減震結構系統(tǒng)識別技術之研究.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，凌晨四時即驅車抵達災變現(xiàn)場，只見倒塌的大樓及火災正在蔓延，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；到了上午由收音機中得知地震中央在南投縣集集鎮(zhèn)附近，當時廣播中請求曾經受過震災訓練的工程師

2、，盡快趕到災區(qū)報到，協(xié)助救災，作者立刻聯(lián)絡好友王庭華學長，相約驅車前往南投災區(qū)，我倆在下午三時半左右抵達，是第一批到達災區(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，災區(qū)情境不忍目睹，接連數(shù)日在災區(qū)協(xié)助判定房屋大樓之安全性，將災民從危險的地區(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，就是用所學的專業(yè)來協(xié)助災區(qū)的重建。後來花了近半年的時間，協(xié)助災區(qū)房屋大樓的安全監(jiān)定與補強設計，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後補強設計，當時臺灣有關耐震補強的法令與規(guī)范有限，原本希望采用隔震結構系統(tǒng)的補強設計，卻因為限於當時隔震設計的法令未訂，無法成案，只有采用傳統(tǒng)的鋼板補強設計，當時就深覺抗震設計的重要性，如何預知預防及加強房屋抗震設計及施工品質，就是專業(yè)工程師追求的目標。因此當2002年時，有機會到學校進修時，毅然選擇了結構工程與防災研究所進修，期望能在防災領域上有所學習。 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，地震災害發(fā)生達21次，傷亡人數(shù)達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

5、重。在防災的領域中，防災工程學已經是包含多元化領域的新學科，舉凡自然與人為災害的發(fā)生機制、災害的預測預知、防災工程設計與施工，緊急應變救災措施等，都是息息相關，就地震防災部分，地震預報及地震工程是必須齊頭并進的，地震預報目前大多由政府部門及地方組織負責，是地震和地質人員的主要任務；而工程建設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。根據(jù)災害報告，地震災害可在短暫的數(shù)十秒內造成大規(guī)模的毀滅性破壞，如何預防及降低災害之影響，已是結

6、構工程師在防災課題上持續(xù)努力的目標。 因著近代科學技術之進步，結構設計方向趨向大型化、復雜化、高層化，結構設計從抗震設計進一步為減震設計，從硬式設計轉變?yōu)槿嵝栽O計，從經濟性、功能性的雙重考慮下，應用新的防震技術成為近來結構工程師研究發(fā)展的主要方向?；犊拐鸱罏牡哪繕耸蔷S護結構物之安全，進而保障使用人的生命安全。亦是身為結構工程師不可推諉責無旁貸的職責。本研究論文僅就地震工程學的基本觀念、新式隔減震結構系統(tǒng)方面做進一步的探討，著重

7、於對減震系統(tǒng)結構之系統(tǒng)識別技術之應用做一深入之研究。為此本文主要進行以下研究內容： 1.第1章針對地震工程學在防災領域的目標，及與地震相關之基本理論做一整理及文獻之回顧。 2.第2章敘述減震理論做一簡要之說明，并針對結構減震控制系統(tǒng)分類做一比較。 3.第3章對於減震結構系統(tǒng)做進一步之研究，從系統(tǒng)之機理、設計施工及管理維護做一研究。 4.第4章進行系統(tǒng)識別概論之簡介，從沿革、控制系統(tǒng)設計及系統(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)識別技術之種類。 5.第5章就結構系統(tǒng)識別方法之現(xiàn)況及文獻回顧，并分別說明頻域及時域識別方法。 6.第6章則進一步討論結構系統(tǒng)識別之分析方法，從傅立葉轉換、理論應用之ARX模式、參數(shù)估計法及Z轉換。 7.第7章則提出系統(tǒng)識別相關案例之探討，仍以ARX模式為主要討論內容。 8.第8章以實際案例說明如何應用MATLAB程式分析來識別隔震結構系統(tǒng)建筑物之結構參數(shù)。