光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監控系統建置示範計畫
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(3) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築 損傷即時監測系統建置示範計畫. 研究主持人：李玉生 協同主持人：陳啟仁 研. 究. 員：趙庭佑 談宜芳 吳宗江. 研 究 助 理 ：陳威全. 內政部建築研究所研究報告 中華民國 98 年 12 月.
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(5) 目次. 目次 目次 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅰ 表次 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅲ 圖次 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅴ 摘要 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅸ 第一章 緒論 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1 第一節 計畫背景 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1 第二節 計畫目標 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧5 第三節 預期成果 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧6 第四節 文獻與資料 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧7 第二章 研究方法與進度說明 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧11 第三章 計畫內容 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧15 第一節 結構分析 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧17 3.1.1. 木結構 3D模擬 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧17. 3.1.2 微振動量測‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧20 第二節. 建築座標量測 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 58. 3.2.1 3D雷射點雲掃描 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 58 3.2.2 地坪高程(沉陷)量測 ‧‧‧‧‧‧‧‧69 第四章. 結論與建議 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧77. 第一節 結論 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 77 第二節 建議 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ ‧‧‧‧‧‧79 附錄一 期初會議甄審紀錄. ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧81. 附錄二 期中專家學者座談會會議紀錄 ‧‧‧‧‧‧‧85 附錄三 期中審查會議紀錄 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧91 I.
(6) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測建置系統示範計畫. 附錄四 期末專家學者座談會會議紀錄 ‧‧‧‧‧‧‧97 附錄五. 期末審查會議紀錄 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧101. 附錄六 戲臺微振動傅立葉頻率圖 ‧‧‧‧‧‧附錄光碟 附錄七 大廳微振動傅立葉頻率圖 ‧‧‧‧‧‧附錄光碟 參考書目 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧105. II.
(7) 表次. 表次 表 1-1. 影響因子‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧2. 表 1-2. 監測項目‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧3. 表 1-3. 影響因子與解決對策‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧3. 表 3-1. 戲臺三軸常態微振動平均傅立葉數值表‧‧‧25. 表 3-2. 大廳三軸常態微振動平均傅立葉數值表‧‧‧27. 表 3-3. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 X 軸‧‧‧‧‧‧30. 表 3-4. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 X 軸‧‧‧‧‧‧31. 表 3-5. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 X 軸‧‧‧‧‧‧32. 表 3-6. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 X 軸‧‧‧‧‧‧33. 表 3-7. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 X 軸‧‧‧‧‧‧34. 表 3-8. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Y 軸‧‧‧‧‧‧35. 表 3-9. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Y 軸‧‧‧‧‧‧36. 表 3-10 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Y 軸‧‧‧‧‧‧37 表 3-11 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Y 軸‧‧‧‧‧‧38 表 3-12 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Y 軸‧‧‧‧‧‧39 表 3-13 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Z 軸‧‧‧‧‧‧40 表 3-14 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Z 軸‧‧‧‧‧‧41 表 3-15 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Z 軸‧‧‧‧‧‧42 表 3-16 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Z 軸‧‧‧‧‧‧43 表 3-17 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Z 軸‧‧‧‧‧‧44 表 3-18 大廳－傅立葉頻率區段數值 X 軸‧‧‧‧‧‧45 表 3-19 大廳－傅立葉頻率區段數值 X 軸‧‧‧‧‧‧46 表 3-20 大廳－傅立葉頻率區段數值 X 軸‧‧‧‧‧‧47 III.
(8) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測建置系統示範計畫. 表 3-21 大廳－傅立葉頻率區段數值 X 軸‧‧‧‧‧‧48 表 3-22 大廳－傅立葉頻率區段數值 Y 軸‧‧‧‧‧‧49 表 3-23 大廳－傅立葉頻率區段數值 Y 軸‧‧‧‧‧‧50 表 3-24 大廳－傅立葉頻率區段數值 Y 軸‧‧‧‧‧‧51 表 3-25 大廳－傅立葉頻率區段數值 Y 軸‧‧‧‧‧‧52 表 3-26 大廳－傅立葉頻率區段數值 Z 軸‧‧‧‧‧‧53 表 3-27 大廳－傅立葉頻率區段數值 Z 軸‧‧‧‧‧‧54 表 3-28 大廳－傅立葉頻率區段數值 Z 軸‧‧‧‧‧‧55 表 3-29 大廳－傅立葉頻率區段數值 Z 軸‧‧‧‧‧‧56 表 3-30 一維沉陷測量表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧71. IV.
(9) 圖次. 圖次 圖 1-1. 檢監測概念示意圖 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧5. 圖 2-1. 本研究方法概念圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧12. 圖 2-2. 監測計畫之組織圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧12. 圖 2-3. 結構評估及預警系統之概念圖‧‧‧‧‧‧‧13. 圖 3-1. 霧峰林家區位與車籠埔斷層之關係‧‧‧‧‧15. 圖 3-2. 921 地震中部久永位移分布圖 ‧‧‧‧‧‧‧15. 圖 3-3. 921 地震霧峰國小測站永久位移分布圖 ‧‧‧16. 圖 3-4. 921 地震霧峰國小測站之南北向震幅圖與東西 向震幅圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧16. 圖 3-5. 921 地震霧峰國小測站之垂直向震幅圖 ‧‧‧16. 圖 3-6. 二進右剖立面圖與 2D 結構模擬圖‧‧‧‧‧‧17. 圖 3-7. 二進右剖立面彎矩分布圖與剪力分布圖 ‧‧‧18. 圖 3-8. 二進木構造架扇與戲臺構造 3D 結構模擬圖‧‧18. 圖 3-9. 正常重力作用下之軸力分布圖與彎矩分布圖‧19. 圖 3-10 左方水平側向力與重力同時作用下之軸立分布 圖與彎矩分布圖 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧19 圖 3-11 微振動量測設備與資料擷取介面 ‧‧‧‧‧‧21 圖 3-12 三進大廳屋架監測點示意圖 ‧‧‧‧‧‧‧‧22 圖 3-13 戲臺屋架監測示意圖 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧22 圖 3-14 振幅－時間關係圖 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧23 圖 3-15 快速傅立葉轉換頻率圖 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧23 圖 3-16 中央氣象局地震報告測站震度第 98116 號 ‧‧24 圖 3-17 戲臺－地震模態與常態微振動頻率(X 軸) ‧‧26. V.
(10) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測建置系統示範計畫. 圖 3-18 戲臺－地震模態與常態微振動頻率(Y 軸) ‧‧26 圖 3-19 戲臺－地震模態與常態微振動頻率(Z 軸) ‧‧26 圖 3-20 大廳－常態微振動頻率(X 軸) ‧‧‧‧‧‧‧28 圖 3-21 大廳－常態微振動頻率(Y 軸) ‧‧‧‧‧‧‧28 圖 3-22 大廳－常態微振動頻率(Z 軸) ‧‧‧‧‧‧‧28 圖 3-23 GS－200 3D Scanner‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧59 圖 3-24 第三進屋架點雲掃描疊圖，實際照片 ‧‧‧‧60 圖 3-25 點雲疊圖之木架扇接點監測點 ‧‧‧‧‧‧‧60 圖 3-26 點雲疊圖之戲臺監測 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧60 圖 3-27 點雲疊圖之戲臺正面樑柱接點監測 ‧‧‧‧‧61 圖 3-28 點雲疊圖之捲棚正面樑柱接點監測 ‧‧‧‧‧61 圖 3-29 點雲掃描之局部變化分析處理介面示意圖 ‧‧62 圖 3-30 第 1 次與第 3 次量測之結果比較 ‧‧‧‧‧‧63 圖 3-31 第 1 次與第 2 次量測之結果比較 ‧‧‧‧‧‧63 圖 3-32 同一面積變化使用不同顏色表示 ‧‧‧‧‧‧64 圖 3-33 三進拜亭捲棚屋架點雲掃描疊圖 ‧‧‧‧‧‧64 圖 3-34 三進左邊明間抬樑式屋架點雲掃描疊圖 ‧‧‧64 圖 3-35 戲臺右側屋架點雲掃描疊圖 ‧‧‧‧‧‧‧‧64 圖 3-36 三進拜亭雀替局部裂縫 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧65 圖 3-37 三進拜亭雀替局部裂縫點雲掃描‧‧‧‧‧‧65 圖 3-38 拜亭明間捲棚屋架掃描分析處 ‧‧‧‧‧‧‧65 圖 3-39 拜亭擷取雀替與大通部位圖 ‧‧‧‧‧‧‧‧66 圖 3-40 雀替第二次與第一次套疊差異圖 ‧‧‧‧‧‧66 圖 3-41 雀替第三次與第一次套疊差異圖 ‧‧‧‧‧‧67 圖 3-42 雀替第四次與第一次套疊差異圖 ‧‧‧‧‧‧67 VI.
