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風工程     ASCE7-02(95、103)
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鋼結構     LRFD2-1993(87、96、99)  ASD13-1989(87、96、99)

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鋼結構     鋼構造設計便覽2018

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上次更新:20201220
美國工程規範、日本工程規範、中國工程規範及電腦應用技術
結構可靠度通用原則    ISO2394-1973, ISO2394-1986, ISO2394-1986(1988a), ISO2394-1998
結構載重         ASCE7-1970, ASCE7-1976, ASCE7-1982, ASCE7-1988, ASCE7-1993, ASCE7-2002, ASCE7-2010, ASCE7-2016
地震工程         UBC-1970, UBC-1976, UBC-1982, UBC-1988, UBC-1994, IBC-2000, IBC-2006
鋼結構          AISC ASD-1969, AISC ASD-1978, AISC ASD-1989, AISC LRFD-1986, AISC LRFD-1993, AISC LRFD-1999, ANSI/AISC 360-2005, ANSI/AISC 360-2010, ANSI/AISC 360-2016
鋼筋混凝土        ACI318-1971, ACI318-1977, ACI318-1983, ACI318-1989, ACI318-1995, ACI318-2005M
基礎構造         建築基礎構造設計指針-1988
結構可靠度(建築結構)  GB50068-2001, GB50068-2018
結構可靠度(工程結構)  GB50153-1992, GB50153-2008
結構載重         GB50009-2001(2006a), GB50009-2012, GB50009-2019
地震工程         GB50011-2001, GB50011-2010, GB50011-2010(2016a)
鋼結構          GBJ17-1988, GB50017-2003, GB50017-2017
鋼筋混凝土        GB50010-2002, GB50010-2010(2015a)
地基基礎         GB50007-2002
有限元素分析軟體     SAP90, ABAQUS, ANSYS, SAP2000, STAAD.Pro, ETABS, PKPM
水利分析軟體       HEC-RAS, SWMM
數學軟體         Mathematica, SageMath, Maxima
統計軟體         R
數值軟體         MATLAB, Octave
繪圖軟體         AutoCAD, SolidWorks, AutoCAD Civil3D, SketchUp
專案軟體         GanttProject, MS-Project
結構化程式語言      ANSI C, C99, C11
物件導向程式語言     C++98, Java
FORTRAN系統    FORTRAN77, FORTRAN95
VB系統         QuickBasic, Visual Basic, Visual Basic.NET, AutoCAD VBA, MS-Word VBA, MS-EXCEL VBA
組合語言         MASM
網頁語言         HTML4, HTML5, VBScript, JavaScript

上次更新:20220416
社會實踐
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Bank Account Number

銀行帳號

銀行名稱: 中國信託商業銀行
銀行代號: 822
存款帳號: 358540485594
戶  名: 黃慶民

2016年2月13日 星期六

中華民國在1994年以前無鋼筋加工廠

  中華民國在22年前並無鋼筋加工廠,此乃是近年從國外引進的鋼筋加工技術。當時極其少數的營造廠,方得符合彎鉤長度的要求,因為中華民國並無鋼筋加工廠。甚至於,維冠金龍大樓的工地主任,應該未持有工地主任執照,因為工地主任是近年發展的執照。

家庭用火和家電使用習慣應該婚前教學

  家庭用火習慣不分男女老幼,我不覺得女的或老的用火習慣一定比較好,家庭用火連同家電使用習慣應該要在婚前教學。

吹冷氣和泡澡要打開窗戶

  吹冷氣要打開窗戶,否則空氣無法對流,導致室內都是低溫二氧化碳,嚴重會因二氧化碳造成窒息。同理可知,泡澡也要打開窗戶,否則浴室空氣無法散去,仍然會因二氧化碳導致窒息。浴室洗澡會暈倒,和二氧化碳含量偏高有關係。窗戶沒有打開,外面有氧氣的空氣,到底怎麼進來?冷氣機是在降溫,不是在製造氧氣。建築結構的中央空調,也不是在製造氧氣。呼吸會感到急促,偶爾會些微流汗,甚至於稍微頭暈,嗜睡算相當常見,以上都是二氧化碳偏高的人體反應。

