第四章 摩擦阻尼斜撐之耐震性能測試
4.3 耐震性能測試
4.3.1 測試構架與量測系統
地震模擬振動台
結構動力試驗方法中，以振動台最能模擬真實之地動環境。
在振動台試驗中，結構之動力特性可表露無遺，因此也最適合於 教學及研究成果之示範與檢驗。交通大學地震模擬振動台主要整 合 MTS 動態油壓致動器(Model 244.23s, 如圖 4.13)及3m×3m的不 銹鋼桌台 (圖 4.14)。致動器活塞面積為 89 cm2，在 210 kg/cm2的 工作壓力下，出力可達 15tf。根據 MTS 油壓致動器之規格，要求 其有效運作頻率為 50Hz，因此桌體之基本振動頻率設計值大於 100 Hz 以確保油壓致動器之效能。振動台為中空箱型結構，並以 鋼鈑為肋骨加勁而成之構造。振動桌與模型結構之重量比為 1:2，
以避免測試時模型結構和振動桌產生互制效應。當加速度峰值為 1.0g 時，振動桌可提供之最大荷載重量（payload）為 10ton。受限 於致動器容量，其最大衝程為±12.5 cm。
五層樓鋼結構模型
本次耐震性能試驗係將摩擦阻尼斜撐安裝於一座五層樓鋼結 構模型(圖 4.15)上進行測試，該鋼結構模型之平面為2m×2m，樓
高 6.7m，總重量約 4.1tf ，相關之結構參數如表 4.2 所示。
本研究利用地震模擬振動台以 El Centro 地震波(PGA=0.1g) 作為輸入擾動，取基座所量測到之加速度訊號作為輸入擾動資 料，並以各樓層所量測到的訊號作為輸出資料，選擇單一輸入-多 重輸出(SIMO)之 ARX 模型進行模型結構之系統識別。ARX 系統 識別分析之相關理論詳附錄 A。
根據 ARX 系統識別結果，空構架﹙未裝阻尼器﹚結構之基本 振頻為 1.44 Hz，第 1 模態之等效阻尼比為 0.30％。各振態之頻率 及阻尼比歸納於表 4.3。
控制系統與資料擷取系統
(a) 控制系統
控制系統為振動台之中樞所在，吾人使用 MTS 407 控制器 之位移控制模式操控振動台，因此，輸入之訊號為地表加速度 歷時經基線修正積分所得之位移歷時記錄。407 控制器內部波形 產生器可提供矩形波、三角形波及正弦波等類比訊號輸出，配 合數位訊號輸入模組振動台，可模擬隨機訊號及任意形式之地 表擾動，如圖 4.16 所示。
資料擷取系統採用為 IMC 公司之產品，如圖 4.17 所示，其 主要功能為輸出地震命令訊號至 407 控制器以驅動振動台，同 時紀錄各感應計之振動訊號。資料擷取系統包含類比/數位 (A/D)、數位/類比(D/A)及數位輸入/輸出(Digital I/O)等功能，並 提供 32 組單端式(Single-ended)接線法類比輸入，8 組單端式 (Single-ended)接線類比輸出、32 組單端式(Single-ended)接線數 位類比輸入/輸出，最大總取樣頻率為 80kHz。
感測計配置
(a) 加速規(Accelerometers)
本試驗使用之振動感應計之安排以加速規為主，共安裝 7 個加速規(CROSSBOW±4g)，如圖 4.18(a)所示，其裝設位置包 括振動台面上、基座以及各樓板中央，用以量測模型結構各樓 層之加速度反應。
(b) 雷射位移計
本 試 驗 於 一 樓 摩 擦 阻 尼 斜 撐 中 安 裝 一 組 雷 射 位 移 計
（Wenglor, ±15 cm）用以量測摩擦阻尼器之軸向位移，其動態 量測範圍為 30cm，如圖 4.18(b)所示。
(c) 荷重元(Load cell)
為掌握摩擦阻尼器於結構受震過程中的遲滯消能行為，規 劃 於 一 樓 兩 側 之 摩 擦 阻 尼 斜 撐 中 安 裝 二 組 動 態 荷 重 元
（Jih-Sense，LM-2T），如圖 4.18(c)所示，每組荷重元之荷載上 限為 2tf。