(11) 圖次. 圖 3-43 雀替第五次與第一次套疊差異圖 ‧‧‧‧‧‧67 圖 3-44 H18 沉陷量－雀替變形量 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧68 圖 3-45 H18 沉陷量－大通變形量 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧68 圖 3-46 H18 沉陷量－柱子變形量 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧68 圖 3-47 Trimble DiNi 數位水準儀 ‧‧‧‧‧‧‧69 圖 3-48 水準測量之計算示意圖 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧70 圖 3-49 水準測量點之分布圖 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧70 圖 3-50 第二次與第一次各沉陷點的沉陷量 ‧‧‧‧‧72 圖 3-51 第三次與第一次各沉陷點的沉陷量 ‧‧‧‧‧72 圖 3-52 第四次與第一次各沉陷點的沉陷量 ‧‧‧‧‧72 圖 3-53 第五次與第一次各沉陷點的沉陷量 ‧‧‧‧‧72 圖 3-54 沉陷分析分區圖 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧73 圖 3-55 A1 區－第一進前步口‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧73 圖 3-56 A2 區－二進戲臺後側‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧73 圖 3-57 A3 區－戲臺‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧73 圖 3-58 A4 區－拜亭前‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧74 圖 3-59 A5 區－拜亭後‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧74 圖 3-60 A6 區－三進大廳後側‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧74. VII.
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(13) 摘要. 摘要. 關鍵詞：監測技術、3D 雷射點雲掃描、沉陷監測、微振動、結構評估 一、研究緣起 本研究計畫選定目前具國內指標性之重要古蹟建築，研擬針對關鍵性部 位與構件，佈建不同之監測系統，針對建築物中物理性、結構性之不同反應， 從事常態之監控系統建置。本系統除冀望能擷取收集目標建築之實際使用狀 態資料外，並進一步監控建築結構之異常變位與關鍵構材或文物之劣化程 度，提供適時介入之實效與相關措施之參考，避免古蹟損傷之擴大加劇。 二、研究方法及過程 本研究重點在於採用非破壞之監測技術，,主要包括 3D 雷射點雲掃描（3D Laser Point Cloud Scanning）從事建築物之坐標變位量測，以精密水準量測技 術從事地坪高程之沉陷量測從事物件之損傷評定，利用密集的量測頻率或影 像套疊之監測系統，對被監測標的結構產生之異常變位、高程變化與文物之 表面環境狀態等資訊，結合不同之結構運算技術與模態識別技術（如小波分 析、雷射點雲套疊三維分析判釋） ，可有效率的辨識並解讀標的建築物之健康 狀態，並提出即時之診斷評估。 在監測過程中所擷取資料結果進一步分析及檢視，研判古蹟本體經歷特 定一段時間後，以累積監測獲得之資料與資訊與初始建立建築結構監測基本 資料進行比對分析。 三、重要發現 本研究之第一項重要發現在於：傳統木構造建築之微振動行為透過長時 期與即時的監測，可以得到更多的詳細資訊，事實上，建築物之微振動行為 同時受到自然環境因子（如風力與地震）與人為外力（如交通與使用者）的. IX.
(14) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測建置系統示範計畫. 影響，再不同時段與不同時期可能有細微之不同，若能以更精密之微振動性 質配合結構之模擬分析，可以提高分析古蹟建築構造行為的真實性。 研究之第二項重要發現為：透過高精度的水準測量與 3D 雷射點雲掃瞄 之變位分析，將能有效分析基地沉陷變位與建築重要部位之變形關係，而上 述兩種變位資料皆能成為有效之結構模擬分析參數，將能提高對古蹟建築結 構分析之精確性。 四、主要建議事項 立即可行建議：持續延伸監測系統 主辦單位：國科會、文建會文化資總管理處籌備處 協辦單位：內政部建築研究所、台中縣文化局 建議除持續延伸監測系統在既有選定目標建築物（霧峰林家大花廳之 布設，以累積更多有價值之資料外，可選定鄰近建築（宮保第）作為監測 之對照組，可比較以現代修復工法與以傳統修復工法之古蹟建築案例。建 議儘速研擬古蹟與歷史建築之監測管理之實施手冊，以提供古蹟之使者、 管理者與相關專業單位之實務參考 中長期建議：研擬古蹟與歷史建築監測管理之實施手冊 主辦單位：文建會文化資產總管理處籌備處、內政部建築研究所 協辦單位：各縣市文化局(處) 建議有效整合研究資源，持續選定國內重要古蹟建築物，就不同之建 築類型（材料與構造系統）與新舊修復程度進行監測分析之計畫，逐年累 積建築物之變位與變形資訊。建議透過在台灣辦理國際型之文化資產建築 檢監測技術之研討會，發表國內相關研究之成果與問題導向，與世界各國 發展潮流交流與接軌，提升此領域之成熟度與發展性。 五、後續研究建議： 主辦單位：為文建會文化資產總管理處籌備處、內政部建築研究所 協辦單位：國內相關研究經驗之大學院校 在技術層面由科技技術取代傳統檢測方法，整合並累積不同之建築類 型與新舊修復之監測資訊，發表相關研究成果。. X.
(15) Abstract. Abstract. Keywords：Monitoring, 3D Laser Point Cloud Scanning, Site Settlement, Micro-vibration, Structural Assessment 1. Background of the project This research focuses on one of the most important heritage buildings using various monitoring technologies to collect physical and structural properties and behaviors of the building as well. By analyzing these data, not only the realistic state of building can be observed, also the unusual deformation of the structure and the deterioration of building components can be monitored. In order to prevent the propagation of the damage, it is preferable to intervene promptly once the results of monitoring can be concluded. 2. Methodology and Procedure The main methodology of this research consists of 3D Laser Point Cloud Scanning for the deformation of building, high resolution level measurement for the site settlement and the micro-vibration for the regular characteristic of the structure. The monitoring system is permanently installed on building, different data can be thus collected in continues period. By comparing the initial state of the building with different stages of the building we can obtain the unusual deformation or displacement of the building. Moreover, a numerical structural modeling is involved to analyze the structural behaviors by referring the micro-vibration measurement of the building, the numerical model can be adjusted with more realistic parameters. The above observed data can be introduced into the structural modeling to predict the critical status of the integrity of the structure once a critical deformation or displacement occur.. XI.
(16) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測建置系統示範計畫. 3. Important Results The first important result of this research is that the daily characteristic of the building can be observed by micro-vibration monitoring with high efficiency. In real case, the micro-vibration of building due to ambient vibration or environmental factors such as wind and earthquake behaves differently during 24 hours. The micro-vibration behavior of structure interpreted by conventional method should be re-discussed or even be calibrated by using the results in real time. Another result of the research shows： both 3D laser scanning and level measurement can survey the real deformation and displacement of the structure with high resolution. These data can be introduced into numerical model of the structure and can enhance the precision of the modeling. 4. Suggestions Suggestions with first priority： Sponsor organization：Architectural and building Research Center (ABRI), Ministry of The Interior Co-sponsor organization：Headquarter for Administration of Cultural Heritage (HACH), Council for Cultural Affairs, Cultural Affairs Bureau of Local Governments (1) The monitoring system should be installed on vicinity, another heritage building with different restoration technique and philosophy. The comparison of the structural behaviors between two buildings cab be thus undertaken. (2) It is important to establish the instruction of the management and monitoring technology for the heritage buildings. More practical information could favor the sustainability of heritage conservation. Suggestions with second priority：. XII.
