鋼結構建築火害後之結構系統識別

目前國內外有關鋼結構建築受火害後之損壞評估，尚未有進行結構 系統參數識別之相關研究。不過，對於鋼結構之縮尺模型，已有相當多 的研究著重於構件損壞前後之系統參數識別，且多數均藉由地震模擬振 動平台當作參數識別之外力擾動來源，經由量測鋼結構之縮尺構架模型 之各樓層反應，配合適當之系統識別理論，進行地震對應之損壞評估研 究。依據目前所收集之相關參考文獻，可大致分為以下兩大類之研究主 題：

2.3.1 應用鋼結構模型振動台實驗進行系統參數識別與損壞評估：

林沛暘等人【52】於國家地震研究中心，建置一系列標竿鋼結構縮 尺模型試體，經由配置不同之構件與損壞位置及損壞情況，藉由振動台 進行該系列試體受地震作用下之動態反應試驗，同時配合振動台上鋼結 構縮尺模型試體之反應量測資料，應用於健康診斷及結構系統識別之研 究，並進行損壞識別模組之程式建立及驗證。郭昌宏【53】利用一由剛 性樓板與四根柱子所組成的鋼構架系統，利用推廣卡式過濾器進行其系 統參數之識別。蔡忠憲【54】利用國家地震工程研究中心之標竿鋼構樓 房模型(Benchmark G)振動台試驗量測資料，針對不同斜撐配置進行時變 振形之分析與探討，得以了解樓層斜撐勁度變化、相對地面位移振形與 層間變位角之關係。方璿堯【55】利用國家地震工程研究中心之標竿鋼 構樓房模型(Benchmark G)振動台試驗量測資料，亦採用不同斜撐配置並 利用OKID/ERA識別方法，識別系統參數變化之情形。游立辰等人【56】

建立結構動力反應資料庫、結構基因特徵序列資料庫、以結構基因特徵 序列建立分類資料庫、利用分類資料庫建立診斷系統，於國家地震工程 研究中心設置八層樓之鋼結構實驗構架，利用鬆脫部分螺栓以模擬結構 物發生之破壞損傷狀況，利用微震測量進行結構參數診斷及識別系統。

古昌宏等人【57】採用貝式診斷邏輯法，作為應用結合生物領域與資訊 科技之先進技術，來開發結構物健康診斷系統，並利用國家地震工程研 究中心振動台之八層樓縮尺鋼結構實驗做為測試樣本，製作出新一套機 動型結構物健康診斷雛型機。吳瑞琳【58】利用國家地震工程研究中心 之標竿鋼構樓房模型(Benchmark D)振動台試驗量測資料，驗證含有噪訊 之情況下，正規化相對位移振動振形、第一模態振形與損壞位置之間的 相 關 性 ， 接 著 利 用 國 家 地 震 工 程 研 究 中 心 之 標 竿 鋼 構 樓 房 模 型 (Benchmark G)振動台試驗量測資料，驗證於立面不對稱結構下，以NIDR 增量作為損壞指標之正確性。林億賢【59】利用國家地震工程研究中心 之標竿鋼構樓房模型(Benchmark D)振動台試驗量測資料，利用改良型基 因演算法、遞迴式改良型基因演算法方法，並透過該試驗量測輸入與輸 出資料，識別系統參數變化之情形。駱政韋【60】根據國家地震工程研 究中心之標竿鋼構樓房模型(Benchmark H)振動台試驗量測資料，利用改 良型基因演算法、遞迴式改良型基因演算法方法，並透過該試驗量測輸 入與輸出資料，識別系統參數變化之情形。吳坤鴻【61】利用國家地震 工程研究中心之標竿鋼構樓房模型振動台試驗量測資料，並利用扭轉耦 合建築結構層間損壞指標與偏心距計算公式，進行完整之敏感度分析，

以識別系統參數變化之情形。謝政澔【62】針對非剪力平面建築結構，

探討不同破壞模式下，利用等值剪力結構模型，求得各樓層層間損壞指 標SDI (story damage index)，以判定結構損壞位置，並以國家地震中心之

第二章 文獻回顧

法於實際應用時之可行性。

2.3.2 藉由鋼結構模型裝設隔減振裝置進行振動台測試：

黃震興【63】建立一使用鉛心橡膠支承墊之三層樓隔震鋼構架模型，

並於國家地震研究中心進行振動台試驗，第一部分為對稱系統之試驗，

提出計算上部結構側向力分佈之方法，第二部分為於對稱系統中將其隔 震系統利用支承墊之配置來模擬單向偏心及雙向偏心之行為。陳明錚

【64】為研究增效式阻尼裝置之減震效能，建立五層樓之鋼構樓房之模 型，於強軸方向安裝增效式阻尼裝置，藉由調整五種不同阻尼比進行振 動台試驗，分析五層樓鋼構樓房其反應降低情形。賴興國【65】建立三 層樓之鋼構樓房模型，並於弱軸方向安裝增效式阻尼裝置，調整十一種 不同阻尼比進行振動台實驗，並與SAP2000數值模型理論分析計算結果比 較。曾旭玟等人【66】利用國內現有加工與製造技術，自行研發滑動式 摩擦隔震元件，採用高分子材料作為摩擦材，利用其摩擦係數穩定、抗 磨損能力佳及具低摩擦係數之優點，並對其進行一系列振動台試驗，檢 測其力學性能行為。

鑒於地震對建築結構造成之損壞評估需求，許多時間域之識別方法 已被廣泛應用於土木結構物健康狀況之識別中【67-68】。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【69】。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【70】。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 【71】, Caicedo 【72】, Lus 【73】)。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 等人【74-75】根據國家地震工程研究中心之標竿鋼 構樓房模型(Benchmark D)振動台試驗量測資料，利用時變之遞迴最小平 方法，並透過該試驗量測輸入與輸出資料，識別系統參數變化之情形，

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，

以及臺東縣消防局大樓之損壞評估；前述許多識別理論與技巧，均可提 供實尺寸鋼構架屋火害前後參數識別之相關研究課題之規劃與研擬。