消能元件試驗

2.1 通則

在被動消能系統之設計中所假設之受力與變形關係與阻尼值均應 在生產前經過實體試驗及性能保證測試證實。或者這些試驗在設計階段 前已施作，則這些測試結果可用於設計。試驗的目的為：

(1)證實於設計中所假設被動消能元件之力與位移性質；

(2)展示在最大考量地震作用下各別元件之精確特性。

專業技師應對實體試驗中所得之有效勁度與阻尼值提出明確之合 格標準，這些標準應能反映在設計中之假設值並考慮材料性質之變異性 及提供不合格之上下限反應值。專業技師應對性能保證測試中所得之有 效勁度與阻尼值提出明確之合格標準。性能保證測試之結果可作為產品 合格標準之基礎，除非工程合約另有規定。此標準須能識別出承載歷時 對各消能元件反應之影響。

不論是實體試驗或性能保證測試時，專業技師均應考慮最大考量地 震作用下，消能元件所須承受最大總位移（或速度）時所對應之力量的 1.3 倍或 2 倍等相關細節。對於所有實體與實際產品所採之製程與品管 措施均應相同，在生產製造前所有細節均應經由實體試驗及性能保證測 試，並由專業技師審查通過。

2.2 實體試驗

下列實體試驗須分別施作於設計中各類型及各尺寸之消能元件各 兩個全尺寸試體。若經審查通過，消能元件之每一類型之代表性尺寸試 體可選用作性能保證測試。非經專業技師同意，否則測試試體不可用於 建築構體上。

2.資料擷取

每一試驗中之每一循環之力與變位關係均須應用數位化方式記錄。

3.測試之順序與循環週數

消能元件不應構成承重系統之一部份，但應能承受一些重力，對於 下列最基本之試驗順序，每一消能元件試體均應加載以模擬其在建築上 之重力及其環境溫度的劇變。

每一元件均應循環加載至在設計風暴所預期之次數，但不得少於 2000 次完全反覆之載重（位移相關及黏彈元件）或位移(黏滯元件)循環 週數，其振幅如設計風暴所預期，且頻率等於建築物基本週期之倒數

（f1=1/T1）。若消能元件不承受風力引致之受力或位移，或設計風力小 於阻尼器降伏力或滑動力，則以上試驗可免除。每一元件均應加載5 次 完全反覆循環，其位移須相當於最大考量地震作用下之反應，且測試頻 率為f1，若消能元件的特性會因當時溫度的不同而有差異，則須在至少 三種操作溫度（最小、週遭、最大）下進行試驗。只要下列條件滿足，

消能元件可由上述方法以外之其它方法進行測試：

(1)所提試驗方法須與此節的反覆循環試驗要求相似。

(2)所提試驗方法須能反映消能元件在不同溫度、不同載重頻率下及試驗 時溫度升高之效應。

(3)所提試驗方法須經由專業技師審查通過。

4.速度相關或激振頻率相關之元件

若消能元件之受力與變形性質在變化測試頻率從0.5f1 至 2.0f1 之條 件下，在小於或等於最大總位移內任何時候該性質之變動量超過設計值 之15%時，則前述之測試應在 0.5f1、1.0f1 及 2.0f1 之頻率下再測試。

例外：若使用縮尺實體試體以量化消能元件之速率相關性質，則縮尺實 體試體應與足尺實體有相同之型式、材料、相同之製造過程與品質管 制，同時應在與代表足尺載重速率相似之頻率下進行測試。其中須以縮 尺實體與足尺實體進行衝擊試驗來證明縮尺實體試體之縮尺比例具備 足尺實體之代表性，然後再進行縮尺實體試體之實體測試。

5.雙向位移相關之元件

若消能元件是用來承受雙側向變形，則前述之測試應在最大考量地 震之雙向零側向位移以及雙向尖峰側向位移之下進行。例外：若使用縮 尺實體試體以量化消能元件之雙側向位移之性質，則縮尺實體試體應與 足尺實體有相同之型式、材料、相同之製造過程與品質管制，同時應在

與代表足尺位移相似之位移下進行之測試，同時應在與代表足尺載重速 率相似之頻率下進行測試。其中須以縮尺實體與足尺實體進行衝擊試驗 來證明縮尺實體試體之縮尺比例具備足尺實體之代表性，然後再進行縮 尺實體試體之實體測試。

6.測試類似之元件

若消能元件為相似之尺寸及同樣之材料、內部構件以及靜動態內 壓，同樣之內部組裝過程及製造品質控制程序，且已為實驗室測試通過 者，只要提供下列資料則可不需經過實體試驗：