(17) Abstract. Sponsor organization：Headquarter for Administration of Cultural Heritage (HACH), Council for Cultural Affairs Co-sponsor organization：National Science Council, Architectural and building Research Center (ABRI), Ministry of The Interior, Relevant Universities (1)More research resources should be integrated and be concentrated to promote the monitoring technology on heritage buildings in the nearest future. More data of the structural characteristics of the heritage buildings should be also accumulated. An international forum or workshop should be originated in Taiwan, the goal of this is to collect more information of this scientific domain, to interchange the different experiences and to enhance the domestic research 5. Further suggestion Sponsor organization：Headquarter for Administration of Cultural Heritage (HACH), Architectural and building Research Center (ABRI), Ministry of The Interior Co-sponsor organization：Relevant Universities Instead of conventional diagnostic mechanism, using innovative methods to increase the efficiency of this filed. In order to publish from relevant research, more monitoring data from various types of heritage buildings should be collected and be analyzed.. XIII.
(18) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測建置系統示範計畫. XIV.
(19) 第一章 緒輪. 第一章. 第一節. 緒論. 計畫背景. 古蹟建築物之維護保存重點在於詳究其歷史沿革，保存其歷史 之空間及文物的價值，包含藝術、技術方面之知識與傳承。在藝術 文化方面，須依據確實之歷史考證並佐以人文社會變遷之研究，在 技術方面則有賴充分之科學論證及可靠之評估機制，延續其具有歷 史價值之傳統材料、構法及工法。此外，對古蹟建築物本身結構之 使用狀態及安全性，則有賴更精確之評估方法，提供使用維護之標 準與安全之保障措施，必要時也可進一步提供修復工程之參考。 在保存文物儘可能降低對古蹟本體之損害原則之下，非破壞檢 監測技術之使用更顯重要，近年來雖然相關技術之研究已日益普遍 ，相關之研究也均已陸續展開，但針對古蹟建築物檢監測之可行性 及相關成效，仍存在若干問題，原因在於；影響老舊建材之物理性 及結構性之衰減因子眾多，又檢監測結果之判讀技術及分析之可靠 度，亦有賴於堅實完整之基礎及參考資料。此外，目前國內使用之 相關非破壞檢測技術雖已漸臻成熟，但亦僅止於局部與特定時點的 介入，無法提供古蹟建築於漫長之生命周期中完整之資訊，因此有 必要發展有效之監測技術，針對古蹟與歷史建築之常態結構與物理 行為，進行完整資訊之紀錄，以期達到即時監管與預警之效果，方 能發揮相關保存技術之最大效益。 對 建 築 物 而 言，通 常 檢 測 及 監 測 的 內 容 可 分 為 環 境 性、物 理 性、 生物性、結構性及使用維護等因子，其中環境性因子包括溫度、溼 度、酸鹼性、空氣污染等，所有足以影響建築材料，甚至內部重要 文物保存條件之因子；物理性則包含材料本身之材質性質，如含水 率、密度、老化程度等；生物性因子則考量白蟻、蛀蟲及菌類生長 之情形，間接或直接破壞材料及構造之生物物種及其行為；結構性. 1.
(20) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 因 子 則 指 位 移、載 重、震 動 及 裂 縫 等 力 學 行 為 之 發 生 原 因 及 其 程 度； 使用維護因子範圍極廣，主要包含人為因素造成之破壞，如火災， 文物或材料之破壞、周圍內外環境之控制及對使用者行為之規範。 對古蹟建築而言，不同的影響因子，可以間接或直接的造成材 料老化、性能衰弱、構造變形，甚而構造的破壞。換言之，任何一 種影響因子都可能因為時間的累積、外力的加速、管理的不當及位 預期的原因而成為建築破壞的關鍵。 如 表 1-1 說 明 ， 上 述 若 干 因 子 均 可 以 不 同 控 制 手 法 作 不 同 之 技 術性介入，單一性的手段（檢測、監測及管理）卻不足以控制或描 述大多數的影響因子。 監測一般指長時間且為連續之控制手段，對古蹟建築而言，十 分 重 要 且 必 要。事 實 上，穩 定 的 環 境 條 件 及 結 構 條 件 是 關 鍵 的 因 素， 有效的監測技術有助於提供古蹟現狀的控制，更能提供預警式的資 訊 ， 精 確 的 提 供 介 入 的 時 機 ， 避 免 古 蹟 的 破 壞 。 表 1-2 列 出 監 測 的 主要項目。 表 1-1 檢測. 生物性因子. 結構性因子. 使用維護. 監測 溫度 溼度 酸鹼性 紫外線 空氣污染. 環境性因子. 物理性因子. 影響因子 管理 通風 除濕 表面處理. 含水率 材料密度 材料老化 白蟻 蟲蛀 菌類 結構位移 載重 震動 裂痕 火災防範 避免不當接觸 降低外力衝擊機率. 2.
(21) 第一章 緒輪. 表 1-2 環境監測技術 溫度 溼度 酸鹼性 空氣污染. 監測項目 結構監測項目 建築物座標 結構位移 接點位移或脫落 震動現象. 有效的古蹟保存應有完整的機制，檢測及監測技術的介入，甚 至 完 善 的 管 理 辦 法 都 是 相 輔 相 成 的 。 表 1-3 說 明 各 種 影 響 因 子 的 控 制 方 式 及 其 在 各 種 方 法 中 之 重 要 性 及 可 行 性 。 此 外 ， 由 表 1-3 中 可 發現，監測所涉及之項目較檢測與一般管理為全面，可彌補檢測技 術採用局部性定點定時介入之問題，亦可彌補管理制度無法就建築 資訊從事科學量化的紀錄與分析的缺陷。 表 1-3 解決對策. 影響因子與解決對策. 監測系統. 檢測技術. 溫度. ●●. ●. 溼度. ●●. ●. 酸鹼性. ●. ●●. 紫外線. ●●. ●. 空氣污染. ●●. ●. ●. 白蟻. ●. ●●. ●. 蛀蟲. ●. ●●. ●. 菌類. ●. ●●. ●. 地震. ●●. 風災. ●●. 火災. ●●. ●●. 外力衝擊. ●●. ●●. 震動. ●●. ●●. 載重. ●●. ●●. 不當接觸. ●●. ●●. 影響因子. 管理辦法. 3.
(22) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 檢測部分通常在古蹟建築之現場評估階段中，佔有極重要之份 量。精確性及非破壞性是現場檢測的兩大目標，在傳統建築中，由 於 古 蹟 建 築 常 與 文 物 結 合（ 構 件 上 有 彩 繪 或 雕 刻 ） ，更 增 加 了 檢 測 條 件的嚴苛，在不破壞的原則之下，又要能準確的量測繁複的影響因 子，進而判定建築系統或構件的現狀，提供正確的修復或人為介入 的參考，實屬不易。 目前國內外的檢測技術大同小異，舉例而言，針對木質構造的 一般普遍的檢測流程，超音波檢測及阻抗強度為最常見之檢測技 術，評 估 的 內 容 為 將 構 材 之 力 學 性 質，與 現 行 的 建 築 設 計 規 定 比 較， 評定保存的程度，決定予以補強、修復或汰換。這種評估方式必須 建立在檢測的結果與構造材料性質的明確關係之上。但事實上由於 缺 乏 檢 測 的 結 果 與 構 造 材 料 性 質 的 明 確 關 係， （ 例 如：超 音 波 速 與 木 材的彈性係數可回歸為線性關係，但由彈性係數又難以判定木材之 其他力學性能） ，故 造 成 在 判 讀 結 果 時，無 法 直 接 轉 換 為 受 測 物 件 的 基本性質，間接的增加了判斷構造現狀的難度。 至於監測部分，目前國內實際案例缺乏，在古蹟維護的工程施 作計畫及設計規劃中通常不編列監測技術的經費，故難以實行，也 是盲點之一。 圖 1-1 解 釋 傳 統 點 狀 的 檢 測 工 作 無 法 提 供 建 築 損 壞 之 連 續 資 訊 及確切原因，以致可能低估建築全體與材料毀損程度，對於建築全 體在其生命周期中可能遭遇之決定性破壞因子亦無從掌握，以致漏 失最佳之介入時機。. 4.
