reduction of floor vibration due to human activity by multiple tuned mass dampers. 鍾立來,吳賴雲,賴勇安,連冠華 & 黃旭輝 (2011)。以結構位移均方最小化作調諧質塊阻尼器之最佳設計。結構工程,26(4),頁 31-57。 蕭祥佑 (2015)。調諧質量阻尼器最佳化設計與效能之探討。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 洪郁珊 (2016)。分布式多頻調諧質量阻尼器最佳化設計與減振效能之探討。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 吳昌翰 (2017)。強健式調諧質量阻尼器最佳化設計與減振效能之探討。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 周琮堯 (2019)。應用風速功率譜密度函數於調諧質量阻尼器最佳化設計與減振效能之探討。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 莊承憲 (2020)。應用風洞試驗於三維建築結構之調諧質量阻尼器最佳化設計。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 鄧啟聰 (2021)。強健式調諧質量阻尼器於人行橋最佳化設計在行人荷載下其減振效果之探討。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 | - |
| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/89133 | - |
| dc.description.abstract | 隨著人們對建築外觀的美感要求越來越高,使得桿件趨於細長且跨距較大,例如人行橋、大跨度樓板等。對於跨度較大的樓板結構,其主頻率較低,使得結構對於人為引致的外力更加敏感,易產生共振現象。因此,在設計大跨度、低頻率的樓板時,除了滿足強度和最大位移要求外,仍須充分考慮振動舒適度的問題。目前建築中已廣泛使用各種類型的阻尼器來控制振動以及消能,調諧質量阻尼器即為常見之減震裝置,多用於橋梁、高層建築、大跨度樓板中,以減振並提高舒適性。
本研究以體育場館作為主要研究之結構,首先利用建模軟體SAP2000建立兩個頻率不同之體育館模型,並加載人為外力,觀察大跨度樓板的垂直向振動,以及探討加裝TMD後振動加速度的折減效果。利用National Building Code (NBC1990)規範中定義的人為活動來分析不同活動下樓板振動的情形,比較不同目標函數對TMD設計參數之影響效果。此外,也利用NBC1990規範中定義的舒適性限制標準作為最佳化之束制條件,以控制TMD的設計參數,決定最小之TMD總質量比。當結構物與外力產生共振之頻率不只一個時,需同時考慮會產生共振的多個模態,決定TMD擺放之位置,使樓板在不同活動、外力頻率、外力分布位置的情況下,其振動加速度在加裝TMD後都能得到良好的折減效果,確保振動的控制及提高人為使用上之舒適性。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | With the increasing demand for aesthetic appeal in architectural design, structural elements are becoming slender and spanning larger distances, such as pedestrian bridges and large-span floor structures. For large-span floor structures with lower natural frequencies, they are more sensitive to externally induced forces and prone to resonance phenomena. Therefore, in the design of large-span, low-frequency floor structures, in addition to meeting strength and maximum displacement requirements, careful consideration must be given to vibration comfort. Various types of dampers have been widely used in buildings to control vibration and dissipate energy, and Tuned Mass Dampers (TMD) are commonly employed as vibration control devices in bridges, high-rise buildings, and large-span floor structures to reduce vibration and improve comfort.
