實驗結果分析

由各部份實驗之結果，歸納其裂縫總長度(試體受力面右側之裂縫)、垂直 壁體方向之自然振動頻率(基本振動週期之倒數)、平行壁體方向之自然振

牆 體 上 端

地

表

牆 體 上 端 除 以 地 表 9.71Hz

動頻率等之數據可得表 5-11 之各部份實驗結果總表。根據此總表進而分

(二)平行壁體方向自然振動頻率之變化分析

由表 5-11 之實驗數據，可歸納分析各部份實驗平行壁體方向之自然振動 頻率變化關係成圖 5-52 之所示。而第二、第三部份與未撞擊前之自然振 動頻率變化百分比則如圖 5-53 所示。

圖 5-52 各部份實驗平行壁體方向之自然振動頻率變化關係圖

1-1 2-1 2-2 2-3 2-4 3-1 3-2 3-3 3-4

自然振動頻率(Hz)

圖 5-51 第二、第三部份實驗與未撞擊前之自然振動頻率變化百分比關係圖

變化百分比 (%)

註:變化百分比算式，以 2-2 為例=(10.69-10.53)/10.69×100%=1.6%

1-1 2-1 2-2 2-3 2-4 3-1 3-2 3-3 3-4

自然振動頻率(Hz)

圖 5-53 第二、第三部份實驗與未撞擊前之自然振動頻率變化百分比關係圖

變化百分比 (%)

註:變化百分比算式，以 2-2 為例=(26.19-23.41)/26.19×100%=10.6%

(四)垂直壁體方向之自然振動頻率變化與結構破壞(試體裂縫發展程度)關係 觀察試體裂縫發展程度與自然振動頻率變化，首先可知第二部份之試 體裂縫發展變化曲線斜率較平緩(0%~7.4%)，自然振動頻率變化曲線斜率 也較平緩(0%~5.1%)，本研究擬將其設為輕度結構破壞區。

其次，第三部份前半段(3-1 與 3-2)之試體裂縫發展變化曲線斜率較

1-1 2-1 2-2 2-3 2-4 3-1 3-2 3-3 3-4

1-1 2-1 2-2 2-3 2-4 3-1 3-2 3-3 3-4

變化百分比 (%)

圖 5-55 各部份實驗試體裂縫發展變化百分比關係圖

註:磚牆試體總勾縫長度約 7264cm

變化百分比算式，以 2-2 為例=175/7264×100%=2.4%

陡峻(7.4%~38.3%)，自然振動頻率變化曲線斜率也屬於陡峻(5.1%~9.8%) 本研究擬將其設為中度結構破壞區。

最後，第三部份後半段(3-3 與 3-4)之試體裂縫發展變化曲線斜率持續 屬於陡峻(38.3%~62.9%)，自然振動頻率變化曲線斜率也持續屬於陡峻 (9.8%~20.2%)，本研究擬將其與之後部份設為重度結構破壞區。綜合其關 係如圖 5-56 所示。

圖 5-56 各部份實驗垂直壁體方向之自然振動頻率變化與結構破壞(試體裂縫發展程度)之關係圖

試體裂縫累計總長度

( c m )

自然振動頻率

輕度結構破壞區 中度結構破壞區 重度結構破壞區

結構未破壞前

1-1 2-1 2-2 2-3 2-4 3-1 3-2 3-3 3-4

其次，第二部份後半段(3-1 與 3-2)與第三部份前半段(3-1 與 3-2) 之試體裂縫發展變化曲線斜率開始變陡峻(2.4%~38.3%)，自然振動頻率變 化曲線斜率則較平緩(10.6%~12.1%)，本研究擬將其設為中度結構破壞區。

最後，第三部份後半段(3-3 與 3-4)之試體裂縫發展變化曲線斜率持續 屬於陡峻(38.3%~62.9%)，自然振動頻率變化曲線斜率也持續屬於陡峻 (12.1%~14.8%)，本研究擬將其與之後部份設為重度結構破壞區。綜合其 關係如圖 5-57 所示。