(23) 第一章 緒輪. 圖 1-1. 檢監測概念示意圖. 第二節. 計畫目標. 本研究目的可分為三大方向： (一 )選 定 示 範 案 例 ， 實 際 佈 設 監 測 系 統 ， 分 別 針 對 建 築 基 地 、 重 要 結 構 部 位 與 重 要 文 物 等 項 目，建 立 基 本 之 原 始 座 標 點 ， 予以凍結紀錄，作為監測之起始參考值。 (二 )參 考 相 關 理 論 ， 建 立 分 析 與 判 讀 模 式 ， 蒐 集 可 能 對 上 述 監 測 標 的 之 環 境 因 子、災 害 因 子 與 人 為 因 子，研 析 各 項 因 子 可 能 造 成 之 影 響，建 立 包 含 建 築 結 構 與 文 物 物 理 性 變 異 行 為 之 損傷判讀模式。 (三 )針 對 長 時 與 常 時 監 測 之 結 果 ， 初 擬 損 傷 等 級 與 預 警 模 式 ， 作為未來監測資訊之判讀依據與評估工具。. 5.
(24) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 第三節. 預期成果. (一 )透 過 選 定 之 古 蹟 實 體 （ 台 中 縣 霧 峰 林 家 大 花 廳 ） 作 監 測 系 統 建 置 之 示 範 計 畫，整 合 不 同 檢 監 測 技 術，並 進 一 步 利 用 多 重 理 論 分 析，整 合 不 同 之 量 測 成 果，未 來 逐 步 建 立 台 灣 本 土 之 基 礎 資 料 庫（ 包 含 環 境 因 子、使 用 因 子 及 各 階 段 之 現 況 監 測 資 料 ）， 冀 望 能 充 分 累 積 特 定 古 蹟 建 築 結 構 與 物 理 環 境 變 化之資訊。 (二 )提 供 可 行 之 監 測 系 統 佈 建 方 式 ， 可 逐 年 對 不 同 屬 性 之 古 蹟 建 築 體，作 系 統 反 饋 修 正 與 特 徵 化 之 系 統 佈 建 整 合，對 未 來 保 存 技 術 提 供 更 具 科 學 性 之 參 考，也 可 依 此 考 慮 發 展 建 立 建 築之永續使用維護依據。 (三 )推 動 技 術 移 轉 ， 並 針 對 不 同 監 測 標 的 ， 依 監 測 頻 率 、 監 測 年 限 與 監 測 成 本 分 析，建 立 多 樣 套 裝 監 測 系 統，逐 步 擴 大 監 測 建 築 樣 本，推 動 未 來 將 監 測 機 制 納 入 常 態 之 文 化 資 產 類 建 築管理維護計畫。. 6.
(25) 第一章 緒輪. 第四節. 文獻與資料. Evaluation of traffic-induced vibrations in historic buildings: the case of the 'Galleria Vasariana' in Florence （ chiostrini et al., 1995 ） 交 通 震 動 對 歷 史 建 築 物 之 影 響 評 估 - 以 佛 羅 倫 斯 Galleria Vasariana 之 個 案 分 析 為 例 本文討論了由車輛行進造成之地表振動對歷史建築物之影響模 式，探討如何降低外部震動對建築之互制行為，並進一步提出減震 路面之設計構想。. Long Term Monitoring on Historical Constructions with Fiber Optic Sensor（ D. Inaudi et al. 2001） 本研究提出長光纖可佈置於破壞度或敏感度最高之建築物範圍 內，可 同 時 配 合 條 件 之 變 化（ 溫 度、震 動 ） ，監 測 並 紀 錄 其 變 位 情 形， 亦可設計有效之預警系統，提昇古蹟建築之保全能力。比較於傳統 的 變 位 計 （ Strain gage）， 光 纖 系 統 的 優 點 包 括 ： 耐 久 性 高 （ >20 年 ）、妥 善 率（ 良 率 ）高、單 一 長 光 纖 可 控 制 區 域 較 廣 等 優 點。以 光 纖感測系統組成之載重預警系統，可有效即時掌控建築超載重之危 機，同時利用光纖感測亦可佈置於古蹟重要裂縫區域，作長期與即 時之監測。. Use of IR thermography for the assessment of surface-water drainage. problems. in. a. historical. building,. Ag˘zıkarahan. (Aksaray), Turkey （ A. Tavukc¸uog˘lu et al. ,2004） 本研究論文討論利用紅外線熱像技術進行歷史建築物之地表水 排水問題之研究。文中指出：利用紅外線熱像技術可以大幅提升對 老舊建築之排水系統與表面趁水問題之界定與量測精度，同時對建 築物內部可能產生之破壞孔洞造成地表逕流系統之紊亂亦能精確偵 測，提供未來維護修護歷史建築之重要方向。. 7.
(26) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 建 築 物 結 構 狀 態 之 自 動 監 測 與 監 測 資 料 之 應 用 （ 余 蔚 莉 ,2003） 本研究討論包括建築物結構狀態自動監測系統與監測資料之應 用兩大部分。首先由文獻回顧了解目前建築物自動監測發展現況， 並研析那些監測儀器可適用在建築物施工階段與使用維護管理階段 進行長時間監測，並界定出建築物「結構狀態監測」之定義及相關 參數。其次，依據法規與工程經驗公式擬定各種監測儀器之安全管 理值與監測頻率之應用，並使其監測資料能結合智慧型建築之建築 自 動 化 系 統 (BA)， 利 用 燈 號 控 管 方 式 連 結 防 災 警 報 監 視 系 統 ， 由 中 央監控系統進行有效率的控制管理。最後以實驗構架三層鋼模型， 由馬達伺服器對待測結構施予簡諧運動，將監測儀器所量測到之數 值 如 應 變、位 移、加 速 度、傾 斜 等 物 理 參 數，傳 輸 至 資 料 擷 取 系 統 ， 經訊號處理後轉換成可判讀分析之數據，驗證建築物結構狀態自動 監測系統之可行性，以便日後提供研判建築物結構安全性的基本數 值分析模型。. 雷 射 掃 描 系 統 開 發 與 土 石 位 移 監 測 之 可 行 性 研 究 （ 陳 孝 宇 ,2004） 本研究利用雷射測距儀與高解析角度之步進馬達開發一簡易三 維成像之雷射掃描系統，內容包括撰寫程式控制步進馬達與導引雷 射距儀，繼而自行設計掃描平台以進行二維平面掃描，藉以量測待 測面上各測點之距離及雷射回之波訊號強度。系統組裝完成後，分 別於室內與室外進行模擬實驗與資料分析，探討此簡易掃描系統應 用於監測土石位移量之可行性，希冀提供即時防災監測之參考。開 發完成之雷射掃描系統具有定位功能，並可針對監測區域進行成像 工 作，掃 描 視 角 在 水 平 面 可 至 36°，在 垂 直 面 分 別 為 向 上 80°、向 下 45°。系 統 組 裝 完 成 後，先 進 行 環 境 因 子 影 響 測 試，並 進 行 三 種 土 石 位移量監測模擬，分別為位移判識、三維位移量監測及其位移土方 量估算，最後綜合評估雷射掃描系統之監測可行性。. 8.
