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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
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2014年3月15日 星期六

我的學士論文

  我在進臺灣科大後,就知道在2000年10月底前,要確定學士論文(實務專題)的指導教授。在那一學期裡,我有修必修課工程數學(一),我也就去找這門課的開課教授,想說要研究工程數學展示我的數學實力。不過,開課的教授表示有位教授(陳生金教授),在國外擔任客座教授剛回國,也就建議我去找我後來的指導教授。當時,指導教授開了三個題目,給三個跟他做研究的二技生選題。我在專科不含橋樑設計課程的話,基礎專業課修了3學分的鋼結構,以及6學分的鋼筋混凝土。我當時是甲班班代,他們想說讓我先選題,我也就挑了「鋼骨鋼筋混凝土」。我在臺灣科大期間,還在學習學術研究的方法,所以花費相當多的時間,都是在找資料和讀資料。我的指導教授給了我一本,是他當時指導不久的碩士論文,該論文的作者是一位開業結構技師,主要對於施工內容有相當詳盡的說明,我的學士論文引用了一個保護層表格。

  在鋼骨鋼筋混凝土的設計方面,我的指導教授要我朝AISC LRFD的方向去做,就是其中一個章節的合成構材部份,也可以拿來作為鋼管混凝土的結構設計。不過,我同時被要求讀一些日本方面的資料,我找到一位叫曹瑞琪的工程界先進,在臺灣的土木期刊上投稿大量的日本期刊論文的譯稿。曹瑞琪先進對於臺灣的SRC貢獻很大,除他選譯的都是日本高引用率或高閱讀率的論文外,有不少臺灣土木業界人士閱讀其譯稿內容。事實上,日本就是最早有SRC結構的國家,我找到最早的結構設計方法或文獻,是在1964年就有SRC的結構設計書籍,而且是在臺灣的圖書館裡找的到中譯本。我在學士論文內,僅提到臺灣土木業界,有在使用AISC LRFD和AIJ SRC。嚴格而論,SRC並不是土木的新結構材料,其擁有的最大優點是免防火批覆,相當適合建築物基底剪力比較大的低樓層結構,並在其高樓層再延伸為鋼結構的複合結構系統。

  在臺灣土木業界使用SRC的多數情形,幾乎都是SRC和SS的複合結構系統,並由於主要用於解決建築物低樓層的基底剪力問題,因而常有被冠稱為耐震結構的說法。事實上,SRC的現場施工過程不易,也就是鋼骨、主筋、箍筋、接頭轉折、…等,在指導教授給的那本碩士論文裡,對於現場施工有相當詳盡的說明。也就是說,純SRC結構系統並不能冠稱耐震結構,僅僅是為了解決基底剪力的一個變通性方法。耐震結構有很多種,包括:避震器、制震器、遲滯阻尼、免震結構、…等,才是臺灣土木業界所稱的耐震結構系統。在AISC LRFD的合成構材中,SRC的鋼骨被混凝土完全包覆在內,猶如有完全側撐的鋼骨構材,所以可採用塑性強度來計算其結構強度。我在學士論文的第二章SRC Beam中,有提出11道計算公式做塑性強度計算,而這11道公式有被反覆驗算和檢查過,並且以一個被我定義為Cx的變數,根據我提出於圖9的演算法做SRC Beam的彎矩強度計算。我提出的演算法,我並未予以命名,但是可稱為「不定向找軸法」,也就是在找塑性中性軸(PNA)的位置。

  簡單的說,會假設一開始的PNA位置,根據11道式子計算出壓力C和拉力T。然後,讓C和T做比較,以確認PNA要往壓力側對切,還是PNA要往拉力側對切,並於其差額小於0.001tf時,終止程式的迴圈計算。在演算法的觀念上,採用的是對切的方式,有點像三百年前,有人提出的Bisection Method。但是,Bisection不能用於SRC的找軸,而是就數學方程式的單向對切求解,而且必須一開始給遠一點的位置,否則Bisection求解過程會無法收斂。我的不定向找軸法,不能用於求解數學方程式,僅能用於找SRC的PNA位置。事實上,Bisection Method已經被Newton's Method取代,僅是在某些特殊數學方程式有用途。在SRC Column的部份,就是臺灣當時的鋼結構設計規範,其實完全相同於AISC LRFD的第二版。其中,框架結構是否側移的B1和B2,才是SRC Column的真正關鍵點,而其彎矩強度計算採用SRC Beam的程序。

  我在寫學士論文時,還不知道論文結論該怎麼寫?我的論文結論都是在強調寫程式,而不是我的那11道式子和不定向找軸法。我的學士論文,可以投稿1篇國際期刊論文,但是我打算以學位論文的模式被引用。我的學士論文指導教授,讓我的研究方法確定下來,採取攻讀碩士學位模式做學術研究,算是對於我有重要影響的人物。我在要畢業的那一學期,得知系上有舉辦一場論文競賽,我也就向系上報名參加論文競賽。在2002年5月6日答辯,全程約有半小時左右。當天,論文競賽是一人進去會議室,向8位系上不同專業領域的教授做簡報,全部的人都參賽完成後得知獲得第一名。我在2002年6月8日的畢業典禮上,獲得校長頒發論文競賽的最佳論文獎。我在畢業後幾天,指導教授希望我可以協助一位碩士班學長,當時他已經壓了那一學期的碩士學位口試時間,但是有十幾萬筆的機器讀取數據尚未整理好。我在了解學長的需求和資料格式後,花費了2天的時間撰寫了一個Parser,不僅可以讀取這十幾萬筆的數據,並且根據其需求計算讀取的數據,他在當學期順利通過口試獲得碩士學位。

  後來,指導教授給了我交通部計劃案的小程式,經另一位臺灣科大開授工程數學(二)的教授指導下,讓我有機會學習耐震設計規範和賺外快的機會,此臺灣科大的交通部計劃案持續一年。當時,我已經是臺灣大學的碩士生,算是跨臺灣大學和臺灣科大的特殊學生。以上,就是我在12年前的學士論文重點和相關學習過程,說起來整個程度也就是一個研究上的學習。

2002/05/06
(14:30-15:00)