國內消能元件性能測試程序建議方案

自民國94 年部頒之建築物耐震設計規範新增了「含被動消能系統設計」章節，相 關試驗條文施行至今尚無正式調整。國家地震工程研究中心自民國95 年成立「規範研 究發展委員會」，主要任務為因應國內環境與現行技術之發展與演進，持續針對建築物 耐震設計規範與解說進行檢討與研修，並陸續邀集國內學者專家、工程界以及相關主 管機關代表參與，以回饋相關寶貴建議。國家地震工程研究中心亦多次透過研討會與 講習會之說明，如 2013 年「結構隔減震技術講習會」[汪向榮 2013]與「耐震設計規 範研討會」[張國鎮等 2013]，提出針對速度型消能元件相關試驗項目與檢核標準之建 議。

對於速度型消能元件實體試驗及性能保證試驗之目的，為證實隔震系統及被動消 能系統中所採用之速度型消能元件的力學性質：(1)實體試驗在確認最大考量地震作用 下，各速度型消能元件之消能性質及穩定性；(2)性能保證試驗在證實設計中所使用速 度型消能元件之力學性質。專業技師應對實體與性能保證試驗中所得之力學性質提出 明確之合格標準，而實體試驗標準值之訂定除應考慮材料性質之變異性外，材料變異 性導致之影響亦應於設計階段中充分反映。

進行實體試驗之受測件原則上須為各類型及各尺寸之消能元件的二個全尺寸試體，

實體試驗合格之受測件可選用進行性能保證試驗。再者，性能保證試驗之執行方式為 在裝設消能元件於建築物前，專業技師須按該消能元件特性，訂定抽樣比例及試驗內 容。抽樣時即按專業技師所訂之抽樣比例與試驗內容，挑選出各類型及各尺寸具代表 性的消能元件進行試驗，以確保消能元件之力-速度-位移等特性在專業技師所要求的 限制範圍內。

在此將實體試驗與性能保證試驗加以區隔。實體試驗內容主要針對消能元件完成 設計且未量產前，先製作試體以針對風力、地震力和不同外力型式（如溫度等環境之 變異性）等加以試驗，其中亦考慮建築物本身基本特性（如基本振頻變異性等）；性能 保證試驗是消能元件生產安裝前，消能元件根據專業技師設計時所訂的性能加以抽樣 試驗，以確保消能元件的力-速度-位移等特性是否符合要求，並確保品質穩定，其較 著重於品管檢核。

對於速度型消能元件進行實體試驗時，所須執行最基本之試驗建議如下：

試驗 1：頻率試驗/基本性能試驗

每一元件均應加載5 次完全反覆循環，其試驗速度應大於由最大考量地震計算所 得速度之最大值。試驗結果應就不同速度與出力情形繪成速度-出力曲線。

上述試驗項目之結果須滿足：

(1) 於速度型消能元件的速度-出力曲線中，在各種不同速度情況下，出力之試驗值與 設計理論值的差異在±15%內。

(2) 任一循環中之有效勁度(keff)與平均有效勁度之差異在±15%內。但流體黏滯消能元 件及其它不具有效勁度之消能元件，不在此限。

(3) 任一循環中於零位移所對應之最大力、最小力與所有循環之最大力、最小力平均 值之差異在±15%內。

(4) 任一循環中之遲滯圈面積(WD)不低於平均遲滯曲線面積之 85%。

除試驗1 外，亦建議若速度型消能元件考慮環境溫度、設計風力與耐久性之因素，

可增加執行下述之試驗。

試驗 2：溫度試驗

若消能元件的特性會因環境溫度的不同而有顯著差異時，須於至少三種操作溫度 (15℃、25℃、35℃)下進行試驗。

試驗 3：風力試驗

每一消能元件試體應承受2000 次位移循環，其振幅等於在設計風力下所預期者，

此試驗目的為在設計風力作用下，消能元件之疲勞壽命不會耗盡，以及在設計風力作 用下，消能元件具有與設計性能相同之工程紀錄。

試驗 4：耐久性試驗

每一消能元件試體均應能承受20 個相當於最大考量地震之位移循環，其試驗頻率 應取代表最大考量地震下建築物之頻率特徵，使消能元件能儘量經由試驗以確定其扮 演的關鍵角色。

試驗之第一循環可能由於諸多因素造成試驗數據呈現不穩定，若有必要，建議可 考慮不採用第一循環之試驗數據，但循環次數仍須滿足相關試驗之規定。