(27) 第一章 緒輪. 抬 樑 式 木 構 架 古 建 築 結 構 狀 態 監 測 之 研 究 （ 陳 滄 文 , 2004） 本研究透過檢視及探討前人對於抬樑式木構架古建築之基本研 究。試著從抬樑式木構架古建築的來源與類型、木材用料與性質、 元件榫卯型式、構件特性與形貌及構造原理由各種相關文獻的回顧 分析，瞭解抬樑式木構架古建築的涵構以及結構特徵。此外亦針對 木構架結構狀態的監測技術進行文獻回顧。首先就木構架結構狀態 的變化進行探討，其次對監測技術進行文獻回顧。 研究實地至彰化鹿港龍山寺等多處古蹟田野勘查並加以紀錄評 析 。 其 次 對 抬 樑 式 木 構 架 進 行 數 值 模 擬 分 析 (靜 力 與 振 態 分 析 )。 根 據數值模擬分析結果，可進而推測監測之項目與儀器種類。本研究 經探討後建議以量測其結構的動態特性作為結構狀態監測之依據。 研究最後以木構架實體模型之實驗模擬，以強迫振動方式，量測抬 樑式木構架模型結構體破壞前後基本週期的變化，並模擬結構體局 部構件破壞來探討對於整體構架的影響程度。其次將模型實驗與數 值模擬之結果做比較分析。. 全球定位系統與三維雷射掃描應用於變形監測之研究（支秉 榮 ,2005）： 本研究討論以三個設置於穩固不易變動點位上的參考站組成 GPS 網 絡，利 用 模 擬 即 時 動 態 定 位 的 方 法 進 行 資 料 解 算，並 就 單 一 參 考 站 RTK 定 位 與 VRS 技 術 解 算 之 成 果 加 以 比 較 與 分 析。於 基 線 長 度 約 30 公 里 的 情 況 下 ， 使 用 虛 擬 參 考 站 （ VRS） 的 成 果 確 實 優 於 單 一 參 考 站 RTK 定 位 ， 可 以 大 幅 減 少 因 基 線 長 度 增 加 而 增 加 之 電離層和對流層誤差影響量，提供一定精度的定位成果，也是傳統 三 角 三 邊 測 量 、 水 準 測 量 和 靜 態 GPS 測 量 所 無 法 達 到 的 即 時 性 監 測。. 9.
(28) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. MONITORING OF HERITAGE STRUCTURES ANDHISTORICAL MONUMENTS. USING. LONG-GAGE. FIBER. OPTIC. INTERFEROMETRIC SENSORS – AN OVERVIEW （ Branko Glisic, 2007） 本文介紹以光纖感測系統監測瑞士、義大利、韓國等地之歷史 建築與固機等個案，說明光纖感測系統能有效監測結構變位、監控 結構既有之劣化行為及結構基礎之變位。. TERRESTRIAL LASER SCANNING APPLIED FOR REVERSE ENGINEERING. AND. MONITORING. OF. HISTORICAL. BUILDINGS（ I. Milev, 2008） 本研究探討利用雷射掃瞄技術紀錄古蹟及歷史建築物之幾何資 訊，利用高精度之雷射掃描影像直接轉換為傳統測繪中所需圖面， 除能快速而精確的獲取量測料外，也簡化了現場調查測繪之成本。. Monitoring Heritage Buildings with Wireless Sensor Networks: The Torre Aquila Deployment（ Matteo Ceriotti1 et al. 2009） 無 線 監測系統在文化資產建築上之應用 本研究討論利用不同之光電元件安裝於歷史建築中，針對其結 構振動、變位、微細變位與環境因子等作即時之監控，並以無線傳 輸 技 術 取 得 測 量 資 料。研 究 中 針 對 義 大 利 Trento 城 市 中 一 高 塔 歷 史 建築進行長達 4 個月的監測計畫，成功的擷取了有效的監測資料， 對本建築物之結構行為及穩定性評估提供了寶貴的基礎資料。. 10.
(29) 第二章 研究方法與進度說明. 第二章 第一節. 研究方法與進度說明 研究方法與概念. 依據本研究目的一，須先行「選定示範案例，實際佈設監測系 統，分別針對建築基地、重要結構部位與重要文物等項目，建立基 本之原始座標點，予以凍結紀錄，作為監測之起始參考值。」本研 究選定台中縣國定古蹟霧峰林家下厝大花廳建築群為監測基地，設 置監測系統與作業平台。霧峰林家建築概況如下述： 由 於 大 花 廳 為 921 震 災 中 唯 一 全 毀 之 古 蹟 建 築 ， 建 築 支 復 原 工 作仍採用傳統樣式與做法，佐以若干補強設計，全區建築規格雄偉 華麗，於林家建築群中尤顯特殊。本建築構架規模亦較其他建築宏 大，另有戲台，圍廊等建築，作為監測之樣本，有多種構造型態， 亦有明顯的木造柱樑系統，較易提供分析之課題。 監測構想為將欲監測目標建立其起始基準點資料，包含地形高 程、建築座標與文物影像，之後以高頻率之量測或常時之監測資訊 與起始資訊作套疊比對分析，並透過多重理論分析，除可判斷建築 或材料之損傷等級之外，也能適時介入或建立預警制度。概念如圖 2-1 所 示 ：. 11.
(30) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 圖 2-1. 本研究方法概念圖. 圖 2-2 表 示 監 測 計 畫 中 採 用 之 項 目 、 內 容 、 指 標 、 工 具 與 相 關 理論基礎。. 圖 2-2. 12. 監測計劃之組織圖.
(31) 第二章 研究方法與進度說明. 相關監測或試驗結果之整合概念，依此概念未來發展為結構變 位 之 預 警 標 準 （ 圖 2-3）。. 圖 2-3. 結構評估及預警系統之概念圖. 13.
(32) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 14.
(33) 第三章 計畫內容. 第三章. 計畫內容. 由於本研究監測標的之霧峰林家建築群坐落於車籠埔斷層帶附近，直接 有震害影響之風險存在，如圖 3-1。. 圖 3-1. 霧峰林家區位與車籠埔斷層之關係. （資料來源：臺中縣都市計畫委員會民國第 34 屆第 5 次會議，96 年 10 月 30 日）. 又由圖 3-2 與圖 3-3 可知，在 921 地震之後，霧峰測站之最大永久位移 在東西向，而南北向之位移則遠小於東西向。比較下列之地震強度圖中亦可 得知，垂直向之震幅小於水平之南北向與東西向，而東西向尤其東向之瞬間 震幅為最大，其次為南北向之震幅。. 圖 3-2 921 地震中部永久位移分布圖 （資料來源：中央氣象局全球資訊 http://www.cwb.gov.tw/V6/index.htm） 15.
(34) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 圖 3-3 921 地震霧峰國小測站（TCU065）永久位移分布圖 （資料來源：中央氣象局全球資訊 http://www.cwb.gov.tw/V6/index.htm） 圖 3-4 為 921 地震霧峰國小測站（TCU065）之南北向震幅圖(如左)，其 最大震幅為 563.63 gal，東西向震幅圖(如右)，其最大震幅為 774.86 gal。 圖 3-5 為同一測站之垂直向震幅圖，最大震幅為 257.9 gal。 800. 800. 600. 600. 400. 400. 200. 200. 0. 0 1. 643. 1285 1927 2569 3211 3853 4495 5137 5779 6421 7063 7705 8347 8989 9631 10273 10915 11557 12199 12841 13483 14125 14767 15409 16051 16693 17335 17977. -200. -200. -400. -400. -600. -600. -800. -800. 圖 3-4. 1. 656. 1311 1966 2621 3276 3931 4586 5241 5896 6551 7206 7861 8516 9171 9826 10481 11136 11791 12446 13101 13756 14411 15066 15721 16376 17031 17686. 921 地震霧峰國小測站（TCU065）之南北向震幅圖(左)（Max = 563.63 gal）與東西向震幅圖(右)(Max = 774.86 gal） 800 600 400 200 0. 1. 650. 1299 1948 2597 3246 3895 4544 5193 5842 6491 7140 7789 8438 9087 9736 10385 11034 11683 12332 12981 13630 14279 14928 15577 16226 16875 17524. -200 -400 -600 -800. 圖 3-5. 921 地震霧峰國小測站（TCU065）之垂直向震幅圖（Max = 257.9 gal）. 因此若以 921 地震模式為參考，本研究之監測重點將集中於建築物之東 西向與南北向之位移與振動行，相關之結構模擬分析亦配合進行之。 16.
(35) 第三章 計畫內容. 第一節 3.1.1. 結構分析. 木結構 3D 模擬. 本節探討利用 3D 結構分析方式檢核結構因外力作用或變形作用所產生 之應力為，進一步檢討結構各部位之應力與其容許設計應力或極限應力之關 連性，未來可配合實際監測所得之變形變位資訊，進一步判定其可能訂定之 預警值。就採用之結構分析套裝軟體為 SAP2000 非線性結構分析軟體，相關 木結構接點假設皆以半剛性接點為之，依據以往研究成果與實驗數據套入有 效數值後再行運算。圖 3-6 為針對二進右剖屋架立面之結構數值模型，所有 結構接點均考量接近實際力學行為狀態而建置，包括穿鬬式接點中之半剛性 接點行為，乃延續內政部建研所先前之研究成果，將半剛性接點之力學特性 代入數值模型中計算。. 圖 3-6. 二進右剖立面圖（左）與 2D 結構模擬圖（右）. 17.
