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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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2021年6月19日 星期六

我的博士學位及其博士論文

  我的博士學位,其為「清華大學數學博士學位」,至於畢業證書以中華人民共和國決定為主。我的博士論文名稱,其全名為「Reconstruction of Structural Reliability」,後人以RSR簡稱我的博士論文。自然頻率,採用H和質量的係數轉換符號,即可用於避免力學單位的問題。在維基百科上,我的各級學位導師,甚至於涵蓋技術導師,都是採用英文姓名。我不應該當教授或教師,以避免後人無理由撤銷學位,並把我的研究成果轉移至教職。有關於歷史記載,一律要交代事實。

工地主任得降為高二、四專二或中職同等學力

  工地主任是工地可以取得的最高職位,因而工地主任在國內的最低學歷要求不高。在黃慶民教育學制的觀念裡,高中二年級並未取得畢業證書,而中職取得畢業證書仍是相對較低的學歷觀念,此種學歷運作觀念應該是比較可以避免衝突的架構。在國內外的中學教育,高二或中職都是不涵蓋大學微積分的的數學,而且物理和化學都是已經完成基礎物理和基礎化學,並未涵蓋到選修物理和選修化學屬於大學物理和大學化學。因而,我認為在工地實務上已經符合基本學識的要求,僅是在基本學識的範圍持續發展專業技術和經驗,並於最終發展為工地專業具備完全得掌握的條件。

  四專二年級同等學力相較於高二和中職,屬於中學學科和專業學科同時具備的條件,同樣是一種同等學力的學歷背景。學歷取得學碩博,此為更優越的條件,僅是在定義最低學歷。

H的重力加速度校正值

  H(黃),在發展為新的力學單位後,其重量數據由於地球重力場的不均勻,因而世界各國會有重力加速度的校正值。國家在《國土測繪法》第3條第7款,經建立發展的測量基準,包括:坐標系統(TWD97)、高程系統(TWVD2001)及重力系統(GS2009)。其中,重力系統已經發展不下10年,並以新竹主點HS01為絕對重力點,相當於臺灣本島的重力原點,其重力值為9﹒7890191m/s2。

  牛頓力學的標準重力加速度,經WGS84定義的緯度對應重力加速度的公式,在相關重力加速度的研究在北半球,乃是以北緯45度附近為標準重力加速度,9﹒80665m/s2。H是重力導致的數據,以致於H要跟標準重力加速度作比較和校正,應該採用的校正值是9﹒7890191/9﹒80665=0﹒9982。

  H(黃)是力學單位,不過不同國家的重力加速度不一樣,以致於重量不對等的疑慮要作校正。0﹒9982,可作為臺灣的H校正值,以HTW代稱。

  同樣是質量1kg的物體,其對應於臺灣本島的重量為0﹒9982HTW,並對等於9﹒80665N,此即HTW=9﹒824333801N。

參考文獻
  1. 內政部公告,重力基準及重力系統之成果,內政部。
  2. 內政部地政司衛星測量中心,重力測量原理,內政部。
  3. M. M. Madden, Gravity Modeling for Variable Fidelity Environments, American Institute of Aeronautics and Astronautics.

2021年6月15日 星期二

泥水粉刷打底用模基的間距:140cm

  粉刷打底工具─「鋁刮尺」和「線刮器」,其五金百貨銷售的通常尺寸為2米,在以斜對角45度作刮除作業時,其橫距為200xsin45=141,因而模基橫距和縱距的間距為140cm。以縱距來說,取縱距2次是280cm,約略是天花板下的樓高粉刷區域。樑下牆面的高度,其必然不足280cm,因而140cm得為標準值。歐洲國家較為盛行無樑版結構系統,其版厚通常高於樑版結構系統的厚度,因而無樑版下的牆面高度小於280cm。

  無樑版可降低樑模板包覆凹凹凸凸的複雜性,不過柱頭都要擴座以提高穿孔剪力強度的破壞疑慮。以亞洲環太平洋地震帶來說,無樑版結構系統較不耐震不適合地震頻繁的區域。我曾經參與建築結構設計,我有從事過無樑版結構系統的相關事務。此外,無樑版結構系統較為接近理想剪力框架,此即是結構動力學僅允許水平自由度的理想假設條件。樓地板視同剛體端點無轉角,柱可彈性側移採用有效長度係數K=1﹒2。

