Kobe Earthquake

(a) 試驗結果

在PGA=0.24g Kobe地震波擾動下，各樓層加速度反應峰值歸納

於表5.14。試驗結果顯示，除了五樓的加速度反應峰值折減率較低為 36%外，其餘各樓層折減皆達50%。

各樓層加速度反應均方根值(RMS)比較結果歸納於表 5.15。當

PGA=0.24g時，各樓層幾乎皆可達到 75%之折減效果。折減效能相當

顯著，歸因於能量衰減累積之故。

利用 ARX 系統識別技術將可進一步了解其安裝阻尼器前後之動 力特性，識別所得之自然頻率與等效阻尼比如表 5.16 所示。試驗結 果來看，當 PGA=0.24g時，第一振態頻率由空構架之 1.43Hz增加為 1.85Hz(安裝阻尼器)，阻尼比由0.29%增為8.8%，另外，第二振態頻 率則由4.53Hz 增為5.76Hz，等效阻尼比則由0.33%大幅增為9.4%。 加裝韌性斜撐後，結構之自然振動頻率及阻尼比皆有提升，顯示韌性 斜撐對結構不僅能提供勁度更能收消能減震之功效。各樓層加速度反 應及頻域響應函數比較如圖 5.31 所示。結構在加裝韌性斜撐後，其 趨勢為愈高的模態則反應愈大，惟在低模態時，加裝阻尼器有降低反 應之現象。

(b) 模擬分析結果

PGA=0.24g Kobe地震波擾動下，各樓層加速度反應峰值歸納於

表5.14。模擬分析結果顯示，頂樓加速度反應峰值有放大的現象，其 餘各樓層折減效果。

各樓層加速度反應均方根值(RMS)比較結果歸納於表 5.15。模擬 分析之結果在加速度均方根值折減效果還不錯，各樓層之折減率皆高 於 45%。RMS 值結果反映出顯著之折減效益，主要是能量衰減累積 之故。

利用 ARX 模型進行結構安裝阻尼器之系統識別分析，識別所得 之自然頻率與等效阻尼比如表 5.16 所示。模擬分析結果顯示，當 PGA=0.24g 時，第一振態頻率由 1.45Hz(空構架)提升為 3.28Hz(加裝 阻尼器)，阻尼比由0.29%增加為4.1%，第二振態頻率則由4.53Hz提

升為 6.76Hz，阻尼比由 0.33%些微提升為 0.7%。加裝韌性斜撐使結

構系統之自然振動頻率及等效阻尼比均提升，即韌性斜撐有加勁及消 能之作用。各樓層加速度反應及頻域響應函數比較如圖 5.32 所示。

模擬分析結果顯示，結構於加裝阻尼器後，低振態反應較未安裝阻尼 器時之反應小，在高頻反應則有放大的趨勢，與試驗結果所觀察到的 趨勢相當一致。

(B) PGA=0.46 g (a) 試驗結果

PGA=0.46g Kobe地震波擾動下，各樓層加速度反應峰值歸納於 表5.14。試驗結果顯示，各樓層加速度反應峰值皆有折減，頂樓折減 率達45%。

各樓層加速度反應均方根值(RMS)比較結果歸納於表 5.15。當

PGA=0.46g時，各樓層之加速度均方根值折減率幾乎皆達到 80%。反

映出相當顯著之折減效益，乃為能量衰減累積之故。

利用 ARX 模型進行結構安裝阻尼器之系統識別分析，可進一步 了解安裝阻尼器前後之差異，識別所得之自然頻率與等效阻尼比如表 5.16所示。結果顯示，當地震強度為0.46g 時，第一振態頻率由空構 架之 1.43Hz 增加為 1.82Hz(加裝阻尼器)，阻尼比由 0.29%大幅增為 12.1%，第二振態頻率則由4.53Hz增為5.62Hz，等效阻尼比則由0.33%

