試驗設備與規劃

茲 說 明 試 驗 所 使 用 之 相 關 儀 器 設 備 與 配 置 如 下 ：

142

1. 地 震 模 擬 振 動 台

交 通 大 學 地 震 模 擬 振 動 台 之 台 面 尺 寸 為

3m

見 方 ， 如 圖

5.2

所 示 ， 振 動 台 本 體 重 為

5tf

， 而 試 體 結 構 之 最 大 容 許 重 量 可 達

10tf

。 振 動 台 係 由 一 支 油 壓 致 動 器

(

圖

5.3)

來 驅 動 ， 其 將 油 壓 動 力 轉 化 成 機 械 動 力 ， 以 驅 動 振 動 台 及 其 承 載 之 試 體 ， 其 最 大 行 程 為

12.5cm

， 在 滿 載 情 況 下 最 大 加 速 度 可 達

1g

。 2. 控 制 系 統 與 資 料 擷 取 系 統

控 制 系 統 為 振 動 台 之 中 樞 所 在 ， 吾 人 使 用

MTS407

控 制 器 之 位 移 控 制 模 式 操 控 振 動 台，如 圖

5.4

所 示。

MTS407

控 制 器 內 含 造 波 器 ， 可 提 供 矩 形 波 、 三 角 形 波 及 正 弦 波 等 類 比 訊 號 以 驅 動 致 動 器，並 有 一 外 在 輸 入

(external input)

管 道 可 接 受 任 意 形 式 之 隨 機 訊 號 ， 故 得 以 輸 入 地 震 波 以 模 擬 地 表 運 動 。

資 料 擷 取 系 統 採 用 德 國

IMC

公 司 之 μ

-MUCIS

產 品 以 供 訊 號 處 理 之 用 ， 如 圖

5.5

所 示 ， 其 主 要 功 能 為 輸 出 地 震 命 令 訊 號 至

MTS407

控 制 器 以 驅 動 振 動 台 ， 同 時 記 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)

以 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 頻 道 、

8

組 單 端 式 接 線 法 類 比 輸 出 頻 道、

32

組 單 端 式 接 線 法 數 位 輸 入

/

輸 出 頻 道，其 最 大 總 取 樣 頻 率

(Sampling Rate)

為

80kHz

。

3. 鋼 結 構 試 驗 模 型

鋼 結 構 系 統 模 型 為 平 面

2m

見 方 ， 樓 高

6.7m

， 重 約

6tf

143

之 二 分 之 一 縮 尺 鋼 骨 房 屋 結 構 模 型 ， 如 圖

5.6

所 示 ， 包 括 五 層 樓 空 構 架 、 各 樓 層 雙 方 向 斜 撐 及 模 擬 樓 板 質 量 之 鋼 板 。 該 鋼 構 模 型 系 統 之 參 數 如 表

5.1

所 示 。 本 系 列 試 驗 中 將 以 結 構 之 弱 向 為 測 試 方 向 ， 故 架 設 結 構 時 柱 之 弱 軸 方 向 係 與 振 動 台 運 動 方 向 平 行 。

4. 振 動 感 應 計

感 應 計 之 裝 設 以 加 速 規

(Accelerometer)

為 主 ， 共 安 裝

16

組 加 速 規，包 括

Crossbow



4g

與

Crossbow



2g

兩 種 型 式。加 速 規 分 別 裝 置 於 基 座 與 各 樓 層 東 面 、 西 面 及 南 面 構 架 大 梁 中 央 處

(

分 別 以

Sbase

、

SE1

、

SE2

、

SE3

、

SE4

、

SE5

、

SW1

、

SW2

、

SW3

、

SW4

、

SW5

、

SS1

、

SS2

、

SS3

、

SS4

及

SS5

表 示

)

， 其 安 裝 位 置 如 圖

5.7

所 示 。 其 中

SE1~SE5

及

SW1~SW5

為 量 測 結 構 系 統 x 向 的 加 速 度 反 應 ，

SS1~SS5

為 量 測 結 構 系 統 y 向 的 加 速 度 反 應 。

5.2.2 試 驗 規 劃

本 系 列 針 對 五 層 樓 鋼 構 架 ， 分 為 弱 軸 單 邊 強 軸 雙 邊 及 弱 軸 雙 邊 強 軸 單 邊 兩 種 形 式 配 置 斜 撐 形 成 扭 轉 耦 合 結 構 進 行 振 動 台 試 驗 與 損 傷 探 測 分 析 ， 其 試 驗 規 劃 如 下 ：

1.

以 不 同 地 震 波 輸 入 於 健 康 結 構 與 受 損 結 構。考 慮 的 地 震 波 為

El Centro

、

Hachinohe

及

Kobe

。 考 量 受 損 結 構 較 為 軟 弱 ， 為 避 免 發 生 嚴 重 損 壞 ， 輸 入 受 損 結 構 之

PGA

調 整 為

0.05g

， 輸 入 健 康 結 構 之

PGA

調 整 為

0.1g

。

144

2.

以 三 面 框 架 皆 配 置 斜 撐 構 成 之 扭 轉 耦 合 結 構 視 為 健 康 狀 態 ， 移 除 部 分 樓 層 弱 軸 向 之 斜 撐 結 構 代 表 受 損 狀 態 。

3.

考 慮 弱 軸 單 邊 強 軸 雙 邊 配 置 斜 撐 結 構 的 受 損 狀 態 分 為 單 一 樓 層 破 壞 與 複 數 樓 層 破 壞。單 一 樓 層 破 壞 的 案 例 為 一 樓 破 壞、二 樓 破 壞、三 樓 破 壞、四 樓 破 壞 及 五 樓 破 壞。複 數 樓 層 破 壞 的 案 例 為 一 樓 及 三 樓 破 壞、二 樓 及 四 樓 破 壞 與 三 樓 及 五 樓 破 壞 。

4.

考 慮 弱 軸 雙 邊 強 軸 單 邊 配 置 斜 撐 結 構 的 受 損 狀 態 分 為 單 一 樓 層 破 壞 與 複 數 樓 層 破 壞。單 一 樓 層 破 壞 的 案 例 為 一 樓 破 壞、二 樓 破 壞 及 三 樓 破 壞。複 數 樓 層 破 壞 的 案 例 為 一 樓 及 三 樓 破 壞 。

試 驗 步 驟 如 下 ：

1.

輸 入 地 震 波 於 健 康 結 構 與 受 損 結 構 ， 地 震 波 包 括

El Centro

、

Hachinohe

及

Kobe

。

2.

擷 取 各 樓 層 測 點

(

含 基 礎 座

)

加 速 度 反 應 。

3.

以

SRIM

法 進 行 結 構 系 統 識 別。以 基 座 量 測 之 加 速 度 訊 號 作 為 輸 入 資 料，以 各 樓 層 測 點 之 加 速 度 訊 號 轉 換 至 質 心 加 速 度 訊 號 作 為 輸 出 資 料 ， 進 行 單 一 輸 入

-

多 重 輸 出 系 統 識 別 。

4.

利 用 識 別 之 模 態 參 數 建 立 柔 度 矩 陣 ， 進 行

DLV

損 傷 探 測 分 析 。

145

在文檔中 狀態空間DLV法在扭轉耦合結構之地震損傷探測試驗研究 (頁 169-173)