2021年6月13日 星期日

臺灣歷史的起點

  距今十萬年前,山頂洞人發明居住方法(維基百科:山頂洞人),此為人類在遠古時代的發明專利,更早之前有挖掘到北京猿人(維基百科:北京猿人)。距今三千年前,臺灣考古挖掘到最遠古的左鎮人(維基百科:左鎮人),其為史前時期的「營埔文化」(維基百科:臺灣史前時期、營埔文化)。

  營埔文化是自菲律賓北上的馬來人種,並不是來自中國大陸的東亞人種炎黃子孫。臺灣史前時代的營埔文化,大約是中國歷史的商朝晚期(維基百科:中國歷史)。在1624年,荷蘭東印度公司開始荷蘭統治時期(維基百科:臺灣荷蘭統治時期),自此把文字作為記錄歷史的方法帶入原住民部落,因而原住民開始有文字記載歷史的觀念(維基百科:臺灣歷史)。在此之前,原住民不存在以文字記載歷史的觀念,而且原住民始終以部落的形式存在於臺灣社會,不過後來考究更早確實有國家的形式存在。荷蘭東印度公司是殖民政府,都是以物易物在組織殖民地的經濟發展,亦即會跟原民民簽訂以物易物的買賣契約,以致於原住民開始形成文字記載歷史的觀念。

  在史書有明確記載的最早原住民國家,得追溯至隋煬帝大業元年於《隋書》記載的流求國(維基百科:流求國)。同樣是隋煬帝大業元年,此為中國科舉正史開辦的第一年(維基百科:科舉)。當時流求國的流求王,相當清楚隋朝是皇帝的制度,而流求王是國王的運作架構。中國三國時代的吳大帝孫權是否有發現流求(維基百科:三國),跟流求本身是否屬於中國主權宣稱的範圍無關。孫權發現流求,不過流求已經是個王國。

臺灣政治人物的專業─吳大帝、隋煬帝:流求王存在於臺灣本島原住民組織的流求王國領導人

  「那霸」以南,其實是日本在明治維新以後的軍事擴張,以致於跟中國清朝發生日清甲午戰爭導致領土割據,因而那霸以南不是原本日本固有領土的宣稱範圍(維基百科:日本歷史)。那霸以北的琉球群島或得稱之為沖繩群島,跟馬來人種南島語系種族持續向北遷移有關係,跟那霸以北的領土宣稱範圍不屬於臺灣外交事務。

  臺灣群島的疆域範圍,採用1895年割讓前後為標準。在臺灣歷史可追溯的起點,中國三國時代的吳大帝孫權為非文字歷史記載的起點,並以臺灣荷蘭統治時期的1624年為有文字歷史記載的起點。在臺灣的技術發展方面,應該持續維持「美國、日本、德國」及英法等歐洲國家為主,並得額外考慮俄羅斯、印度、韓國、澳洲或加拿大等國家。在語言的學習上,或許得增加阿拉伯語和西班牙語,應維持一定規模的國際貿易語言人力。臺灣加入東南亞國協,此為關稅自由的必經道路。

語言:繁簡英俄日德韓阿西

  2015年04月24日,我是在臺灣稱帝,而臺灣仍然是東華的屬地,因而我是跟華朝有關係的獨立朝代。我是同時存在於中國歷史和臺灣歷史的皇帝,只是我的臺朝不是華朝的華字輩朝代之一。汪精衛建立另一個中華民國,溥儀是清朝末代皇帝建立滿州國。我跟溥儀的朝代位階是比較接近的觀念,不過我不是國外勢力介入接受金援的朝代。我不具有疆域領土,因而並無退位的觀念。孫權發現流求,哥倫布發現新大陸。流求是已經存在的稱呼,新大陸是尚未命名的暫稱詞。歐洲的大航海時代,葡萄牙人發現臺灣島時,特別強調臺灣島是原始森林很漂亮,因而命名為福爾摩沙以表示其原始意義(維基百科:福爾摩沙)。