(36) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 圖 3-7 二進右剖立面彎矩分布圖(左)與剪力分布圖(右) 圖 3-7 表示當水平力作用於屋架右側大通時，結構產生之彎矩分布圖與 剪力分布圖，圖 3-8 為二進木構造架扇與戲臺構造連結之 3D 結構模型，模 型之目的在於探討二進屋架與戲臺連結產生之互制效應，並探討不同受力狀 態下整體結構之力學行為，並尋找最具威脅性之受力組合，從而計算結構構 件中之應力狀態。圖 3-9 為正常重力作用下之軸力分布圖與彎矩分布圖，圖 3-10 則為左方水平側向力與重力同時作用下之軸力分布圖與彎矩分布圖。. 圖 3-8. 18. 二進木構造架扇與戲臺構造 3D 結構模擬圖.
(37) 第三章 計畫內容. 圖 3-9. 圖 3-10. 正常重力作用下之軸力分布圖（左）與彎矩分布圖（右）. 左方水平側向力與重力同時作用下之軸力分布圖（左） 與彎矩分布圖（右）. 壹、結構模擬分析 依據相關文獻，結構模擬分析之各項假設如下： 屋頂單位面積重量假設為 120 kg/m2，接點之半剛性接點 K 值如下： 連續穿材接點 K=3006 Kg-m/rad.，燕尾榫穿材接點 K=1122 Kg-m/rad.， 斷開穿材接點 K=267 Kg-m/rad.，E 值 70000 kgf/cm2，密度 360kg/cm3，柏 松比 0.3，結構分析模式為 3D frame。 利用質量元素加入接點上，亦即忽略屋面板及屋瓦所提供的剛度；另外 桷仔拉繫楹仔的作用。忽略建築物與土壤互制效應，即假設地面為剛性。 磚 牆材料性質：彈性模數 2.2×108 kg/m2；波松比 0.15；密度為 2200 kg/m3。 木材材料性質：彈性模數平行木紋方向 7.95×108 kg/m2 垂直木紋方向 3.98× 2 3 107 kg/m ；波松比 0.4；密度為 350 kg/m 。. 針對戲台而言，以 SAP2000 程式模擬計算結果顯示基本振動頻率為 6.64 Hz，而微振動量測之基本頻率為 7~11Hz 之間，結果尚稱接近。此外，當等值. 19.
(38) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 的水平外力作用時，戲台之結構變位 Y 軸＞X 軸方向，與量測結果原則相同。 套入 921 地震霧峰測站之振譜計算，其產生之最大應力分別為最大柱之軸力 =154 kgf/cm2，彎矩應力為 219 kgf/cm2，皆於材料強度範圍之內。最大梁 之之軸力=105 kgf/cm2，彎矩應力為 261 kgf/cm2，皆於材料強度範圍之內 ，但此處未討論局部之接點破壞行為。 3.1.2. 微振動量測. 台灣由於位在環太平洋之地震帶上，地震十分頻繁，在九二一地震後， 不只現代建築物的耐震能力成為大眾關切的話題，古蹟與歷史建築物之耐震 抗震設計更成為保存技術上重要的研究議題。理論上而言，基本振動周期與 阻尼比為建築物耐震設計之主要結構參數，然而對於歷史與傳統建築物之阻 尼比與振動週期之討論，相關的文獻記載並不多，因此本研究亦從事蒐集目 標建築物的微振量測資料並找出建築物物理特性與阻尼比的關係。微振量測 所得到的是建築物的周期，周期與建築物的勁度及質量有關。雖然利用微振 量測可以得到相當精確的建築物基本振動周期，但是此與建築物的耐震能力 似乎沒有直接的關係。因此，本研究對於利用微振量測求得選定結構的自然 振動頻率與模態振型，主要應用於 SAP2000 之結構數值模型分析結果作進一 步之比較分析。 整理本研究採用微振動量測之理由及目的如下： 一、利用加速規量測建築之微振動量測結果，尋找被監測建築之動態特性 (基本振動頻率或週期)。 二、建立結構之數值分析模型，再以實際量測之振動頻率校正模型之假設 參數。 三、分析沉陷變位與光學量測建築變位之關係。 四、分析分析振動模態與光學量測建築變位之關係。 五、在數值模型中，由變位反算結構重要構件之應力與應變分布情形，初 擬建築結構損傷等級。 六、探討環境外在作用力的影響(微氣候干擾因子)。 本研究採用 PCB triaxial accelerometer 356B18 三軸加速規（輸出 20.
(39) 第三章 計畫內容. 103.5 mV/(m/s2)，頻率範圍 0.3 Hz～5000 Hz，重量 25 grams），相關儀器 設備如圖 3-11。. 圖 3-11. 微振動量測設備與資料擷取介面. 一般而言，要量測建築物的基本振動周期，則可以將感應器設置在 建築物頂層。由結構動力學的觀念可知，建築物頂層的水平向振動歷時，應 該以建築物水平向基本振動模態與扭轉向基本振動模態的貢獻最大，因此量 測建築物頂層之水平向振動歷時，較容易識別得到水平向基本振動周期與扭 轉向基本振動周期。但如遇頂層無法設置感應器的情形，可在頂層以下之鄰 近樓層設置，因為這些位置之水平方向振動歷時，仍以水平向基本振動模態 與扭轉向基本振動模態的貢獻較大，其識別所得效果亦佳。 本研究實際量測重點為戲台之四隅角與三進之木結構架扇為主 （如圖 3-12、3-13） ，藉由建築物之微振動量測取得建築物之自然振動頻率，藉由強 迫振動求得建築物受外力作用時之振動模態，結果可以回饋 SAP2000 中之結 構模型設計，使數值模型更接近實際之結構行為。. 21.
(40) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 圖 3-12 三進大廳屋架監測點示意圖. 圖 3-13 戲臺屋架監測點示意圖. 圖 3-14 為實驗室中控制之加速規採用強制振動時產生之振幅－時間關 係圖。圖 3-15 則將相同實驗以快速傅立葉轉換（Fast Fourier Transform） 方法將時間域轉換為頻率域的圖示，由圖 3-15 中之峰值可求得結構物之振動 特徵。. 22.
(41) 第三章 計畫內容. 15 10 5 0. 1. 57 113 169 225 281 337 393 449 505 561 617 673 729 785 841 897 953 1009 1065 1121 1177 1233 1289 1345 1401 1457 1513 1569 1625 1681 1737 1793 1849 1905 1961 2017 2073 2129 2185 2241 2297 2353 2409 2465. -5 -10. 圖 3-14. 振幅－時間關係圖. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 1 0 2 4 .2 9 4 1 .8 2 2 1 .3 5 1 4 .3 3 1 0 .7 9 8 .6 5 7 .2 2 6 .1 9 5 .4 2 4 .8 2 4 .3 4 3 .9 5 3 .6 2 3 .3 4 3 .1 0 2 .9 0 2 .7 2 2 .5 6 2 .4 2 2 .2 9 2 .1 8 2 .0 7 1 .9 8 1 .8 9 1 .8 1 1 .7 4 1 .6 7 1 .6 1 1 .5 5 1 .5 0 1 .4 5 1 .4 0 1 .3 6 1 .3 2 1 .2 8 1 .2 4 1 .2 1 1 .1 8 1 .1 5 1 .1 2 1 .0 9 1 .0 6 1 .0 4 1 .0 1. 0. 圖 3-15. 快速傅立葉轉換頻率圖. 本案透過微振動量測轉換傅立葉轉換頻率域，單一軸向量測數值設定為 每秒五百筆微振動數值（以每 4096 筆數值為微振動頻率域為一區段），分別 取樣於全日量測時段於：凌晨一點、早上八點與下午三點三個時段進行分析。 針對木結構受到外力環境作用產生的振動，分析在日夜微氣候變化與外在環 境干擾因子時間不同，探討木構造本體常態振動模式之差異性。並以全天後 持續性的量測做為數值分析，深入分析全日不同時段木構造本體微振動頻率 之，與量測 98 年 10 月 4 日凌晨 01:35 分 53 秒發生於花蓮地震芮氏 6.1 級有 感地震，以當時在霧峰地區之有感震度約 3 級地震，測得戲臺量測之振動頻 率與常態量測振動頻率數值相互比較，呈現微振動量測的成果(表 3-1)。. 23.
