第四章 氣密式調諧水柱消能系統之分析
4.3 結構安裝氣密式 TLCD 系統之參數研究
示。氣密式TLCD 系統之水頭損失係數(
δ
)則考慮δ
為1、5、10、15 及 20 等情 況進行分析。4.3.2 分析結果
El Centro 地震（PGA＝0.33g）
圖4.5 及圖 4.6 分別為水平段長度比 β=0.65 及截面積比 γ=1.0 之條件下，
初始壓力變化與氣密式 TLCD 控制結構之位移及加速度均方根值折減關係圖。
由結果可知，當初始壓力
P
0=0.3 atm 時，結構位移及加速度均方根之折減效果 最佳，隨著初始壓力P 增加到
0 1.1 atm 時，其結構位移及加速度均方根之折減則 呈現遞減的趨勢，而在1.1 atm≤P
0 ≤ 1.8 atm 時，結構位移及加速度均方根之折 減則又逐漸呈現遞增的趨勢。圖4.7 及圖 4.8 分別為初始壓力
P
0=0.3 atm 及截面積比 γ=1.0 之條件下，水平段長度比與氣密式 TLCD 控制結構之位移及加速度均方根值折減關係圖。
由結果可知，水平段長度比愈大，結構位移及加速度均方根值折減效果愈好。
表4.3 為初始壓力
P
0=0.3 atm 及水平段長度比 β=0.65 時，氣密式 TLCD 控 制結構之結構反應均方根值及峰值折減率，結構位移及加速度之均方根值與峰值 之折減率分別為40 %、43 %、8 % 及 10 %。圖4.9 及圖 4.10 分別為初始壓力
P
0=0.3 atm、水平段長度比 β=0.65 及截面 積比 γ=1.0 之條件下，氣密式 TLCD 系統控制與未控制結構之位移及加速度歷 時。其結果顯示，氣密式TLCD 系統於 El Centro 地震波擾動之控制效果良好。圖4.11 及圖 4.12 分別為初始壓力
P
0=0.3 atm、水平段長度比 β=0.65 及截 面積比γ=1.0 之條件下，氣密式 TLCD 系統控制與未控制結構之位移及加速度富 氏頻譜。其結果顯示，氣密式TLCD 系統可有效抑制結構主要振頻之振動反應。圖 4.13 為初始壓力
P
0=0.3 atm、水平段長度比 β=0.65 及截面積比 γ=1.0 之條件下，氣密式 TLCD 系統之水柱激盪位移歷時圖，其中，水柱激盪位移峰 值約可達到30 cm。圖 4.14 為氣密式 TLCD 系統之遲滯迴圈，其面積即為氣密 式TLCD 系統消散之振動能量。Kobe 地震（PGA＝0.33g）
圖4.15 及圖 4.16 分別為水平段長度比 β=0.6 及截面積比 γ=1.0 之條件下，
初始壓力變化與氣密式 TLCD 控制結構之位移及加速度均方根值折減關係圖。
由結果可知，當初始壓力
P
0=0.3 atm 時，結構位移及加速度均方根之折減效果 最佳，隨著初始壓力P 增加到
0 1.0 atm 時，其結構位移及加速度均方根之折減則 呈現遞減的趨勢，而在1.0 atm≤P
0 ≤ 1.8 atm 時，結構位移及加速度均方根之折 減則又逐漸呈現遞增的趨勢。圖4.17 及圖 4.18 分別為初始壓力
P
0=0.3 atm 及截面積比 γ=1.0 之條件下，水平段長度比與氣密式 TLCD 系統控制之位移及加速度均方根折減關係圖。由 結果可知，水平段長度比愈大，結構位移及加速度均方根值折減效果愈好。
表4.4 為初始壓力
P
0=0.3 atm 及水平段長度比 β=0.6 時，氣密式 TLCD 系 統之結構反應均方根值及峰值折減率，結構位移及加速度之均方根值與峰值之折 減率分別為30 %、34 %、28 % 及 31 %。圖4.19 及圖 4.20 為初始壓力
P
0=0.3 atm、水平段長度比 β=0.6 及截面積 比γ=1.0 之條件下，氣密式 TLCD 系統控制與未控制結構之位移及加速度歷時比 較。其結果顯示，氣密式TLCD 系統於 Kobe 地震波擾動下之控制效果良好。圖4.21 及圖 4.22 為初始壓力
P
0=0.3 atm、水平段長度比 β=0.6 及截面積比 γ=1.0 之條件下，氣密式 TLCD 系統控制與未控制結構之位移及加速度富氏頻譜比較。其結果顯示，氣密式TLCD 系統可有效抑制結構主要振頻之振動反應。
圖4.23 為初始壓力
P
0=0.3 atm、水平段長度比 β=0.6 及截面積比 γ=1.0 之 條件下，氣密式 TLCD 系統之水柱激盪位移歷時圖，其中，水柱激盪位移峰值 約可達到45 cm。圖 4.24 為氣密式 TLCD 系統之遲滯迴圈，其面積即為氣密式 TLCD 系統消散之振動能量。綜合上述氣密式 TLCD 系統之參數研究分析結果，吾人可歸納以下幾點結 論：
1. 結構受地震力作用時，在相同質量比與孔口板開孔面積比之下，水平段 長度比β 愈長，結構位移及加速度均方根之折減效果愈好。
2. 在初始壓力
P
0=0.3 atm 及 β=0.65 之條件下，結構受到 El Centro 地震 擾動之最佳結構位移及加速度均方根折減率可達 40 % 及 43%；在初始壓力P
0=0.3 atm 及 β=0.60 之條件下，結構受到 Kobe 地震擾動之最佳結構位移及加 速度均方根折減率分別為30%及 34%。整體而言，氣密式 TLCD 系統應用於結 構防震具有減震效果。3. 對於中低樓層之結構而言，其振動頻率較高，若採用開放式 TLCD 之設 計方式，其液體之有效長度較短，減震效能有限，除非設置為數眾多之 TLCD 系統。反之，氣密式 TLCD 系統可藉由調整密閉室內之初始壓力，進而延長水 平段之長度，且振動周期亦可與中低樓層結構之周期一致。因此，氣密式TLCD 系統可考慮應用於結構防震，可再深入進行相關參數研究(例如氣密式 TLCD 之 振動頻率與結構自然振動頻率之比值對於減震效果之影響)。