第四章 晃動機制加裝液態尼器之動力分析
4.4 阻尼器安裝位置之效應
TypeA、TypeB、TypeC1 及 TypeC2,震波之尖峰地表加速度(PGA)調整 至為1g。
支點的擺設方式(模型 A),可得較大的阻尼常數 CA;考慮當阻尼器特性係 數α=1.5 時,由式(4.11)、(4.12)計算可得模型 A 與模型 B 因槓桿作用所 放大之阻尼常數
C
A =2.
19B
1.5C
d與C
B =2.
44B
1.5C
d 。結果顯示,採用兩端遠 離晃動支點位置之擺設方式(模型 A),其阻尼常數 CA較小,其結果恰與α=0.5 時相反。
兩種模型受震之反應比較結果如表4.10 所示。結果顯示,當阻尼器特 性係數α=0.5 時,兩組模型結構之減震效益差異不大,但以阻尼器裝設 位置離結構中心線愈靠近時(模型 A),阻尼器所需之阻尼力較小;而阻尼 器特性係數α=1.0 時,阻尼器安裝在任意位置並不影響上部結構之減震 效益,但阻尼器裝設位置離結構中心線愈靠近時(模型 A),阻尼器所需之 最大阻尼力較小;而阻尼器特性係數α=1.5 時,兩組模型除了模型 A 在 受Type C2 之震波作用下之減震效益較佳外,在其它類型的震波之減震效 益差異並不大,如同前述之結果,阻尼器裝設位置離結構中心線愈靠近 時,其阻尼器所需之最大阻尼力將較小。因此,在實務設計上,阻尼器設 置位置若離結構中心線愈靠近時,可獲得較佳之減震效益與較經濟之設計 結果。
4.5 晃動隔震與滑動隔震受震反應比較
本節將探討晃動與滑動隔震結構之地震反應分析,並評估其減震效 益。滑動隔震之隔震器考慮摩擦係數為 10%,曲率半徑為 1m(隔震週期 2 秒),輸入之外力選用 Type A、Type B、Type C1 及 Type C2 等四種人工 模擬震波,震波週期將選擇與滑動隔震週期相同,最大加速度震幅為1g。
分析時晃動隔震系統之液態黏滯阻尼器特性係數α取 0.5,阻尼常數之大 小則以晃動隔震系統在外力作用下,使晃動隔震結構最大晃動角度維持在
θcr
θ =0.5 時,阻尼器所需之阻尼常數。
晃動隔震與滑動隔震之地震反應比較如表4.11 所示。結果顯示,在不 同的脈衝擾動作用下,晃動隔震結構樓板之絕對加速度與相對位移反應之 減震效益皆可達六成以上的折減率,並無任何共振之情形發生。而對於滑 動式隔震結構而言,由於外力擾動週期與隔震週期相同,因此其反應將如 預期的,有共振放大之現象。比較不同擾動之減震效益可知,滑動隔震樓 板之絕對加速度與相對位移反應皆較傳統結構放大,特別是在Type C2 脈 衝震波的擾動,其減震效益放大了約200%。
圖4.45~4.56 為不同隔震系統與傳統結構在四種不同震波作用下之地 震反應歷時比較,結果清楚的顯示,不管是樓板的絕對加速度或相對位 移,滑動隔震結構反應皆明顯的放大,而晃動隔震反應則不受特定擾動的 影響仍舊有不錯的減震效益。顯示晃動隔震並不會遭外力特定頻率”鎖定”
而產生共振。此外,比較兩種不同隔震系統之剛體位移反應可知(圖4.47、
4.50、4.53、4.56),滑動隔震結構之剛體位移明顯的受到共振效應之影響 而放大,在Type C2 的擾動下,隔震層之剛體位移甚至高達 6.59m。相較 之下,晃動隔震反應在此案例中最大水平剛體位移量僅約2.0m(為頂樓自 由度投影至水平向的反應值)。