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第三章 隔制震建築結構設計審查內容及重點

第十節 隔制震裝置性能要求審查

12.2 監測資料之收取與應用

在隔制震建築物上適當的位置裝置地震儀等儀器,量測地震時建築物 之反應及其地震輸入,提供研究人員進行研究,對提昇隔制震建築物之分 析與設計有極大的幫助。若在隔制震建築物上裝置地震儀,應根據相關建 築管理法令為之,並明示隔制震建築物業主與地震儀裝置機關之責任關 係。

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第 四 章 隔 制 震 裝 置 測 試 及 審 查 評 定 標 準

第 一 節 隔 制 震 裝 置 測 試 及 審 查 評 定 標 準 相 關 內 容

實際工程應用之隔制震裝置與「一般評定」中完全相同之隔制 震裝置(規格品),可不需經本章之實體測試。

一 、 目 的

(1)證實於設計中所假設被動消能裝置之力與位移性質

(2)展示在最大考量地震作用之下各別裝置之容錯特性

本節測試審查相關細則均依建築物耐震設計規範與隔震設計規範。

參考資料:

以建築物隔震設計規範(第五章 隔震系統之實體試驗與性能 保証實驗)及建築物耐震設計規範及解說訂定(第九章 隔震建築物 計、第十章 含被動消能系統建築物之設計)為主要試驗依據規範,

再採用其他國際通用規範之優點。

二 、 適 用 範 圍

依建築技術規則建築構造篇第四十九之二條規定,建築物耐震 設計得使用隔制震裝置,並依規範規定設計,本要點適用於建

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三 、 隔 震 設 備 元 件 之 測 試 及 評 定 標 準 1 通則:

在採用隔震裝置前,須藉實體測試以確認隔震系統之地震行為 是否與原設計相符。實體測試至少須使用二個與原設計相同型式與 尺寸的隔震器進行試驗,其結果經確認後始得進行製造生產。實體 測試所用的試體不得再使用於建造結構上。在試驗進行時,試體每 個迴圈的力和位移皆應予以記錄。

說明:因隔震建築規範並非針對某一特定隔震系統而訂,為適 合所有隔震系統,故本章中規定一系列的測試步驟。設計所使用之 勁度與阻尼依這些測試結果而定,不能滿足這些測試步驟的隔震系 統則為不適用之隔震系統。

2 實體測試:

實體測試應以下列順序進行水平力測試。

(5) 常態載重試驗:

在垂直載重為 DL+LL 下,進行二十個循環測試,每個循環 測試之最大力量或位移為隔震器所承受之常態載重 (風 力、溫度變化等) 或其所對應之位移。

(6) 不同變形之特性試驗:

在垂直載重為 DL 下,進行循環試驗,每個循環之最大位 移依序為隔震器設計位移 D 的 0.25, 0.50, 0.75, 1.0, 1.25 及 1.0 倍。每一種位移進行三個循環試驗。

(7) 性能穩定性試驗:

在垂直載重為 DL 下,進行十個循環測試,每個循環之最 大側向位移為隔震器之設計位移 D。

(8) 隔震器穩定度試驗:

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15%。各試體平均等效阻尼比及消能能量不得小於設計值 之等效阻尼比及消能能量的 85%。

(10) 依性能穩定性試驗,任一循環之有效勁度與第一循環之差 值不得大於 20%。任一循環之消能能量不得小於第一循環 之 70%。

(11) 依隔震器穩定度試驗,試體必須保持穩定且不得有明顯之 破壞。

說明:在風力作用下,隔震系統不得產生過大之位移或力量。例如 對於鉛心橡膠支承墊而言,在風力作用下,不得降伏。對滑 動隔震系統而言,在風力作用下,不得產生滑動,亦即隔震 器之起動摩擦力不得小於風力。

在實體試驗完成後,試體不得有破壞之情形發生。例如,對橡膠隔 震支承而言,其鋼片與橡膠間之界面不得產生脫離情形。對滑動隔 震器而言,其不鏽鋼板不得產生永久變形等。

四 、 制 震 裝 置 之 測 試 及 評 定 標 準 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。在本節中所謂之 試驗,其目的為:

(1) 證實於設計中所假設被動制震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。

(3) 實體試驗及性能保證測試不應視作滿足建築物耐震設計規範中

10.5.7 節中所規定之品質管制計畫。

(4) 專業技師應對由本節規定之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。

(5) 專業技師應對本節規定之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。

(6) 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制震元件反應之 影響。

(7) 不論是實體試驗或性能保證測試時,專業技師均應考慮有關最 大考量地震作用下,制震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。

(8) 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 實體試驗:

A.通則:

下列實體試驗須分別施作於設計中各類型及各尺寸之制震元 件各兩個全尺寸試體。若經審查通過,制震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。

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記錄。

C.測試之順序與循環週數:

制震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,每一制震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。

(3) 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)。

例外:若制震元件不承受風力引致之受力或位移,或設計風力 小於制震元件降伏力或滑動力,則以上試驗可免除。

(4) 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,若制震元件 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。

例外:只要下列條件滿足,制震元件可由上述方法以外之其它 方法進行測試:

(d) 所提試驗方法須與此節的反覆循環試驗要求相似。

(e) 所提試驗方法須能反映制震元件在不同溫度、不同載重頻 率下及試驗時溫度升高之效應。

(f) 所提試驗方法須經由專業技師審查通過。

D.速度相關或激振頻率相關之元件:

若制震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 0.5 f1、1.0f1 及 2.0 f1 之頻 率下再測試。

例外:若使用縮尺實體試體以量化制震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。

E.雙向位移相關之元件:

若制震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制震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。

F.測試類似之元件:

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(d) 檢附所有相關測試數據及合格證明。

(e) 製造者能向專業技師證實已測試元件之相似性。

(f) 規範已認可之測試數據。

說明:

(8) 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。

(9) 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制震元件之受力與變 形反應。 必須進行制震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。

(10) 在消能建築中所使用之每一主要形式與尺寸之制震元件應 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。

(11) 每一實體制震元件應承受至少 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。

(12) 制震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。

(13) 規範中有關頻率相依性之評估本質上是與制震元件中所發

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

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

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