呼吸會感到急促,偶爾會些微流汗,甚至於稍微頭暈,嗜睡算相當常見。

防災總署的防災減災對象:地震、颱風、水災、火災、地質、交通、防疫

  前內政部長李鴻源教授,近來屢屢提議中華民國應設置防災總署,我深表認同並認為其範圍不限於地震,亦即應該包括:地震、颱風、水災、火災、地質、交通及防疫。地震和颱風,涉及對震度和風速的定義,都是屬於結構動力學的範疇。水災的關鍵在於河川重現期的定義,以及對於都市滯洪的區域性規劃。火災是鋼結構防火被覆厚度的問題,應該在瓦斯爐或易引火處增加防火被覆厚度。以中華民國的各種災害來說,地質災害普遍不受重視,例如:土壤液化的建築物、順向坡的建築物,此乃往後應該受到重視的災害。交通事故容易發生的交叉路口,應該改善交通號誌的計時秒數。我已經提出國家防疫計劃,並不限於廣為人知的登革熱問題。

  防災減災的課程,我已經擬訂好參考版本(黃慶民、20140611)。

References
  1. 黃慶民(2014.05.06)警察兩人一組的起源,黃慶民土木
  2. 黃慶民(2015.09.17)國家防疫計劃,黃慶民土木
  3. 黃慶民(2016.02.12)結構耐震設計震度分級標準重新定義,黃慶民土木
  4. 黃慶民(2016.02.12)結構耐風設計風速分級標準重新定義,黃慶民土木
  5. 黃慶民(2014.06.11)技職生的偏差觀念源於教育制度,黃慶民土木

2016年2月12日 星期五

臺灣土木營造業改名字的目的

  林明輝是什麼人?從電視媒體可以推測,就是向銀行借錢滾錢的人,土木營造業換名字的目的,都是要向銀行借錢比較方便,此人一定到處向銀行借錢蓋房子。民國83年,除小東路和中華路口的良美百貨24樓以外,臺南縣市幾乎找不到建築高度高於16樓的建築物。此外,民國80年時,結構技師剛取得高樓結構設計承攬權,高於36公尺的建築物一定要找結構技師,那時想興建高樓建築物都是要撈錢的觀念。維冠金龍大樓有107戶,以498萬元為出售的成交價,全棟本利營收是新臺幣5億3千萬元,然而對於22年前應該是筆不小的金額。

改名字要找銀行借錢是臺灣人的基本常識

References
  1. 公共工程委員會,技師法與相關子法、函釋、大法官解釋、判決對照表
  2. 司法院大法官解釋字(1996.07.19)司法院大法官解釋字號第411號

結構安全的意義

  結構安全的意義,為考慮預期發生的地震和颱風,地震或颱風達到設計標準以上時,允許建築物倒塌或結構物破壞。

結構設計:永康維冠金龍大樓的結構耐震設計:五級耐震結構(已經使用22年)
土木施工:沙拉油桶和保麗龍是土木施工技術:土木營造業基本常識


RC牆不在原始結構設計的有限元素分析模型內
RC牆對極限層剪力強度有些微的結構耐震貢獻
RC牆非剪力牆允許拆除,然而拆除RC牆讓剪力強度降低,是極限層剪力強度接近設計值的原因。
九二一大地震:水平地表加速度983gal、垂直地表加速度334gal