比較垂直壁體方向與平行壁體方向之裂縫發展與自然振動頻率之變 化關係，發現兩者之自然振動頻率皆存在有遞減之趨勢。

第 2-3 部分實驗之垂直壁體方向自然振動頻率有不減反增的現象，但 其誤差仍屬於量測可接受範圍內(2%)。

平行壁體方向之自然振動頻率在結構輕度破壞時即開始大幅遞減。到 中度結構破壞區時，自然振動頻率遞減卻不明顯，一直到重度結構破壞區 後，自然振動頻率才又開始明顯遞減。相對來看，垂直壁體方向之裂縫發 展與自然振動頻率之變化關係比平行壁體方向要來得顯著。

二、微振診斷原則

根據實驗分析之結果可得知磚牆試體之垂直壁體方向與平行壁體方向自然 振動頻率變化與結構破壞(試體裂縫發展程度)之關係(圖 5-57 與圖 5-58)，經比 較兩者後發現，垂直壁體方向之基本振動週期隨牆體破壞程度的變化較平行壁體

圖 5-57 各部份實驗平行壁體方向之自然振動頻率變化與結構破壞(試體裂縫發展程度)之關係圖

試體裂縫累計總長度

( c m )

自然振動頻率

( H z ) 輕度結構破壞區 中度結構破壞區 重度結破壞區

結構未破壞前

1-1 2-1 2-2 2-3 2-4 3-1 3-2 3-3 3-4

方向顯著。且垂直壁體方向之富利葉頻譜訊號識別亦比平行壁體方向易於識別，

故可以垂直壁體方向之自然振動頻率變化率做為診斷之指標，但平行壁體方向之 微振量測資料亦可保留，以供對照使用。

以下則以垂直壁體方向之自然振動頻率為診斷之指標，進一步推估磚牆試體 在微振檢測時所需擬定之診斷原則。

微振診斷原則主要取決於安全值、警戒值與行動值範圍之擬定，由磚牆試體 不同時期微振量測所得之垂直壁體方向自然振動頻率變化之百分比值診斷磚牆 試體之結構破壞程度。如能對古蹟建築作定期之微振檢測，即能達成「早期發現、

早期治療」之預防功效。

根據實驗結果，本研究推估磚牆試體之診斷所需之安全值、警戒值與行動值 範圍如下:

(一)安全值範圍

安全值之劃定取於輕度結構破壞區範圍(試體裂縫發展變化曲線斜率較 平緩 0%~7.4%)，自然振動頻率變化之百分比值介於 0%~5.1%，本研究擬 將磚牆試體之安全值範圍設定於 5%以下。

(二)警戒值

警戒值之劃定取於中度結構破壞區範圍(試體裂縫發展變化曲線斜率較 陡峻 7.4%~38.3%)，自然振動頻率變化之百分比值介於 5.1%~9.8%，本 研究擬將磚牆試體之警戒值範圍設定於 5%~10%。(建議在此範圍內之磚 牆須進一步做詳細結構檢查)

(三)行動值

行動值之劃定取於中度結構破壞區範圍之後(試體裂縫發展變化曲線斜 率持續屬於陡峻 38.3%~62.9%)，自然振動頻率變化之百分比值大於 9.8%以上，本研究擬將磚牆試體之行動值範圍設定於 10%以上。(建議 在此範圍內之磚牆須採取補強措施)

磚牆之微振診斷原則之安全值、警戒值與行動值關係則如下頁圖 5-58 所示。

根據實驗結果，本研究初擬出磚牆之微振診斷原則。但因僅一次實驗所得之 數據與古蹟建築存在之個別差異與個體內差異性，所得之診斷安全值、警戒值與 行動值範圍仍僅供參考。冀爾後能有更多之實驗數據與實例來加以佐証與修訂，

使微振診斷原則能更趨於落實階段。

結構未破壞前

輕度結構破壞區

0 7.4 38.3

試體裂縫發展 變化百分比(%)

1-1 2-1 2-2 2-3 2-4 3-1 3-2 3-3 3-4

安全值範圍 警戒值範圍 行動值範圍

0 5 10

自然振動頻率 變化百分比(%)

重度結構破壞區 中度結構破壞區

輕度結構破壞區 中度結構破壞區 重度結構破壞區

第六章 結論與建議

第一節 結論