新北市樹林藝文大樓受震反應之研究

Study on the Earthquake Response of Shulin Art & Administrative Building in New Taipei City

10.6849/SE.202112_36(4).0004

鄭立輝(Cheng, Li-Hui)

系統識別 ； 地震反應 ； 健康監測 ； 振動週期 ； 建物週期 ； system identification ； earthquake response ； building health monitoring ； vibration period ； building period

結構工程

36卷4期（2021 / 12 / 01）

85 - 115

繁體中文

財團法人台灣建築中心為推廣建築物安全AI系統，在109年10月底選定新北市樹林藝文大樓B1F、6F與7F共安裝四部網路型三軸向地震儀，計劃自該年10月起進行連續三年的地震反應監測，本研究利用該套系統於109年12月10日與110年1月9日所蒐集的兩次地震事件紀錄利用三種不同系統識別方法進行分析，該棟建物由地震訊號識別出來的週期Tx、Ty分別為0.3秒與0.35秒，阻尼比約為4%，由於本大樓108年7月啟用，至109年12月即遇到4級震度之有感地震，故該次識別之振動週期可合理地視為勁度參數之初始值，並做為後續年度建物健康監測的比較依據。另本棟建物週期識別出來之結果，僅為現有耐震規範的經驗公式以及ETABS以純構架模式分析結果的1/3，因此本研究推論，目前一般業界常使用的分析程式，若僅針對構架系統進行建模，未將其他內外牆元件一併納入考量，所得動力分析結果與實際建物週期相較，有2～3倍的差異；此外，若以識別出來的週期套用靜力分析公式進行本大樓耐震設計，所算出之設計橫力超出目前規範建議的經驗公式設計值約10%，顯示若依現有規範公式計算的設計地震力在建物週期的推估是否合宜須更進一步探討。

For promoting the building safety AI system, Taiwan Architecture & Building Center installed an earthquake monitoring system including four tri-axial seismometers and a host computer in Shulin Art & Administrative Building in New Taipei City for health monitoring in October, 2020. Earthquake response data of the building will be collected by the system in the following consecutive three years. The research is based on the data recorded from the earthquakes on Dec.10, 2020 and Jan. 09, 2021 in North Taiwan. By system identification methods, the periods of the building are 0.3 second in X direction and 0.35 second in Y direction while the results of damping ratio are about 3%~5%. Since the building was just finished in July 2019, the identification results from the above earthquake records can be regarded as the initial properties of the structural stiffness which could be the reference for the building health monitoring in the future. In addition, the identified periods of the studied building are only 1/3 of both the empirical equation of Taiwan's earthquake designing code and dynamic analysis of ETABS base on a mere RC frame model assumption. Thus, the research infers that, without taking the inner and outer walls into analysis consideration, the estimation of building periods will be much different from the actual values. Furthermore, in the studied building, the designing earthquake forces based on the empirical period equation might be less 10% than the forces based on the periods given from the identification results. In the result, the research proposes that the relationship between the periods and building categories shall be studied more thoroughly.

1. Chang, F.-K.(1999).Structural Health Monitoring 2000.Florida:CRC Press.
2. Cheng, L.-H.(2017).West Lafayette, Indiana,Lyles School of Civil Engineering, Purdue University.
3. Fu, Zhi-Fang,He, Jimin(2001).Modal Analysis.Oxford:Butterworth-Heinemann.
4. Loh, Chin-Hsiung,Chao, Shu-Hsien,Weng, JianHuang,Wu, Tzu-Hsiu(2015).Application of subspace identification technique to long‐term seismic response monitoring of structures.Earthquake Engineering & Structural Dynamics,44(3),385-402.
5. McVerry, G.(1980).Structural identification in the frequency domain from earthquake records.Earthquake Engineering & Structural Dynamics,8(2),161-180.
6. Rojahn, Christopher,Mork, P.N.(1981).Open-File ReportOpen-File Report,U.S. Geological Survey.
7. Stoica, Petre,Moses, Randolph(2005).Spectral Analysis of Signals.New Jersey:Prentice Hall.
8. T., M. I.,Rahmani, Mohammadtaghi(2021).Structural health monitoring of a 32-storey steel-frame building using 50 years of seismic monitoring data.Earthquake Engineering & Structural Dynamics,50(6),1777-1800.
9. The MathWorks, Inc. “pwelch/ Welch’s power spectral density estimate,”[ 存取日期 : 27/04/2021], [ 線上 ]. Available: https://www.mathworks.com/help/signal/ref/pwelch.html#d123e136896..
10. The MathWorks, Inc.“n4sid-Estimate statespace model using subspace method with timedomain or frequency-domain data,” [存取日期 : 27/04/2021], [ 線上 ]. Available: https://www.mathworks.com/help/ident/ref/n4sid.html.
11. 中華工程股份有限公司(2017)。中華工程股份有限公司，「新北市樹林藝文綜合行政大樓統包工程結構計算書」，新北市政府新建工程處，新北(2017)。
12. 中華工程股份有限公司,許伯元建築師事務所(2017)。中華工程股份有限公司、許伯元建築師事務所，「新北市樹林藝文綜合行政大樓興建統包工程細部設計報告書」，新北市政府新建工程處，新北(2017)。
13. 林子剛,羅俊雄,吳文華,張家銘,許丁友(2018)。科技部整合型計畫科技部整合型計畫,新竹:科技部。
14. 林其璋(2003)。交通部中央氣象局研究報告交通部中央氣象局研究報告,台北:交通部中央氣象局。
15. 林其璋,王哲夫,梁晉得(2008)。交通部中央氣象局研究報告交通部中央氣象局研究報告,台北:交通部中央氣象局。
16. 洪李陵,黃百誼,吳明財(2010)。行政院國家科學委員會研究報告行政院國家科學委員會研究報告,台北:行政院國家科學委員會。
17. 陳易瑞(2002)。台北，國立台灣大學土木工程研究所。
18. 黃文宏(2003)。台北，私立中華大學土木工程研究所。
19. 黃昭勳,段永定(2000)。行政院國家科學委員會研究報告行政院國家科學委員會研究報告,台北:行政院國家科學委員會。
20. 黃謝恭,陳俊達,羅俊雄(2017)。國家地震工程研究中心研究報告國家地震工程研究中心研究報告,台北:國家地震工程研究中心。
21. 羅俊雄,郭采蓉,林沛暘,江宏偉,林定潔(2018)。國家地震工程研究中心技術報告國家地震工程研究中心技術報告,台北:國家地震工程研究中心。
22. 羅俊雄,趙書賢(2014)。中央氣象局地震測報中心研究報告中央氣象局地震測報中心研究報告,台北:中央氣象局地震測報中心。