Reference
  1. Wikipedia,921大地震

結構耐風設計風速分級標準重新定義

  我重新定義結構耐風設計的風速分級標準,經考慮概率超越百分比之下,額外加權20%以定義結構設計標準。中央氣象局的風速區分標準,應該根據我定義的數據重新頒布。

黃慶民定義的橫風向風速標準
八級耐風結構 黃慶民的風速標準=60m/s 黃慶民的結構耐風設計標準=72m/s
七級耐風結構 黃慶民的風速標準=55m/s 黃慶民的結構耐風設計標準=66m/s
六級耐風結構 黃慶民的風速標準=50m/s 黃慶民的結構耐風設計標準=60m/s
五級耐風結構 黃慶民的風速標準=45m/s 黃慶民的結構耐風設計標準=54m/s
四級耐風結構 黃慶民的風速標準=40m/s 黃慶民的結構耐風設計標準=48m/s
三級耐風結構 黃慶民的風速標準=35m/s 黃慶民的結構耐風設計標準=42m/s
二級耐風結構 黃慶民的風速標準=30m/s 黃慶民的結構耐風設計標準=36m/s
一級耐風結構 黃慶民的風速標準=25m/s 黃慶民的結構耐風設計標準=30m/s

結構耐震設計震度分級標準重新定義

  根據結構耐震設計震度分級標準,現行的五級震度和六級震度相差甚遠,應該內插二級以為結構耐震設計使用。此外,經考慮概率超越百分比之下,額外加權20%以定義結構設計標準。中央氣象局的震度區分標準,應該根據我定義的數據重新頒布。中華人民共和國的八級和六級抗震標準,並不同於我定義的八級和六級耐震標準。

黃慶民定義的震度水平地表加速度
八級耐震結構 中華民國震度標準= 400  gal 黃慶民的結構耐震設計標準= 480 gal
七級耐震結構 黃慶民的震度標準= 350  gal 黃慶民的結構耐震設計標準= 420 gal
六級耐震結構 黃慶民的震度標準= 300  gal 黃慶民的結構耐震設計標準= 360 gal
五級耐震結構 中華民國震度標準= 250  gal 黃慶民的結構耐震設計標準= 300 gal
四級耐震結構 黃慶民的震度標準= 200  gal 黃慶民的結構耐震設計標準= 240 gal
三級耐震結構 黃慶民的震度標準= 150  gal 黃慶民的結構耐震設計標準= 180 gal
二級耐震結構 黃慶民的震度標準= 100  gal 黃慶民的結構耐震設計標準= 120 gal
一級耐震結構 黃慶民的震度標準=  50  gal 黃慶民的結構耐震設計標準=  60 gal

黃慶民定義的震度垂直地表加速度
八級耐震結構 黃慶民的震度標準=150﹒00gal 黃慶民的結構耐震設計標準=180﹒0gal
七級耐震結構 黃慶民的震度標準=131﹒25gal 黃慶民的結構耐震設計標準=157﹒5gal
六級耐震結構 黃慶民的震度標準=112﹒50gal 黃慶民的結構耐震設計標準=135﹒0gal
五級耐震結構 黃慶民的震度標準= 93﹒75gal 黃慶民的結構耐震設計標準=112﹒5gal
四級耐震結構 黃慶民的震度標準= 75﹒00gal 黃慶民的結構耐震設計標準= 90﹒0gal
三級耐震結構 黃慶民的震度標準= 56﹒25gal 黃慶民的結構耐震設計標準= 67﹒5gal
二級耐震結構 黃慶民的震度標準= 37﹒50gal 黃慶民的結構耐震設計標準= 45﹒0gal
一級耐震結構 黃慶民的震度標準= 18﹒75gal 黃慶民的結構耐震設計標準= 22﹒5gal

2016年2月10日 星期三

永康維冠金龍大樓拆柱對極限層剪力強度降低的評估

  建築結構除剪力牆以外,或特殊錨定構件不允許拆除,其餘RC牆皆允許拆除使用。然而,永康維冠金龍大樓拆除柱構件,地面十六樓概估方柱不少於120cm,考慮預拌混凝土C28和R28雙矩形箍筋#4(S=20cm),那麼單支柱的抗剪強度應達197﹒5公噸力。根據當前的中華民國混凝土結構設計規範,柱間的樑最大跨度應在9公尺以下,否則此為大跨度深樑結構設計。



