立體房屋結構非線性動力分析之簡化模式

Abstract

本文係建立立體房屋鋼結構之簡化模式，藉以進行非線性動力歷時分析，以了解結 構物在承受最大設計地震時，各桿件之非線性行為及韌性大小，更探討立體構架由 於樓層中剛心及質心不一致所造成之平面旋轉結構物之影響。 本研究將立體構架視為許多平面構架之組合，平面構架間以剛性樓版接連，質量中 心位於此樓版上，而分析模式係假設各平面構架中同一樓層的各節點之側向位移及 轉角自由度相同，故可將同一層樓的樑與柱之勁度疊加，成為棒狀模型 (Stick Model)，再以分析次結構方式，將各模型自由度經靜態濃縮與座標轉換，成為質心 之自由度，進而動力分析之，整觀而言，立體構架可簡化為許多棒狀模型環繞一想 像質心連線之結構物，因此大為降低真實結構物之自由度，大量節省分析時間。分 析中各桿件之轉角與彎矩關係簡化為雙線性，即分為兩個平行桿件元素，一為完全 彈性元素，二為完全彈塑性元素，此性質可合理解釋當桿件端點彎矩大於降伏彎矩 時，除端點產生塑性鉸外仍能承擔一些彎矩之現象。 當立體構架剛心與質心一致時，即無平面旋轉現象，此時所有同一樓版上之各節點 可視為有相同的側向位移與轉角自由度，更可進一步簡化為單一棒狀模型，僅以平 面結構方式分析，更能節省分析時間。 為證明此分析模式之合理性，並將此模式之歷時分析結果與原結構經DRAIN-TABS非 線性動力分析程式所得之結果做比較。