(42) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 圖 3-16. 中央氣象局地震報告測站震度第 98116 號. (資料來源：中央氣象局全球資訊 http://www.cwb.gov.tw/V6/index.htm) 從中分析數值可以明顯區分（如圖 3-17、18、19）三軸向度（X 軸：面 闊、Y 軸：進深、Z 軸：垂直）之常態微振動頻率數值與地震當時微振動頻率 的之落差性。從傅利葉轉換數值結果中得知戲臺木構造常態微振動之振動週 期頻率數值範圍約：. 3.552＜X 軸＜4.338 4.338＜Y 軸＜9.377 3.811＜Z 軸＜4.327. 24.
(43) 第三章 計畫內容. 表 3-1 時間. 戲臺三軸常態微振動平均傅立葉數值表 AM:1 AM:8 3.525 4.867 3.807 3.303 戲臺常態微震動 3.15 3.156 X 軸區段平均數 3.604 4.87 3.675 4.594 總平均值 3.552 4.158 地震微振動 X 軸頻率值 39 時間 AM:1 AM:8 4.604 8.267 3.738 6.556 戲臺常態微震動 4.147 8.869 Y 軸區段平均數 4.335 10.521 4.866 12.67 總平均值 4.338 9.377 地震微振動 Y 軸頻率值 33.52 時間 AM:1 AM:8 3.903 3.614 4.119 3.516 戲臺常態微震動 2.692 3.458 Z 軸區段平均數 4.082 5.061 4.258 5.163 總平均值 3.811 4.163 地震微振動 Z 軸頻率值 26.6. (單位：Hz) PM:15 4.604 3.738 4.147 4.335 4.866 4.338 PM:15 7.563 9.403 10.484 10.829 7.2 9.096 PM:15 3.968 3.650 3.820 4.511 5.685 4.327. 25.
(44) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 26. 圖 3-17. 戲臺－地震模態與常態微振動頻率（X 軸）. 圖 3-18. 戲臺－地震模態與常態微振動頻率（Y 軸）. 圖 3-19. 戲臺－地震模態與常態微振動頻率（Z 軸）.
(45) 第三章 計畫內容. 在另一處微振動量測三進大廳數值量測裡，雖然未在執行監測計畫中量 測到地震力作用，但在三進大廳空間之柱礎發現有脫離地面之現象，對於地 坪與結構本體連結穩定性有一定的影響存在，透過微振動量測觀察細微振動 變化頻率與分析。從傅立葉轉換數值表中得知大廳木構造常態微振動之微振 動週期頻率數值範圍約：. 0.805＜X 軸＜1.053 1.3＜Y 軸＜2.153 0.911＜Z 軸＜1.056. 表 3-2 時間. 大廳三軸常態微振動平均傅立葉數值表 AM:1 AM:8. (單位：Hz) PM:15. 0.826. 0.77. 0.852. 大廳常態微震動. 0.841. 0.733111. 1.666. X 軸區段平均數. 0.73. 0.847. 0.891. 0.822. 0.777. 0.805. 總平均值. 0.805. 0.782. 1.053. 時間. AM:1. AM:8. PM:15. 0.86. 1.473. 2.442. 3.055. 1.432. 2.395. 0.757. 1.527. 2.179. 0.831. 0.767333. 1.597778. 總平均值. 1.376. 1.3. 2.153. 時間. AM:1. AM:8. PM:15. 0.8. 0.794. 1.126. 1.248. 1.216. 0.984. 0.859. 1.021. 1.059. 0.739. 0.892. 1.056. 0.911. 0.981. 1.056. 大廳常態微震動 Y 軸區段平均數. 大廳常態微震動 Z 軸區段平均數 總平均值. 27.
(46) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 常態傅立葉振動頻率分析圖X軸 3 2.5. (Hz). 2 1.5 1 0.5 0 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 13. 14. 15. 13. 14. 15. (傅立葉平均區段). 圖 3-20. 大廳－常態微振動頻率（X 軸） 常態傅立葉振動頻率分析圖Y軸. 3.5 3. (Hz). 2.5 2 1.5 1 0.5 0 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. (傅立葉平均區段). 圖 3-21. 大廳－常態微振動頻率（Y 軸） 常態傅立葉振動頻率分析圖Z軸. 1.4 1.2. (Hz). 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. (傅立葉平均區段). 圖 3-22 大廳－常態微振動頻率（Z 軸） 由表 3-1 戲臺常態微振動量測與表 3-2 三進大廳微振動量測擷取三軸向. 28.
(47) 第三章 計畫內容. 度微振動量測值，可得知在戲臺 Y 軸進深向度微振動比 X 軸面闊與 Z 軸垂 直向振動頻率大。在微振動週期性而言，戲臺進深向度相對也比其他兩軸密 集，在戲臺建築物進深面為東西面向，對於戲臺柱結構細長比較大的情況下， 處於受到地震與外力作用時是否同樣會造成進深向度的破壞影響，將成為持 續監測向度之重點。 在三進大廳微振動量測值三軸向度仍以進深向度微振動頻率值為最高， 在與同一基地內戲臺均在無受到顯著外力作用時，進深向 Y 軸微振動量測數 值相互對照下，整體同一進深向之振動值均大於其兩軸向度數值。 此外研究中發現，在微振動週期性的頻率分析顯現無外部強大作用時， 在分析研究中得知，高於平均微振動數值的現象區段裡，由分析後結果顯示 在數個區段中產生較高頻率微振動特徵值。在外部環境中被視為白噪音而被 忽略的干擾因子，極有可能是長期性影響建築物本體結構強度改變的重要因 子，將是微振動量測時，提供後續相關研究列為影響木構造建築中的另一項 重要影響要素。數值特徵值如表（3-3 至 3-29）所示：. 29.
(48) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 表 3-3. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 X 軸 軸向 0816_01X 0816_08X 0816_15X 0816_01X 0816_08X 0816_15X 區段. 區段一. 3.54. 2.84. 4.48. 區段二十四. 3.64. 3.15. 3.32. 區段二. 3.54. 2.86. 4.48. 區段二十五. 2.74. 4.53. 3.32. 區段三. 2.4. 3.41. 3.37. 區段二十六. 2.63. 4.53. 2.64. 區段四. 3.14. 3.41. 3.6. 區段二十七. 3.38. 4.09. 3.41. 區段五. 3.14. 3. 3.61. 區段二十八. 3.38. 4.09. 4.19. 區段六. 3.23. 3. 3.46. 區段二十九. 2.93. 3.54. 4.19. 區段七. 3.23. 5.56. 3.61. 區段三十. 2.93. 22.54. 22. 區段八. 2.86. 5.56. 3.61. 區段三十一. 2.96. 3.43. 3.41. 區段九. 2.94. 4.93. 3.67. 區段三十二. 2.96. 3.55. 3.39. 區段十. 2.94. 2.6. 3.67. 區段三十三. 3.08. 3.55. 3.39. 區段十一. 2.56. 2.7. 3.17. 區段三十四. 3.08. 3.48. 2.41. 區段十二. 2.56. 2.8. 4.05. 區段三十五. 3.4. 3.49. 3.32. 區段十三. 2.76. 2.79. 4.05. 區段三十六. 3.41. 3.75. 3.32. 區段十四. 3.02. 2.7. 3.78. 區段三十七. 3.17. 5.89. 3.12. 區段十五. 13.08. 20.8. 22.32. 區段三十八. 3.14. 5.89. 2.88. 區段十六. 3.23. 3.35. 3.02. 區段三十九. 3.1. 3.47. 2.09. 區段十七. 3.23. 3.35. 3.38. 區段四十. 3.05. 3.29. 2.8. 區段十八. 3.13. 3.51. 3.38. 區段四十一. 3.11. 3.26. 3.12. 區段十九. 3.14. 4.44. 3.33. 區段四十二. 3.11. 3.57. 3.12. 區段二十. 3.14. 4.44. 3.33. 區段四十三. 2.84. 3.57. 3.17. 區段二十一. 3.14. 3.01. 3. 區段四十四. 2.78. 3.33. 3.17. 區段二十二. 3.41. 3.34. 3. 區段四十五. 12.81. 21.29. 21.23. 區段二十三. 3.64. 3.34. 2.8. 區段平均值. 3.525. 4.867. 4.604. 30.
