減震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識別技術(shù)之研究.pdf

1、1999年9月21日淩晨1時47分在中國臺灣省南投縣集集鎮(zhèn)，發(fā)生了芮氏規(guī)模7.6的大地震，作者正遠(yuǎn)在160公里外的臺北市，激烈的震動將眾人從睡夢中驚醒，全臺立即大停電，當(dāng)時由國外的親人打電話告知臺北市東星大樓發(fā)生了倒塌及火災(zāi)，凌晨四時即驅(qū)車抵達(dá)災(zāi)變現(xiàn)場，只見倒塌的大樓及火災(zāi)正在蔓延，消防人員及工程師們積極的搶救，那一幕驚心動魄的情境是令人終生難忘的；到了上午由收音機(jī)中得知地震中央在南投縣集集鎮(zhèn)附近，當(dāng)時廣播中請求曾經(jīng)受過震災(zāi)訓(xùn)練的工程師

2、，盡快趕到災(zāi)區(qū)報到，協(xié)助救災(zāi)，作者立刻聯(lián)絡(luò)好友王庭華學(xué)長，相約驅(qū)車前往南投災(zāi)區(qū)，我倆在下午三時半左右抵達(dá)，是第一批到達(dá)災(zāi)區(qū)的工程師，望眼觀去到處是斷垣殘壁，房屋倒塌、路面變形、橋梁變位，災(zāi)區(qū)情境不忍目睹，接連數(shù)日在災(zāi)區(qū)協(xié)助判定房屋大樓之安全性，將災(zāi)民從危險的地區(qū)遷到安全處所，特別是醫(yī)院及公共集會堂，那時深切知道工程師的天職，就是用所學(xué)的專業(yè)來協(xié)助災(zāi)區(qū)的重建。後來花了近半年的時間，協(xié)助災(zāi)區(qū)房屋大樓的安全監(jiān)定與補強(qiáng)設(shè)計，完成了一棟十六層的集

3、合住宅大樓及一棟十二層的集合住宅大樓的災(zāi)後補強(qiáng)設(shè)計，當(dāng)時臺灣有關(guān)耐震補強(qiáng)的法令與規(guī)范有限，原本希望采用隔震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的補強(qiáng)設(shè)計，卻因為限於當(dāng)時隔震設(shè)計的法令未訂，無法成案，只有采用傳統(tǒng)的鋼板補強(qiáng)設(shè)計，當(dāng)時就深覺抗震設(shè)計的重要性，如何預(yù)知預(yù)防及加強(qiáng)房屋抗震設(shè)計及施工品質(zhì)，就是專業(yè)工程師追求的目標(biāo)。因此當(dāng)2002年時，有機(jī)會到學(xué)校進(jìn)修時，毅然選擇了結(jié)構(gòu)工程與防災(zāi)研究所進(jìn)修，期望能在防災(zāi)領(lǐng)域上有所學(xué)習(xí)。 中國臺灣位處太平洋板塊、菲律賓板

4、塊及歐亞大陸板塊之交會地帶，受到板塊相互擠壓作用的影響，大小地震頻繁，每年有感地震平均多達(dá)七百次以上，根據(jù)中國臺灣消防署統(tǒng)計，1958年至2004年間，地震災(zāi)害發(fā)生達(dá)21次，傷亡人數(shù)達(dá)1萬5仟人，倒塌房屋近15萬間，因南投縣集集鎮(zhèn)在1999年9月21日淩晨1時47分，發(fā)生了芮氏規(guī)模7.6，最大地震烈度達(dá)12級的大地震，致1999年統(tǒng)計死亡人數(shù)2，418人、失蹤35人，受傷11，569人，房屋倒塌105，553間，因地震造成的傷害，極為嚴(yán)

5、重。在防災(zāi)的領(lǐng)域中，防災(zāi)工程學(xué)已經(jīng)是包含多元化領(lǐng)域的新學(xué)科，舉凡自然與人為災(zāi)害的發(fā)生機(jī)制、災(zāi)害的預(yù)測預(yù)知、防災(zāi)工程設(shè)計與施工，緊急應(yīng)變救災(zāi)措施等，都是息息相關(guān)，就地震防災(zāi)部分，地震預(yù)報及地震工程是必須齊頭并進(jìn)的，地震預(yù)報目前大多由政府部門及地方組織負(fù)責(zé)，是地震和地質(zhì)人員的主要任務(wù)；而工程建設(shè)抗震和加固措施之制定，則是地震工程從業(yè)者的主要職責(zé)。根據(jù)災(zāi)害報告，地震災(zāi)害可在短暫的數(shù)十秒內(nèi)造成大規(guī)模的毀滅性破壞，如何預(yù)防及降低災(zāi)害之影響，已是結(jié)

6、構(gòu)工程師在防災(zāi)課題上持續(xù)努力的目標(biāo)。 因著近代科學(xué)技術(shù)之進(jìn)步，結(jié)構(gòu)設(shè)計方向趨向大型化、復(fù)雜化、高層化，結(jié)構(gòu)設(shè)計從抗震設(shè)計進(jìn)一步為減震設(shè)計，從硬式設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝栽O(shè)計，從經(jīng)濟(jì)性、功能性的雙重考慮下，應(yīng)用新的防震技術(shù)成為近來結(jié)構(gòu)工程師研究發(fā)展的主要方向?；犊拐鸱罏?zāi)的目標(biāo)是維護(hù)結(jié)構(gòu)物之安全，進(jìn)而保障使用人的生命安全。亦是身為結(jié)構(gòu)工程師不可推諉責(zé)無旁貸的職責(zé)。本研究論文僅就地震工程學(xué)的基本觀念、新式隔減震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)方面做進(jìn)一步的探討，著重

7、於對減震系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之系統(tǒng)識別技術(shù)之應(yīng)用做一深入之研究。為此本文主要進(jìn)行以下研究內(nèi)容： 1.第1章針對地震工程學(xué)在防災(zāi)領(lǐng)域的目標(biāo)，及與地震相關(guān)之基本理論做一整理及文獻(xiàn)之回顧。 2.第2章敘述減震理論做一簡要之說明，并針對結(jié)構(gòu)減震控制系統(tǒng)分類做一比較。 3.第3章對於減震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)做進(jìn)一步之研究，從系統(tǒng)之機(jī)理、設(shè)計施工及管理維護(hù)做一研究。 4.第4章進(jìn)行系統(tǒng)識別概論之簡介，從沿革、控制系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)識別之基本程式

8、，對於輸入及輸出資料之前處理，以及系統(tǒng)識別技術(shù)之種類。 5.第5章就結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識別方法之現(xiàn)況及文獻(xiàn)回顧，并分別說明頻域及時域識別方法。 6.第6章則進(jìn)一步討論結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識別之分析方法，從傅立葉轉(zhuǎn)換、理論應(yīng)用之ARX模式、參數(shù)估計法及Z轉(zhuǎn)換。 7.第7章則提出系統(tǒng)識別相關(guān)案例之探討，仍以ARX模式為主要討論內(nèi)容。 8.第8章以實際案例說明如何應(yīng)用MATLAB程式分析來識別隔震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)建筑物之結(jié)構(gòu)參數(shù)。