(1)檢附所有相關測試數據及合格證明。

(2)製造者能向專業技師證實已測試元件之相似性。

(3)規範已認可之測試數據。

對於某些試驗雖可用縮尺之實體，但視需要時仍應進行足尺試驗。

元件之破壞特性不得由縮尺試驗來決定。每次試驗循環中至少必須有 100 個數據點以足夠反映消能元件之受力與變形反應。必須進行消能元 件之實體試驗以驗證在消能建築之分析與設計中所作之假設，並展示其 消能硬體能承受設計風暴與最大考量地震所引致之多次變形循環。在消 能建築中所使用之每一主要形式與尺寸之消能元件應測試至少二個足 尺實體。這些實體元件應使用與生產用之元件相同的材料所組裝而成。

每一實體消能元件應承受至少 2000 次位移循環其振幅等於在設計 風暴下所預期者，此試驗之目的有二個：(1)展示在設計風暴中元件之疲 勞壽命不會耗盡，以及(2)提供元件在設計風暴中具有與設計性能相同之 工程紀錄。對於短週建築物，在設計風暴中可能遭遇超過 2000 個顯著 位移循環，此時應增加其位移循環之次數。

消能元件應儘量測試以確定其扮演的關鍵角色，每一實體元件試體均 應承受 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。

規範中有關頻率相依性之評估本質上是與消能元件中所發展之試 驗是類似的。0.5f1 至 2.0f1 之頻率範圍應可涵蓋一建物之頻率反應。2.0f1 之頻率相當於一比設計中所假設之剛度更大之建築物頻率，而 0.5f1 之 頻率相當於一因地震搖動效應而勁度減少至原有的1/4 時之建築物頻率

(可能是消能建築之上限值)，這些試驗之數據均應落於在建物設計中所

eff

V

k

f

= C ′

′

其中keff 為有效勁度，C 為速度型消能元件之阻尼係數，

f ′

8.試驗結果檢核

若下列所有之情況皆符合，則該實體元件之行為表現可視為達到要 求：

(1)受力與位移曲線有非負值之增額承載容量。例外：若消能元件為具速 度相關之行為則不須依從此規定。

(2)一實體消能元件在任一循環中之有效勁度(k_eff)其差異不超過平均有 效勁度之±15%內。例外：若分析顯示更大差異值對消能建築反應並 無有害的影響，則15%之限制可以提高。流體粘滯消能元件及其它不 具有效勁度之元件則不需依從本規定。

(3)一實體消能元件試體在任一循環中於零位移所對應之最大、最小力與 所有循環之最大、最小力平均值之差異皆不超過15%內。例外：若分 析顯示更大的差異值對消能建築反應並無有害的影響，則15%之限制 可以提高。

(4)一實體消能元件試體在任一循環中之遲滯圈面積(W_D)不超過平均遲 滯曲線面積之±15%內。例外：若分析顯示更大的差異值對消能建築 反應並無有害的影響，則15%之限制可以提高。

(5)對於位移相關型元件在每一試驗所得之平均有效勁度，在零位移之平 均最大、最小力及遲滯迴圈之平均面積(W_D)均應落在設計值之內，其 差異不超過5 個循環面積之±15%內。

(6)對於速度相關型元件在所述步驟下之每一試驗計算所得之在零位移 之平均最大、最小力，有效勁度（只對粘彈性元件）及遲滯迴圈之平 均面積(WD)均應落在設計值之內。

(7)液態黏滯元件之力與速度性質的變化量不應超過其設計理論值之±

15%。

若有使用到多重之功能性水準則應擴大實體試驗之規範要求至與 原來所述不同之位移水準下進行測試。這些額外之測試應能驗證在考慮

建物反應不同之水準下分析消能元件反應中所作之假設。

2.3 性能保證試驗

在裝設消能元件於建築物之前，專業技師須按該消能元件特性，訂 定抽樣比例及測試內容。抽樣時即按專業技師所訂之抽樣比例與測試內 容，挑選出每一類型且其尺寸具代表性的消能元件進行測試，以確保他 們的力-速度-位移之特性在專業技師所設定的限制以內。

在此將實體試驗與性能保證測試加以區隔，實體試驗內容主要針對 消能元件完成設計未量產前，先製作試體以針對風力、地震力等不同外 力型式或如溫度等環境之變異性加以測試，其中亦考慮建物本身基本特 性如基本振頻等變異性；而性能保證測試是消能元件生產安裝前根據專 業技師設計時所訂的消能元件性能加以抽樣測試，以確保他們的力-速 度-位移等特性是否符合要求，並確保品質穩定，乃著重於品管檢核，

故兩者所採用的試體若非經該專業技師審查核可，不可重覆使用。