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第四章 摩擦阻尼斜撐之耐震性能測試

4.3 耐震性能測試

4.3.3 耐震性能測試結果

4.3.3.2 Kobe Earthquake

Kobe 地震擾動下,各樓層之加速度反應歷時如圖 4.39~4.42 所 示。各樓層加速度反應峰值整理於表 4.8。試驗結果顯示,在不同地

值。頂樓加速度峰值於 PGA=0.16g 時折減率為 57%;當地震強度增 強為 PGA=0.56g 時,頂樓加速度峰值折減效益降為 33%。2F 的加速 度峰值於 PGA=0.16g 其折減效益為 40%,隨著地震強度的提升,其 效益則有所提升,折減率皆在 40%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 4.9。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=0.16g 時,頂樓加速度均方根值折減高達 71%;

當地震強度提升時,其折減效益亦進一步提升,當 PGA=0.56g 時,

折減效益提升至 85%,其他各樓層加速度均方根值之折減率都在 80%

以上。

本文利用 ARX 模型進行摩擦阻尼結構之系統識別分析,於不同 震 度 之 Kobe 地 震 下 , 僅 能 識 別 出 第 一 模 態 , 且 當 地 表 擾 動 在 PGA=0.16g 時,因擾動太小造成識別上之困難,故未能成功識別出結 果。識別所得之等效自然頻率與等效阻尼比歸納於表 4.10。其結果顯 示,結構安裝摩擦阻尼器後,其自然頻率和等效阻尼比皆有所提升,

表 示 加 裝 摩 擦 阻 尼 斜 撐 對 整 體 結 構 具 有 加 勁 與 消 能 之 作 用 。 以 PGA=0.28g 為例,加裝摩擦阻尼斜撐後其第一振態頻率由原先的 1.45Hz 提升至 1.82Hz,阻尼比也由原先 1.96%大幅提昇至 27%;當 地震強度增強時,以 PGA=0.56g 為例,第一振態頻率由空構架之

1.45Hz 上升到 1.55Hz,其等效阻尼比也由 1.96%提升為 20%。

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 4.43~4.46 所示。結果顯示,加裝摩擦阻尼斜撐後加速度傳遞函 數之峰值明顯受到壓制,且對於幾個較低頻振態反應有顯著之壓制情 況,但於高頻(10Hz 以上)反應卻有些放大的現象,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 4.47~4.50 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 4.51~4.54 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,由左右兩側阻尼器遲滯迴圈之大小相近,研判本試驗模型結 構並無扭轉振態。

不同地震強度下對應之一樓摩擦阻尼斜撐出力整理於表 4.11。

其結果顯示,在 PGA=0.16g 時出力為 180.5kgf,當地震強度到達 PGA=0.56g 時出力約為 205kgf,與先前縮尺寸之元件測試阻尼出力