第五章 液流阻尼器之防振(震)性能試驗
5.3 鋼結構加裝液流阻尼器之耐震性能測試
5.3.3 耐震性能試驗與評估
5.3.3.3 Kobe Earthquake
在 Kobe 地震，不同震度之擾動下，各樓層加速度反應峰值歸納 於表 5.15。結果顯示
，
在 PGA≦0.22 g 的三組試驗結果顯示，裝設液 流阻尼器之結構一、二樓加速度反應峰值之折減效果並不理想，一樓 有放大的現象。主要是地震強度較小，結構反應不大，一些突波雜訊（PGA≧0.34g），裝設液流阻尼器之結構各樓層加速度峰值皆有折 減，且隨著地震強度的提升，其效益越趨顯著。各樓層之加速度反應 歷時比較如圖 5.44~5.48 所示。
各樓層之加速度反應均方根值（RMS）比較歸納於表 5.16。RMS 結果反映出更為顯著之折減效益，此歸因於能量衰減累積之故。當 PGA=0.08g 時，2F 及 3F 之加速度均方根值折減率分別為 61%及 66
％；當地震強度提升時，折減效益有提升，當 PGA≧0.34g 時，其折 減效益提升至 70%以上。未裝設液流阻尼器之其他樓層折減效益也相 當顯著，當 PGA=0.08g 時，4F、5F 及 RF 之加速度均方根值折減率 都達 60%以上；當地震強度提升時，每層樓之反應折減效益有提升的 趨勢，當 PGA=0.37g 時，2F~RF 之折減效益皆達到 70%以上。
接著利用 ARX 模型進行系統識別分析。加裝液流阻尼器之結構 於不同震度之 Kobe 震波作用下，可清楚識別出模型結構之前三個模 態。識別所得之自然頻率與阻尼比等動力特性歸納於表 5.17。其結果 顯示，加裝液流阻尼器後，結構系統之自然頻率及阻尼比均有提升，
顯示液流阻尼器對於結構有些微加勁及消能的作用。以 PGA=0.08g 之識別結果為例，加裝液流阻尼器之結構，其第一振態頻率由原先空 構架之 1.45Hz 增為 2.04Hz，阻尼比則由 0.29%上升至 11.3%；第二
5.5%。；第三振態結構頻率由 7.59Hz 大幅提升至 9.62Hz，阻尼比由 0.25%上升至 4.4%。
接著探討結構配置液流阻尼器於 Kobe 地震擾動下（PGA≦
0.22g），結構加速度峰值反應於 2F 呈現峰值反應放大之問題，同樣 的針對結構於 El Centro(PGA=0.14g)、Kobe（PGA=0.14g）及 Hachinohe
（PGA=0.14g）等地震擾動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 5.54~5.56 所示。其結果顯示，配置液流阻尼器 之結構振態變化趨勢與未安裝時相當，顯示液流阻尼器並未造成結構 振態於高樓層處有特別凸出或放大的現象。圖 5.60 為 Kobe 震波（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，Kobe 震波於 2.9Hz、5.75Hz 及 9.75Hz 有顯著的峰值，此三個擾動頻率與 結構加裝液流阻尼器後之前三個振態相當接近（2.09Hz、6.21Hz 及 9.72Hz），顯示地表擾動頻率內涵與結構部分振動頻率有共振的現 象，此為造成結構樓層加速度峰值放大的原因。結構受 Hachinohe 及 El Centro 地震擾動，經系統識別所得之結構頻率與震波傅氏頻譜比較 如圖 5.61~5.62 所示。其結果顯示，Hachinohe 地震除第一模態與震波 主要頻率內涵較為接近外，並未如 Kobe 地震中，發生結構前三個自 然振動頻率均與震波主要頻率內涵共振的現象；El Centro 地震之主要
震擾動下之減震效益亦不如 Hachinohe 一例理想。
於不同地震強度下，由一樓之兩組荷重元及位移計所測得阻尼器 出力及衝程所繪之遲滯消能迴圈如圖 5.49~5.53 所示，不同地震強度 下所對應之液流阻尼器最大出力歸納於表 5.18。其結果顯示，鋼結構 東西兩側液流阻尼器出力有隨地震強度增加而上升的趨勢：以西側液 流阻尼器而言，當 PGA=0.08g 時，最大出力達 238kgf；當地震強度 提升至 PGA=0.37g 時，最大出力可達 802kgf。比較結構兩側之液流 阻尼器出力發現亦有差別，同樣是西側阻尼器出力大於東側，但隨著 地震強度增加，東西兩側阻尼器之出力差距則逐漸縮小。
5.3.4 小結
本研究利用低容量液流阻尼器結合型鋼組成液流阻尼器，並安裝 至結構模型以振動台進行耐震性能測試。由試驗結果顯示，結構加裝 液流阻尼器後大幅提升結構之阻尼比，顯示液流阻尼器對於結構具有 消能的作用。安裝液流阻尼器結構於 Hachinohe 地震作用下，結構各 樓層加速度峰值與均方根值，均呈現相當優異的折減效益。於 El Centro 及 Kobe 地震作用下，因發生部份結構自然頻率與震波之主要 頻率共振，致使整體之減震效益不彰。惟液流阻尼器屬於速度型阻尼 器，隨地震強度增加，液流阻尼器於強震下因相對速度增高而吸收更
多能量，使其減震效益亦呈現提升的現象。此外，第四章元件測試顯 示，清瑞機械研製之液流阻尼器(CRM_2)在衝程較小時其遲滯迴圈圖 較不飽滿，顯示其性能在阻尼器衝程較小時尚難發揮；惟當衝程在 1.27mm 以上時，其遲滯消能特性即可有效發揮，此由輸入地震強度 較大時，加速度峰值亦能反映出減震效果可以得到印証。
另由試驗結果發現，東西兩側之液流阻尼器遲滯消能迴圈形狀與 出力性質不同，此可能與本次清瑞機械提供液流阻尼器(CRM_2 型號) 製造過程均以人工打造組裝，其產品精度未臻完善有關。俟未來機械 化量產後，應較能確保每支液流阻尼器性能一致，在這個條件下結構 之減震效果應會更為顯著。