  左鎮人是遠古人,不是發現遠古遺跡。

參考文獻
  1. 維基百科,山頂洞人
  2. 維基百科,北京猿人
  3. 維基百科,左鎮人
  4. 維基百科,臺灣史前時期
  5. 維基百科,營埔文化
  6. 維基百科,中國歷史
  7. 維基百科,臺灣荷蘭統治時期
  8. 維基百科,臺灣歷史
  9. 維基百科,流求國
  10. 維基百科,科舉
  11. 維基百科,三國
  12. 維基百科,日本歷史
  13. 維基百科,福爾摩沙

結構可靠度在DLEX於質量和重量混淆的評估

  在建築結構方面,尤其裝修工程的複雜性極高,甚至於鋼結構防火披覆並未考量重量,亦或是剪力釘、加勁版未納入自重的評估。因而,一棟差到接近半棟的自重,經常是靜載重D常見的錯估問題。牛頓力學,其力學單位是牛頓(N),用於區別質量單位的差異性。400gal的水平地表加速度,其對應的垂直地表加速度為150gal,此為結構可靠度的原始數據來源。

  在UBC1994裡(TW90),其第二章以結構自重定義的水平地震力係數,在水平地表加速度330gal對應W的比例作用力約0﹒11,其以比例擴大為400gal對應的數據是0﹒1333。在UBC1994裡,此比例係數最大不會超過0﹒18,同樣比例擴大至400gal為0﹒2182。在UBC1994定義的垂直地震力,採用水平地震力以三分之二換算地震力,亦即其採用的係數是0﹒2182x(2/3)=0﹒1455。三分之二,並不是正確的比例,不過在此版本採用此數據,都是有考量版本對應的數據。

  0﹒1455,採用0﹒15作定義,亦即30%的誤差外,額外納入0﹒15倍的D+L的「重量」。照理說,DLEX是結構載重,此為外力求取的內力數據,應該都是N(牛頓)、kgf(公斤重或公斤力)、lbf(磅重或磅力)。在避免質量和重量混淆之下,MKS採用的kgf或許要變更符號,得考慮採用H(黃)。換言之,在談及質量時,都是以公斤(kg)作描述;在談及重量或作用力時,都是以黃(H)作描述。1H=9﹒80665N。在工程實務上,應該強制限制不使用kgf和tf,一律採用H作為重量和力的定義。1公噸重=1kH,中文為「一千黃」。

  在歐美國家的工程規範內,通常採用1N作為工程計算書的最小單位數,因而所有的工程計算書的最小單位數是1N。1H約10N相當於取到十位數,因而或許得要求取到小數以下第一位至第三位。h是小時的用字,此即hour的首字母。H不是已經採用的標準符號,因而可以將H作為第二種力學單位。董聰教授,都是稱呼我叫「黃」。在臺灣土木營造業任職時,我曾經在職場被稱呼為「小黃」。小黃是h,倘若1h=1公斤力,而1H=1公噸力,此在實務上將會幾乎不使用H,而且會跟小時專用的h產生混淆。因此,我不採用小黃(h),我僅是採用黃(H)。

  我正式定義1黃=1H=9﹒80665N,此為「一公斤質量在標準重力加速度下產生朝向地心方向的作用力」。以秤重量測得知的數據,在菜市場實務都是稱呼為「公斤(kg)」,然而涉及任何的數據計算採用「黃(H)」。任何的秤重數據來源,涉及第一手以工具量測取得的數據,都是優先記錄或登入電腦系統稱呼為公斤(kg),並把相同數據的公斤數字直接轉換為黃(H),此後即是涉及工程計算的過程。

1H=9﹒80665N

顧客:「這尾魚多重啊?」
攤販:「我秤一下,這尾魚是4台斤,相當於2﹒4公斤(2﹒4kg)。」

顧客:「這張設計圖,你看一下,我需要的數量大約2500黃。」
店家:「你把車開過來,我把東西吊上去,我用地磅量一下,現在儀器顯示,現在的地磅數據是2503公斤,應該是夠用了。」