  

  倘若以6x6為單柱承載範圍,樓層結構載重為w=1tf/m、w=0﹒3tf/m,於水平地表加速度250gal的五級地震下,以黃慶民自由體圖做有效區域地震力計算,其水平地震力小於柱剪力強度197﹒5tf。若地震力分配給四周的柱,那麼單支柱將增額地震力46﹒8tf,亦即將佔提高單柱剪力需求的23﹒7%,此乃非通常結構設計餘裕空間的取捨,因而拆除一支柱就會造成剪力強度不足。





  永康維冠金龍大樓建成於1994年,使用執照啟用至今已經達22年之久,此次地震倒塌的原因相當可能是內部整修。倘若箍筋施作不足或不夠確實,RC牆必然貢獻部分剪力強度,拆除RC牆將會導致剪力強度不足。事實上,22年前的混凝土結構設計,必然對於箍筋間距較寬鬆,亦無所謂的圍束區域的定義,過去常用間距為S=10、12、15、18、20、25cm。樑構件的90度彎鉤延展長度,未施作會導致樑柱接合不確實,卻不是造成建築物倒塌的原因。

箍筋間距超過S=10cm,不等於柱構件剪力強度不足。

  我反對使用鋼筋續接器,關鍵問題在於生鏽導致柱筋不連續,因為鋼筋續接器的兩側是2支鋼筋。在黃慶民理論裡,鋼筋混凝土一定使用鋼筋搭接,完全不考慮鋼筋續接器或瓦斯壓接,但是考慮點銲做假固定的土木施工。R42和R28,相同於SD420W和SD280W,亦即採用可銲鋼筋。在鋼結構設計裡,耐震用途的型鋼SN400B是可銲鋼材,刻意區別非可銲鋼筋是不具意義的行為。P級鋼板和SN級鋼板類似,都是具有大塑性變型的耐震鋼材。

關鍵技術:材料力學

  根據新聞報導的內容,我仍然確定建築結構設計並無責任,已被發現的土木施工缺失不是倒塌原因。拆除RC牆在地震發生時,相當可能是造成倒塌的原因,卻仍然不涉及倒塌的責任歸屬,因為RC牆是可以拆除的構件。拆除RC牆讓建築物接近五級地震力的臨界點,乃是永康維冠金龍大樓倒塌的關鍵原因,然而RC牆是結構設計非耐震構件允許拆除。拆除RC牆的簽證技師,並不帶有專業過失責任。

References
  1. 風傳媒,大地震》維冠住戶PO文附照片,指燦坤房東「為了賺錢」害死住戶
  2. 黃慶民,建築結構拆牆理論,黃慶民土木
  3. 黃慶民,高拉筋論文,黃慶民土木
  4. 黃慶民,構件形式為鋼筋混凝土之樑柱版牆於36公尺以下結構設計概算尺寸原則,黃慶民土木

2016年2月9日 星期二

新化大德路的土壤液化評估

  新化京城銀行大樓鄰近大德路,該區域為東北往西南走向的緩降地勢,並位於新化斷層西緣南側不到公里的範圍,地震發生時地表水平加速度較為劇烈。新化大德路的地質,屬於類似塵土的坋質壤土,該地附近有多條大型排水溝,並屬於鹽水溪流域的範圍,平時地下水位必然較高,坋質壤土在高地下水位下,地震作用將容易土壤液化。

地下水位低不會引發土壤液化

  我媽媽家是四樓透天厝,為整排共壁興建的建築物,據我概略分析地震為東西向,並不會直接影響整排為同向的建築,因為菲律賓板塊和歐亞大陸板塊的推擠,必然造成東西向地震的水平地表加速度。我媽媽家北側一樓有背填土,應該會往前方道路的方向倒塌。

  我媽媽家在大德路,我亦打算在大德路辦婚宴,據分析結果為土壤液化區,無誤。

土壤液化區應該禁止興建高於五樓的建築物:限高20公尺:淺基礎
土壤液化區要打樁蓋摩天大樓嗎?

