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| 專欄 |
結構動力與耐震設計準備要領
真實世界的結構物，並非如材料力學與結構學的內容一般靜止不動，而是會受到風力、地震等因素影響，甚至結構物內部人員移動，鄰近道路車輛經過等等，都會造成結構物的晃動。換句話說，結構物無時無刻都在震動，而身為結構技師，確切掌握結構物的震動行為是絕對必要的。再者，台灣位在地震活躍區環太平洋火山帶中，菲律賓海板塊和歐亞板塊交界上，歷年來發生大地震均有地裂、山崩、斷層等地殼變動之狀況，1999年9月21日集集大地震經統計，造成2,415人死亡，29人失蹤，11,305人受傷，51,711間房屋全倒，53,768間房屋半倒。不但人員傷亡慘重，也震毀許多道路與橋樑等交通設施，引起台灣對於耐震設計的極度重視。而如何在建物造價與安全性之間達成平衡，便是結構技師要力用耐震設計達到的終極目標。筆者認為結構動力與耐震設計的重點章節如下：
結構動力部分 |
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耐震設計部分 |
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首先要特別提醒的是，研讀結構動力與耐震設計之前，務必充分掌握材料力學與結構學這兩門科目，結構矩陣與塑性行為一定要搞清楚，否則就像還沒學會走路就想跑步一般，唸起來保證窒礙難行。
準備方法
筆者建議，先念耐震設計。從近年的出題趨勢來看，出題老師偏向考驗各位考生對於耐震設計的觀念，即使是結構動力的題目，也是考驗各位在耐震設計中必須之到的結構動力觀念。因此，先從耐震設計著手，在研讀耐震設計的過程中若碰到不了解的結構動力觀念，再回過頭去研究結構動力相對應的部分，否則結構動力博大精深，細念會死人。
這裡特別提醒一些結構動力中牽涉到耐震設計的部分，以及必須要了解的結構動力知識。首先，運動方程式的推導至少要會虛功原理，不然連想知道結構物的動態反應都沒有辦法起頭。其次，單自由度受正弦反應的解一定要會，舉凡之後的隔震效率比(TR值)、半功率法求結構物阻尼比等都以這個為基礎。再來，是單自由度反應譜的分析，其中包括杜式積分的來龍去脈、譜擬速度與譜擬加速度跟譜速度的關係等，都非常重要，也都跟耐震設計有關。
多自由度部分，首先要了解多自由度結構的自然頻率如何解析，在了解頻率分析後，變可以利用振態疊加法求得多自由度結構的振動反應，這部分與耐震設計的關聯尤其多，務必要會。耐震設計規範重點則擺在靜力分析中設計地震力公式各項參數的意義，主要內涵第一個是反應譜分析，係從結構動力中譜擬速度、譜擬加速度跟譜速度的關係而來，第二個內涵是結構物韌性的由來，這部分其實可以從材料力學的塑性分析裡了解。動力分析部分，牽涉到多個振態反應的疊加，理論基礎其實就是結構動力的多自由度系統振態疊加法。
另外就是隔震建築物的相關規定與包含阻尼消能結構物阻尼比的計算了。結構動力與耐震設計其實並不好準備，但是仍有相當脈絡可循，考生依照筆者的建議為之，縱使無法拿下高分，也應該可以保有基本分50分。要知道，平均50到60分您就是技師了！
歷屆考試配分
結構技師
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運動方程式 |
單自由度系統 |
單自由度 |
多自由度系統受激振反應之振態疊加法 |
靜力分析 |
|---|---|---|---|---|---|
104 |
-- |
25 |
-- |
50 |
-- |
103 |
-- |
-- |
-- |
30 |
10 |
102 |
20 |
-- |
-- |
20 |
-- |
101 |
-- |
-- |
30 |
-- |
20 |
100 |
-- |
25 |
-- |
25 |
-- |
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動力分析 |
隔震建築物 |
含被動消能系統建築物 |
其他 |
|---|---|---|---|---|
104 |
-- |
-- |
-- |
25 |
103 |
-- |
40 |
20 |
-- |
102 |
-- |
10 |
-- |
50 |
101 |
-- |
20 |
-- |
30 |
100 |
-- |
25 |
-- |
25 |
| 各科準備要領 | ||
|---|---|---|
| 結構動力與耐震設計準備要領 | 鋼結構設計應考策略 | 材料力學應考策略 |
| 結構學準備要領 | 鋼筋混凝土應考策略 | 土壤力學、基礎工程準備要領 |
