El Centro Earthquake

El Centro 地震擾動下，各樓層之加速度反應歷時比較如 圖 4.55~4.58 所示。各樓層加速度峰值整理於表 4.12。試驗結果顯示，

在尖峰地表加速度 PGA≦0.27g 時，裝設摩擦阻尼斜撐皆能有效降低 其加速度峰值。隨著地震強度增強(PGA≧0.42)時，頂樓和 5 樓產生 加速度峰值反應放大的情況，其於下方樓層峰值折減率皆在 29%以 上。

各樓層加速度反應之均方根值（root-mean-squares, RMS）的比較 歸納於表 4.13。RMS 結果反映出更為顯著之折減效益，主要是能量 衰減累積之故。當 PGA=0.1g 時，頂樓加速度均方根值折減率高達 80%，當地震強度達到 PGA＝0.48g 時，折減效益略為降低為 70%，

其他各樓層加速度均方根值之折減率都在 64%以上。

本文利用 ARX 模型進行系統識別分析，加裝摩擦阻尼斜撐之結 構於不同震度之 El Centro 地震下，僅能有效識別出第一模態，且當 地表擾動在 PGA=0.1g 時，因擾動太小訊號不佳而未能成功識別。識 別所得之等效自然頻率與等效阻尼比歸納於表 4.14。其結果顯示，結 構安裝摩擦阻尼器後，結構之自然頻率和等效阻尼比皆有所提升，表 示加裝摩擦阻尼器對整體結構具有加勁與消能之作用。以 PGA=0.27g 為例，加裝摩擦阻尼器後，其第一振態頻率由原先的 1.44Hz 提升至

1.59Hz，阻尼比也由原先 0.3%大幅提昇至 25%；當地震強度增強時，

以 PGA=0.48g 為 例 ， 第 一 振 態 頻 率 由 空 構 架 之 1.44Hz 上 升 到 1.64Hz，其等效阻尼比也由 0.3%提升到 23%。

經由系統識別亦可得到加速度頻域響應函數(傳遞函數)，其比較 如圖 4.59~4.62 所示。結果顯示，加裝摩擦阻尼器後加速度傳遞函數 之幾個低頻振態峰值明顯受到壓制，但於高頻(10.5Hz 以上)反應卻有 些許放大的現象，此乃因摩擦阻尼器於滑動─不滑動狀態交替之不連 續點造成高頻反應放大的結果。惟高頻反應所佔之模態參與係數很 小，故對於影響整體結構之動態歷時反應的影響有限。

另於不同地震強度下，由一樓摩擦阻尼斜撐所測得之阻尼器出力 歷時圖如圖 4.63~4.66 所示。圖上標示之 R 與 L 分別表示安裝於結構 右側與左側之荷重元量測值。圖 4.67 ~4.70 為不同地震強度下，一樓 摩擦阻尼斜撐之遲滯迴圈。結果顯示，遲滯迴圈相當飽滿且穩定。此 外，由左右兩側遲滯迴圈其大小相近，顯示本試驗模型並無扭轉振態。

不同地震強度下對應之摩擦阻尼斜撐出力整理於表 4.15。其結果 顯示，在 PGA=0.1g 時，出力為 100kgf，當地震強度到達 PGA=0.48 g 時，出力約為 190kgf。此外，PGA=0.1g 之出力較小，乃因合金鈑初 磨使得咬合深度較淺所致。

地震放大之原因探討:

為進一步探討結構配置摩擦阻尼斜撐於 El Centro 地震擾動下

（PGA≧0.42 g），結構加速度峰值反應於上方樓層（RF、5F）產生 加速度峰值放大之情況，針對 El Centro 地震 PGA=0.42g 及 El Centro PGA=0.48g 等不同擾動強度下之結構振動反應進行系統識別。識別所 得之各樓層模態如圖 4.71~4.72 所示。其結果顯示，配置摩擦阻尼斜 撐後結構之振態與未安裝摩擦阻尼斜撐時相當，並未造成較高樓層結 構振態特別扭曲凸出，說明本研究所配置之摩擦阻尼斜撐對於結構立 面的勁度分佈尚屬均勻。圖 4.73~4.74 為 El Centro 震波在 PGA=0.42 和 PGA=0.48（振動台桌面實際量測之加速度反應）之傅氏頻譜。其 結果顯示，El Centro 震波之傅氏頻譜圖在結構第一振態頻率附近有峰 值出現，顯示地表擾動之頻率內涵與結構之部分自然振動頻率有共振 的現象。此外，加速度放大另一原因和特殊合金鈑咬合深淺有關。本 次耐震性能測試皆使用同一組特殊合金鈑試驗，且 El Centro 又為耐 震性能測試之第一組試驗，摩擦介面(特殊合金)因初磨導致咬合較淺 無法發揮其減震效用。再由 El Centro 之各樓層加速度峰值折減(表 4.12)結果發現，在 PGA=0.42g 及 0.48g 時較低矮樓層折減率皆有 30%

以上，但較高樓層峰值折減卻不理想，可能原因為高樓層因剪力較 小，阻尼器不滑動居多，摩擦阻尼器如同斜撐加勁一般，造成頂層峰

值折減效果不理想，較低矮樓層因剪力較大，摩擦阻尼斜撐之介面滑 動達到消能減震效果，以上應為頂層和 5F 層加速度放大的原因。

綜合本節試驗結果可以歸納出下列結論:

1. 結構加裝摩擦阻尼斜撐對於樓層加速度反應有減振的效果，且對 於結構之自然振頻和阻尼比亦有所提升。

2. 摩擦阻尼斜撐對結構低振態阻尼比提升非常顯著。各震波下對應 不同 PGA 所得之加速度頻域響應函數(傳遞函數)之峰值有壓制情 況，尤其是對幾個較低頻之振態，惟高頻反應(約 12Hz 以上)卻有 放大的情形，此乃因摩擦阻尼器於滑動─不滑動狀態交替之不連 續點所致。惟一般而言，高頻反應所佔之模態參與係數極低，故 其高頻放大之情況不至於影響整體之耐震性能。

3. 由振動台試驗摩擦阻尼器之出力和縮尺元件測試之出力大小有 些差異，可能為摩擦阻尼斜撐安裝精準度的問題所致，惟整體差 異性不大，顯示吾人對其力學特性能夠有效掌握。

4. 由耐震性能測試結果發現 El Centro 地震下，有些試驗有加速度峰 值放大的現象，應是共振現象和特殊合金鈑初磨咬合較淺所導 致。