This study focuses on sports stadiums as the main structural subject. Firstly, two stadium models with different frequencies are established using the SAP2000 modeling software. Artificial external forces are applied to observe the vertical vibrations of large-span floor structures and investigate the reduction effect of vibration acceleration after installing Tuned Mass Dampers (TMD). The analysis is conducted based on the human activities defined in the National Building Code (NBC1990) to examine the floor vibrations under different activities. The impact of different objective functions on the design parameters of TMD is compared. Additionally, the comfort limit criteria defined in the NBC1990 code are utilized as constraint conditions for optimization to control the design parameters of TMD and determine the minimum total mass ratio of TMD. When the structure resonates with multiple frequencies, the placement of TMD needs to consider multiple modes of resonance, ensuring that the floor achieves a good reduction effect in vibration acceleration after installing TMD under various activities, external force frequencies, and distribution positions. This ensures effective vibration control and improves the comfort of human use. | en |
| dc.description.provenance | Submitted by admin ntu (admin@lib.ntu.edu.tw) on 2023-08-16T17:16:09Z No. of bitstreams: 0 | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2023-08-16T17:16:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 | en |
| dc.description.tableofcontents | 目錄
Page 致謝 iii 摘要 v Abstract vii 目錄 ix 圖目錄 xiii 表目錄 xvii 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 文獻回顧 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 研究內容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第二章 調諧質量阻尼器簡介 5 2.1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2 單自由度主系統 (SDOF System) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2.1 加裝單自由度調諧質量阻尼器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2.2 串聯式調諧質量阻尼器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.3 並聯式調諧質量阻尼器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3 多自由度主系統 (MDOF System) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4 小結 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 第三章 TMD 最佳化設計 21 3.1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2 最佳化問題定義與描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.3 TMD 最佳化設計之目標函數 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.3.1 人為引致之垂直向外力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.3.2 外力為白噪音 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.4 TMD 設計變數 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.4.1 單自由度 TMD 之設計變數 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.4.2 MTMD 之設計變數 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.5 TMD 控制變數 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.6 TMD 折減指標 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.7 小結 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 第四章 最佳化之分析軟體與演算法 37 4.1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.2 分析軟體 MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.3 演算法介紹 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.3.1 FMINCON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.3.2 模擬退火法 SIMULANNEALBND . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.3.3 本研究所使用之演算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.4 數值模擬與理論解之驗證 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.5 小結 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 第五章 人為引致之垂直外力 47 5.1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.2 實驗數據 (Li et al.(2022)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.2.1 跳躍力量模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5.2.2 力量模式之比例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 5.3 NBC1990 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.4 兩種外力模擬方式之比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 5.5 人為外力之振動舒適度控制標準 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 5.6 小結 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 第六章 實際案例分析 59 6.1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 6.2 體育場館模型之建構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6.2.1 結構阻尼之模擬 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6.2.2 有限元素套裝軟體之介紹 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.3 體育館模型 (一) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6.3.1 兩種外力模擬方式之比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6.3.2 不同目標函數之比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 6.3.3 TMD 總質量最小化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 6.4 體育館模型 (二) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 6.4.1 控制第一模態 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 6.4.2 控制第五模態 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 6.4.3 TMD 總質量最小化之最佳化設計 . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 6.4.3.1 第一模態發生共振 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 6.4.3.2 第五模態發生共振 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 6.5 小結 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 第七章 結論與未來展望 99 7.1 結論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 7.2 未來展望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 參考文獻 101 | - |
| dc.language.iso | zh_TW | - |
| dc.subject | 調諧質量阻尼器 | zh_TW |
| dc.subject | 人為引致外力 | zh_TW |
| dc.subject | 最佳化設計 | zh_TW |
| dc.subject | 體育場館 | zh_TW |
| dc.subject | 舒適性限制 | zh_TW |
| dc.subject | Optimization | en |
| dc.subject | externally induced forces | en |
| dc.subject | sports stadiums | en |
| dc.subject | Tuned Mass Damper | en |
| dc.subject | comfort limit criteria | en |
| dc.title | 受人為引致振動下體育場館樓板之調諧質量阻尼器最佳化設計 | zh_TW |
| dc.title | The Optimal Design of Tuned Mass Damper for Stadium Floor Under Human Induced Vibration | en |
| dc.type | Thesis | - |
| dc.date.schoolyear | 111-2 | - |
| dc.description.degree | 碩士 | - |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 宋裕棋;黃仲偉;郭世榮 | zh_TW |
| dc.contributor.oralexamcommittee | Yu-Chi Sung;Chang-Wei Huang;Shyh-Rong Kuo | en |
| dc.subject.keyword | 調諧質量阻尼器,最佳化設計,人為引致外力,體育場館,舒適性限制, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | Tuned Mass Damper,Optimization,externally induced forces,sports stadiums,comfort limit criteria, | en |
| dc.relation.page | 102 | - |
| dc.identifier.doi | 10.6342/NTU202302955 | - |
| dc.rights.note | 未授權 | - |
| dc.date.accepted | 2023-08-11 | - |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | - |
| dc.contributor.author-dept | 土木工程學系 | - |
| 顯示於系所單位: | 土木工程學系 | |
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