Reference
  1. 經濟部,中央地質調查所國土資訊系統

地震發生時,要躲在哪裡?

  地震發生時,要躲在哪裡?倘若我待在室內,我會選擇躲在哪裡?
一、我會衝進廁所或浴室,靠水龍頭或馬桶水維生;
二、我會選定大支柱子,找一把高度不矮於50cm的桌椅,就拉著椅子趴跪在大柱子的旁邊。

  任何人可以不吃食物,但是不可能都不喝水。浴室或廁所是空心BOX斷面,其軸向壓力或撓曲力矩相當大,乃是非常安全的緊急避難場所。柱子是建築結構的支撐構件,柱子幾乎不可能在地震斷裂,否則應該無人得以生還下去。結構耐震設計的概念,乃是以強柱弱樑為結構設計標準,亦即柱構件幾乎不會在地震發生斷裂。

  2003年7月,我在嘉義中坑役服補充兵時,軍營要求說明「地震發生時,要躲在哪裡?」我是第一位解說人,我當時的身分是臺大土木碩士生,第二位解說人是交大土木博士。以上,就是我當時的解說內容,亦即「地震發生時,要躲在哪裡?」

地震發生時,要躲在哪裡?一、馬桶旁;二、柱子旁。

0206地震勘查概述

  根據我到現場勘查的情況,對於永康維冠金龍大樓和新化京城銀行大樓,乃做出以下說明:

永康維冠金龍大樓和新化京城銀行大樓地震災害勘查報告

一、永康維冠金龍大樓倒塌原因 2016020814:00~15:00
  永康維冠金龍大樓之破壞原因,為極限層剪力強度不足導致破壞,亦即地表面基底剪力抗剪強度不足。
二、新化京城銀行大樓傾斜原因 2016020816:00~17:00
  新化京城銀行大樓之傾斜原因,為土壤液化導致土壤承載力不足,以致大樓重心不均勻造成大樓傾斜。

臺南市五級震度的水平地表加速度80~250gal/國家地震一乙區結構耐震設計標準是230gal
(技師幾乎都過度設計,否則臺南市建築物應該倒塌千棟以上。)

  維冠金龍大樓是1994年竣工,維冠建設是在1999年解散(Wiki)。維冠建設的負責人縱使屢次改名,亦不能直接歸咎責任於維冠建設。沙拉油桶和保麗龍,都是土木施工技術,不是偷工減料的行為。

  國家對於臺南地區的地震力,乃是以中小地震為主要的設計標準,因而永康維冠金龍大樓無過失責任。土壤液化是無法避免之災害,因而新化京城銀行大樓亦無過失責任。永康維冠金龍大樓和新化京城銀行大樓,都應該根據產物保險的投保理賠約定,得向承保者索求天災產物保險理賠。

  結構平面配置為型或型,僅需於轉角處設置足夠之剪力牆或鋼板剪力牆,即可有效控制非對稱扭轉效應的扭轉角。大棟建築物為對稱式型建築物,僅需以水平橫樑貫通便可傳遞和分配扭轉力矩,得大幅度降低型建築物轉角處的扭轉角變化量。大棟建築物的水平配置原則,乃是把中央區域用於設置立體停車場。

  清華大學,幾乎都是型或型建築物,學生服務中心是型建築物,相當少有方型或矩形建築物。梁思成操刀的號樓,就是單側型建築物;紫荊公寓14-17號樓,為特殊的並聯雙型建築物。