  當你聽到的數字是???黃,這表示此數據是一種計算數據;當你聽到的數字是???公斤,這表示此數據是一種儀器數據。

廢鐵:「現在的廢鐵,1公斤賣20元。」
轉賣:「我這些東西,應該差不多35黃左右。」
廢鐵:「我實際秤一下,你這些是31﹒462公斤,我用629元收你這些廢鐵。」

現場:「我要85方,一輛8方,相隔20分鐘出車,先來4車。」
攪拌:「配比單位重是每方2320kg,這樣要18560黃,開到地磅等料。」給料單18574kg(地磅扣空車重數據),下一輛。

  我提出的結構可靠度,其核心概念在於誤差的可控制性,不論結構載重或結構強度都是誤差的預測。kg和H,此為秤重和計算的差異,而且H是實務用於力學計算的依據,以此跟kg作區別以避免10倍的差異。自2017年以來,我不曾變更過NSTE/NDI:TWSR,唯一可考慮變更的是國際單位制的泛用性。換言之,DLEX都是力的單位,而1﹒45、1﹒3及1﹒5,都是在加大結構載重以使誤差可預測,而E和X採用中國大陸對於額外添加偶然荷載的觀念。

D、L:荷載具有可預測性
E、X:額外添加偶然荷載

  在結構可靠度時,仍然不跳脫牛頓力學體系,包括:自然頻率、反應譜法、結構共振、…等。因此,世界各國仍然以SI國際單位制的N為主,僅是在儀器量測取得的數據和涉及計算得納入H。H除以9﹒80665,以此換算N採用的數據。在地球的不同經緯度,其對應的重力加速度不一樣,此類重力加速度的實測數據值,參閱WGS84或其他有關國際組織。

  在各行各業有導致死傷時,其事故調查的過程會有各種職業,包括:教授、技師、工地主任、公共工程品質管理人員、職業安全衛生人員、技術士、資深設計人員、資深工人、機械設計人員、機械製造人員、…等,其掌握到的數據來源有kg、H、N,都是有必要清楚數據取得的來源。我在臺灣曾經使用過手持拉力計,此為自國外進口的一種鉤掛式拉力量測工具,其拉力計量測是使用N當讀數單位,不過大多數工具的讀數單位不是使用N。Jetprotech。

  拉力計是使用虎克定律,以彈性伸長量比例來定義拉力,其為具有線彈性伸縮量的彈簧。量測儀器的數據,應該送原廠作儀器校正,以維持量測儀器的正確性。高中理科、高中自然組、四專和三職工科的學生,應該學習拉力計或類似量測工具的使用方法。我在工地任職RC職務時,我有使用扭力板手在旋緊柱筋SA級鋼筋續接器,此類檢測是一種應該要使用過的工地常用量測工具。

  以SA級鋼筋續接器來說,倘若扭力板手對於其旋緊度控制正確,然而仍然會導致鋼筋續接破壞的結果發生時,應該從事相關的研究議題以確認是否有腐蝕、斷裂、車牙螺紋磨損、…等,並持續改進至可用工具控制其正確性和安全性。以工具控制正確性和安全性,並對於不確定性以結構可靠度控制其可預測性,則結構安全得轉變成可人為控制的施工或製造結果。

誤差計算:  精確計算結構安全使其結構強度具有可預測性
近似折減係數:把誤差計算的範圍值轉換為一個小於1﹒0的數字來定義最小結構強度

  在歷史記載上,或許是「公元XXXX年,XXX發明XX工具,並用於工程實務的安全性。」任何人造或自然界的實體,都是由某種尺寸構成的實體,而且是某種材料強度構成的實體,任何實體是結構尺寸和材料強度構成,其以誤差計算在控制其結構強度的安全性,並得於工程實務以近似折減係數在工程計算。

尺寸可控制: 結構尺寸,都是使用鋼捲尺量測,或是使用游標卡尺量測,或是使用高精度科學儀器量測。
強度可控制: 材料強度,都是使用萬能試驗機量測,或是混凝土抗壓試體量測,或是採取片狀試體用拉伸試驗機量測。