增加為 7.5%。加裝韌性斜撐後，結構之自然振動頻率及阻尼比皆有 提升，顯示韌性斜撐對結構有加勁及消能之作用。各樓層加速度反應 及頻域響應函數比較如圖 5.33 所示。試驗結果顯示，加裝韌性斜撐 後，對於低振態反應有壓制的效果，但高頻反應則有放大的趨勢。

(b) 模擬分析結果

PGA=0.46g Kobe地震波擾動下，各樓層加速度反應峰值歸納於 表5.14。模擬分析結果顯示，頂樓尚有放大的現象，其餘各樓層加速 度反應峰值折減率約20%。

各樓層加速度反應均方根值(RMS)比較結果歸納於表 5.15。模擬 分析結果顯示，各樓層加速度均方根值幾乎皆達 60%。反映出相當顯 著之折減效益，主要是能量衰減累積之故。

利用 ARX 模型進行結構安裝阻尼器之系統識別分析，識別所得 之自然頻率與等效阻尼比如表 5.16 所示。模擬分析結果顯示，當 PGA=0.46g 時，第一振態頻率 1.45Hz(空構架)提升為 3.21Hz(加裝阻 尼器)，阻尼比由0.29%增加為7.5%，第二振態頻率則由4.53Hz 提升

為6.71Hz，等效阻尼比由0.33%提升為1.4%。結構加裝韌性斜撐後，

其自然振動頻率及等效阻尼比皆提升，顯示韌性斜撐對結構有加勁及 消能之作用。各樓層加速度反應及頻域響應函數比較如圖5.34所示。

模擬分析結果顯示，結構於加裝阻尼器後，低振態反應明顯較未安裝 阻尼器時之反應小，高頻反應則有放大的趨勢，與試驗結果相符。

(C) 模擬分析與試驗結果比較

從試驗及模擬結果來看，隨著輸入震波的增強，各樓層之加速度 峰值折減效果愈佳。在各樓層加速度均方根值之折減率上，不管是試

驗或模擬之結果都相當不錯，且隨著輸入強度的增大，減震效益愈 佳。另外，模擬分析結果效益不如試驗結果，由圖5.35 之結果顯示，

測試所得之遲滯迴圈較模擬分析結果飽滿，此應為分析模型中忽略斜 撐(H-型鋼)的存在，因而高估結構勁度之結果。此外，試驗結果所識 別之阻尼比高於模擬分析所識別之結果，表示模擬分析之遲滯模型仍 不足以完全反映真實之行為。惟不論試驗或模擬結果都顯示，各模態 之等效阻尼比皆有隨著地震強度增加而增加的趨勢，此乃預彎拱鈑在 強震下因降伏程度增加而吸收更多的能量所致；反之，各振態頻率隨 著地震強度之提升而降低，此乃預彎拱鈑降伏程度增加，導致整體結 構之勁度減低所致。

第六章 韌性斜撐之耐震性能測試

6.1 前言

經由一系列有關預彎拱鈑之元件測試與分析，吾人已可充分掌握 預彎拱鈑於往復運動過程中之遲滯消能行為，確認其具有成為結構抗 震阻尼器之應用潛力。本章乃進一步以預彎拱鈑為核心，拱鈑之端部 則與 H 型鋼接合而成韌性斜撐。由先前之非線性彈性挫屈理論、

ANSYS 有限元素分析與元件測試結果，均已證實預彎拱鈑具拉、壓

不對稱的力學特性。惟就工程實務設計分析而言，將一受力行為非對 稱之桿件裝設於結構中，有違以對稱性為基本要求之結構設計。為確 保結構整體之對稱性，韌性斜撐之配置方式宜採對稱型式。吾人可藉 由適當的成對配置使韌性斜撐拉、壓互補，建構具對稱力學特性之防 震裝置。本章將評估成對交叉配置之韌性斜撐的防震效益，以一座五 層樓鋼結構模型為對象，利用地震模擬振動台進行一系列的耐震性能 測試，探討其在真實地震下的減震性能。惟數值模擬的部分，仍採前 章所發展之廣義文氏模型及狀態空間法進行分析。

6.2 測試設備與量測系統