參考文獻
  1. 維基百科,2016年高雄美濃地震
  2. 清華大學,清華大學校園地圖

2016年2月7日 星期日

箍筋和牆柱

  箍筋採用135度彎鉤,為土木施工基本原則,尤其是921地震後廣為人知。然而,箍筋以90度彎鉤然延展12d,並不亞於135度彎鉤延展4d,因而彎鉤的重點是延伸長度是否足夠,而不是彎鉤角度是否採用135度。此外,非剪力牆的普通RC牆,並不是建築結構的主體結構,亦不是有限元素模型的範圍,一樓的牆面多寡不影響耐震能力,因為耐震能力取決於柱和剪力牆。普通RC牆對於建築提供的耐震能力,不歸屬於建築結構耐震設計的範疇。

  地震震度達六級以上,建築物倒塌不是不合理的行為。小震不壞,中震可修,大震不倒。結構耐震設計對六級以上震度,已經達到可能倒塌的情形。中國大陸常會提八級抗震結構,就是對等於臺灣六級耐震結構。根據中央氣象局地震震度分級表,臺灣五級震度是指80gal以上的地震,其水平地表加速度是80~250gal。在舊版建築物耐震設計規範(1999),地震一乙區(第68頁)的耐震設計標準是230gal,因而此小震標準的建築結構有瀕臨倒塌的危機。地震歸屬於天災,而天災是產物保險業者的範疇,不是建築物發生倒塌必然有責任。結構設計標準,應該採用地震的級數做設計。

中國八級抗震結構=臺灣六級耐震結構
結構設計:六級耐震結構400gal、五級耐震結構250gal、自訂標準
九二一大地震:水平地表加速度983gal、垂直地表加速度334gal
黃慶民理論結構可靠度中震設計標準:水平400gal、垂直150gal
黃慶民水波紋地震力理論:0﹒375(3/8)

  在國家審查機關推行後,技師執照會更加普遍,持技師執照亂講話會更常見。

建築物倒塌的理賠:
①法院審判是專業責任:技師投保的專業責任保險公司理賠建築物倒塌的損失;
②法院審判是天然災害:業主投保的建築產物保險公司理賠建築物倒塌的損失。


你家的房子倒了,一定有人會賠錢。

保險公司:小數字的賠償賠很多案子,大數字的賠償才可以拒賠。
新聞報導:建築結構有八棟倒塌,已經不算是個案問題。
關鍵問題:永康倒塌的這幾棟建築物結構,結構設計人有棟是這位技師。


九二一大地震:臺灣島,概估約400萬棟建築物,約千棟全倒,約千棟半倒。

責任保險倒塌棟(技師) vs 產物保險倒塌2%(業主)
(工地主任的營建綜合保險和土木施工責任保險)
(公共工程品質管理工程師的土木施工責任保險)

保險公司賠償責任歸屬順序:
①公共工程品質管理工程師是否無責任?(照圖施工、材料檢驗、數量計算)
②工地主任是否無責任?(照圖施工、材料檢驗、數量計算、沙拉油桶、保麗龍、系統模板、平面單元分區施工縫、
            立面樓層分區施工縫、伸縮縫、…等)
③結構設計人是否在同一場地震倒塌棟以上的建築結構?(結構設計方法、結構設計標準)
④結構設計人終生累計倒塌的結構設計是否已經超過保險標準或行業標準?(終生結構設計責任)
⑤建築師責付監造責任,是否確實監造土木施工?
⑥無土木施工責任和結構設計責任,應該歸屬於產物保險理賠的範疇。(產物保險)


Reference
  1. 柯宗緯、程炳璋(2016.02.07)台南強震「永康重災區」- 一樓偷牆減柱 鋼筋彎度低,中國時報
  2. 中央氣象局,交通部中央氣象局地震震度分級表(2000年8月1日公告)
  3. 維基百科,中國地震烈度表
  4. 內政部營建署(1999.11)建築物耐震設計規範及解說
  5. 維基百科,921大地震