  在尺寸和強度的量測條件下,將自動產生統計分析的平均值和標準差數據,將以此用於控制人造實體最低合格條件的要求,並以此作為誤差計算的參數基本代入值。在誤差計算相當成熟時,將會發展近似折減係數以用於工程實務,甚而用於文書作業人員的某些簡易計算方法。後人的發明專利,都是在對於結構可靠度用於人造實體的可控制性,以使人造實體的結構尺寸和材料強度具有可控制性,並對於結構載重的量測具有可控制性的基本條件。

後人的發明專利(結構載重量測儀器或工具):某種可量測靜載重D、活載重L、地震力E、風力X的儀器或工具。
後人的發明專利(結構尺寸量測儀器或工具):某種可量測尺寸的工具,類似於鋼捲尺、游標卡尺、測微器或高精度儀器。
後人的發明專利(材料強度量測儀器或工具):某種可量測材料強度的實驗方法或實驗儀器。

  數學、統計學、結構力學及機械力學,都是在解決涉及數學、統計及力學計算的問題。

數學:    涉及工程計算過程衍生的數學計算。
力學:    涉及載重轉換構件內力的可計算性。
統計學:   統計平均值和標準差,或統計涉及某種統計函數的套用參數,得以此定義統計模型使其具有可預測性,或具有
       可推估某種檢驗條件的不合格率。在某個超越機率條件下,其不合格率發生的真實問題,此為經濟性和安全性
       同時考量,其發生結果應合乎最終的用途目標。

  安全性是工程實務的目標,經濟性是銷售不能太貴的問題,亦即其售價是在可給付的條件,並控制安全性達到最高的標準。

靜載重D:  量測固定實體總重量、土壤單位重、岩石單位重、…等。
活載重L:  量測移動實體總重量、土壤單位重、岩石單位重、水位觀測計、地下水井、降雨量、洪水水位、…等。
地震力E:  地震儀、人造衛星、…等。
風力X:   風速風向計、人造衛星、…等。

  任何的人造實體都是某種材料加工製造,其材料的來源可能為化工廠提煉某種原料,或某種被使用的原料經廢棄回收重新提煉。在材料眾多時,將會發展選擇材料的技巧和方法,因而選擇材料是工程實務的重要環節。電力是現代高科技的關鍵技術,因而電力的維持是高科技社會的必要條件。

黃慶民教育學制技術及職業教育

  黃慶民教育學制技術及職業教育,其落實應優先立法以定義學制的相關事宜,然後才可於公告招生方式和升學考試的科目。技術及職業教育體制,得概分為二級制和五級制,其學制不同得允許互相轉學。在初等教育的銜接部分,是否採用五年制國小和二年制國中,應待各國教育學界的相關研究和評估。

三年制高級中學   (高中) 四年制專科學校   (四專) 一年制初等職業學校 (初職)

鋼橋和預力橋的選擇差異性在於道路轉彎

  在職業訓練期間,我在營建相關與勞安衛法令的課堂上,特別提出鋼橋和預力橋的選擇差異性在於道路轉彎。橋墩中心距跨度在25米以下的橋樑,通常不考慮採用預力混凝土橋樑,因為此跨距是鋼筋混凝土的承載範圍。預力橋一定是直線道路的型式,然而鋼橋允許道路轉彎的構造型式。涉及直線道路要轉彎,其必然考慮離心力要做超高設計,因而鋼橋的線型通常是三維空間曲線。除道路轉彎以外,不一定要使用鋼橋,僅具非直線道路的用途。

  橋樑要作道路轉彎,一定要使用鋼橋的型式,其他考量都跟美觀有關係。在交流道的克羅梭曲線,都是經由土方堆積成三維曲線道路,其為普通具有路基構造的道路設計,並不考慮任何型式的橋樑型式設計。克羅梭曲線用於連續道路轉彎,以致於其應考量慢速道路超高,整個線型和超高形成空間曲面。除交流道使用克羅梭曲線外,平面線型的選擇比較多不只有一種曲線型式。