結構試體耐震能力評估

目前常見的結構耐震試驗方法大概有下列幾種：(一)擬靜態載重試驗(Quasi-static loading test method , QST)，(二)振動臺試驗(Shaking table testing method , STT)，(三) 擬動態試驗(Pseudo-dynamic testing method , PDT)及(四)即時擬動態試驗(Real-time pseudo-dynamic testing method , RTPDT)。在結構試驗技術中，擬靜態載重試驗(QST) 是最常見的，利用連續加載和卸載來觀察材料消能特性、韌性和極限強度等行為，但

有鑑於此，1969年Hakuno【23】，1992 年Takanashi【24】及Nakashima【25】

等人先後提出擬動態試驗(PDT)的觀念，其優點為將實驗分為子結構實驗和主結構數 值模擬兩種要件，其中子結構部分為數學模型尚未能準確掌握之軟弱(critical)構件，

數值模擬部分為剩下的線性模型，並應用油壓千斤頂來對子結構施加變形，由荷重計 (Load cell)量測對應之反力，並回饋至數值積分模型以進行下一步階(time step)之位移 命令計算，由於試驗設備精度、油壓運作時間及數值積分的平衡與收斂種種因素的限

12

於土木結構物健康狀況之識別中【26-27】。為測試目前已發展之結構損害識別和監 測技術，美國土木工程協會(ASCE)之結構健康診斷小組，亦曾經建立第一階段標竿 鋼結構(Phase-I Benchmark)振動台實驗資料庫，以供學者測試使用【28】。並於Journal of Engineering Mechanics期刊中出版特刊，在此特刊中介紹了許多利用該資料庫於時 間域進行識別之結果【29】。並利用實驗所得結果進行分析以了解識別方法是否可行 (Bernal 和 Gunes【30】, Caicedo【31】, Lus【32】)。針對時變系統，時間域之遞迴 最小平方法(recursive least -square estimation，簡稱RLS)識別理論漸趨成熟，Chu 和 Lo【33】並已成功應用於一系列鋼結構標竿模型之振動臺量測資料之參數識別，以及

應用振動台試驗資料，採用自適應式最小平方遞迴識別方法(Adaptive Fading Kalman Filter, AFKF)，針對非線性遲滯系統進行等值勁度與阻尼參數之時變特性識別，並以

類 神 經 網 路 來 修 正 非 線 性 自 我 迴 歸 移 動 平 均 識 別 模 式(Nonlinear AutoRegressive Moving Average, NARMA) 【37】之準確性。而洪李陵教授針對建築結構強震監測資 料於損壞識別的研究中【39】，建築物受震損壞時，若以時變系統來模擬與識別，可 以 藉 由 地 震 作 用 之 初 動 、 強 動 及 餘 動 階 段 的 勁 度 衰 減 指 標SSRI(Story Stiffness Reduction Index)，來觀察建築物受損的狀況；這些研究結果均說明了觀察建築物破壞 模式的重要性。由於簡化之數值模擬所提供的驗證，礙於實際強震加速度感應器裝設 位置及數量的限制，往往無法完全反應實際結構破壞的行為及程度；而真實結構長期 觀測之紀錄正可以提供觀察結構動態行為變化的依據，但是，未破壞之定量參考基準 卻不易界定。而對於損壞之程度及位置往往僅能藉由實際發生破壞的案例來驗證，多 屬於定性之描述。為達到量化分析及找出與破壞模式相關之動態特性參數，在人為可 控制破壞條件的實驗室進行大量的試驗可以提供所需的資料，用以驗證數值分析所獲 得的識別方式及損壞敏感指標【36】。

14