(49) 第三章 計畫內容. 表 3-4. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 X 軸 軸向 0901_01X 0901_08X 0901_15X 0901_01X 0901_08X 0901_15X 區段. 區段一. 3.18. 2.86. 3.12. 區段二十四. 4.51. 3.1. 4.15. 區段二. 3.56. 2.86. 3.12. 區段二十五. 4.51. 3.38. 4.15. 區段三. 3.56. 3.13. 2.78. 區段二十六. 4.32. 3.38. 3. 區段四. 3.55. 4.23. 2.85. 區段二十七. 3.72. 3.27. 3.42. 區段五. 3.84. 4.23. 3.31. 區段二十八. 3.72. 2.66. 3.42. 區段六. 3.84. 4.27. 3.31. 區段二十九. 3.71. 3.04. 4.77. 區段七. 3.74. 4.27. 7.07. 區段三十. 3.59. 3.04. 4.77. 區段八. 3.83. 4.04. 7.07. 區段三十一. 3.42. 3.38. 3.28. 區段九. 3.83. 3.56. 2.25. 區段三十二. 3.45. 3.38. 3.28. 區段十. 3.72. 3.38. 3.45. 區段三十三. 3.54. 3.11. 2.34. 區段十一. 3.41. 3.68. 3.45. 區段三十四. 3.63. 3.34. 2.6. 區段十二. 3.59. 3.77. 2.4. 區段三十五. 3.8. 3.34. 2.6. 區段十三. 3.68. 3.77. 2.37. 區段三十六. 3.8. 3.21. 2.61. 區段十四. 3.68. 3.73. 3.35. 區段三十七. 3.35. 3.11. 2.9. 區段十五. 3.46. 3.63. 4.35. 區段三十八. 3.33. 3.49. 3.13. 區段十六. 3.69. 2.61. 2.96. 區段三十九. 3.63. 3.49. 3.14. 區段十七. 3.71. 2.61. 4.76. 區段四十. 3.7. 3.52. 5.03. 區段十八. 3.71. 2.8. 4.76. 區段四十一. 3.72. 3.52. 5.03. 區段十九. 3.69. 2.8. 4.24. 區段四十二. 3.72. 3.15. 4.46. 區段二十. 3.69. 2.42. 3.34. 區段四十三. 3.46. 3.13. 3.32. 區段二十一. 4.07. 2.38. 3.42. 區段四十四. 3.82. 3.13. 3.32. 區段二十二. 4.07. 3.3. 3.42. 區段四十五. 8.22. 2.87. 9.49. 區段二十三. 3.55. 3.3. 2.86. 區段平均值. 3.807. 3.303. 3.738. 31.
(50) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 表 3-5. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 X 軸 軸向 0909_01X 0909_08X 0909_15X 0909_01X 0909_08X 0909_15X 區段. 區段一. 2.67. 3.09. 2.54. 區段二十四. 2.27. 3.75. 2.72. 區段二. 2.68. 3.09. 3.89. 區段二十五. 2.11. 2.85. 2.72. 區段三. 2.68. 2.66. 3.89. 區段二十六. 2.11. 2.85. 2.94. 區段四. 2.15. 4.2. 3. 區段二十七. 2.05. 2.71. 2.87. 區段五. 2.15. 4.2. 4.57. 區段二十八. 2.19. 2.7. 2.8. 區段六. 2.02. 3.53. 4.57. 區段二十九. 2.19. 2.84. 2.93. 區段七. 3.02. 2.47. 2.25. 區段三十. 2.29. 2.84. 18.23. 區段八. 30.2. 2.47. 2.25. 區段三十一. 1.64. 2.87. 2.91. 區段九. 2.35. 2.72. 4.24. 區段三十二. 1.83. 4.76. 2.91. 區段十. 2.35. 2.9. 4.21. 區段三十三. 1.95. 4.76. 2.7. 區段十一. 2.68. 3. 4.21. 區段三十四. 2. 3.89. 4.06. 區段十二. 2.68. 3. 3.98. 區段三十五. 2.29. 3. 4.06. 區段十三. 3.96. 2.72. 2.78. 區段三十六. 3.02. 3. 2.81. 區段十四. 3.96. 2.56. 4.62. 區段三十七. 3.02. 2.94. 2.81. 區段十五. 6.41. 2.22. 13.32. 區段三十八. 3.27. 2.94. 3.16. 區段十六. 2.55. 2.21. 3.54. 區段三十九. 3.27. 2.79. 3.16. 區段十七. 2.73. 2.43. 3.54. 區段四十. 2.2. 2.79. 3.22. 區段十八. 2.73. 5.73. 3.94. 區段四十一. 2.05. 2.77. 3.22. 區段十九. 2.01. 5.73. 8.88. 區段四十二. 1.96. 2.78. 3.14. 區段二十. 2.01. 3.09. 8.88. 區段四十三. 1.96. 2.78. 3.02. 區段二十一. 2.41. 3.09. 3.11. 區段四十四. 2.17. 2.45. 3.02. 區段二十二. 2.67. 2.96. 4.1. 區段四十五. 2.17. 3.16. 2.83. 區段二十三. 2.67. 3.75. 4.1. 區段平均值. 3.15. 3.156. 4.147. 32.
(51) 第三章 計畫內容. 表 3-6. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 X 軸 軸向 0918_01X 0918_08X 0918_15X 0918_01X 0918_08X 0918_15X 區段. 區段一. 3.08. 2.33. 3.77. 區段二十四. 3.94. 4.75. 5.81. 區段二. 5.14. 5.07. 4.49. 區段二十五. 4.08. 3.99. 3.43. 區段三. 5.14. 5.07. 4.49. 區段二十六. 4.08. 9. 3.78. 區段四. 3.75. 4.77. 4.16. 區段二十七. 3.48. 3.24. 3.78. 區段五. 2.95. 4.77. 3.93. 區段二十八. 3.48. 5.47. 5.35. 區段六. 3.39. 4.41. 5.54. 區段二十九. 3.14. 5.47. 5.35. 區段七. 4.39. 4.41. 5.54. 區段三十. 3.31. 11.78. 2.99. 區段八. 4.39. 4.15. 4.98. 區段三十一. 2.79. 3.86. 5.22. 區段九. 2.94. 4.85. 4.98. 區段三十二. 2.77. 3.89. 5.22. 區段十. 3.56. 4.85. 3.81. 區段三十三. 2.81. 3.92. 3.95. 區段十一. 3.56. 3.23. 3.73. 區段三十四. 2.81. 5.71. 2.82. 區段十二. 3.32. 5.15. 3.73. 區段三十五. 3.08. 5.71. 3.03. 區段十三. 3.8. 5.15. 4.36. 區段三十六. 3.36. 3.72. 3.23. 區段十四. 3.8. 5.52. 4.36. 區段三十七. 3.36. 3.98. 3.23. 區段十五. 3.18. 5.52. 8.92. 區段三十八. 3.74. 3.98. 3.78. 區段十六. 3.58. 3.4. 5.14. 區段三十九. 3.74. 3.96. 3.78. 區段十七. 3.58. 5.67. 5.14. 區段四十. 3.92. 4.07. 3.2. 區段十八. 3.58. 5.67. 5.77. 區段四十一. 3.92. 4.06. 3.2. 區段十九. 3.06. 3.45. 5.77. 區段四十二. 2.82. 4.05. 3.17. 區段二十. 3.88. 4.09. 3.24. 區段四十三. 3.36. 4.05. 3.17. 區段二十一. 3.88. 8.26. 3.46. 區段四十四. 3.74. 3.86. 3.46. 區段二十二. 2.89. 8.26. 5.57. 區段四十五. 5.82. 3.86. 3.46. 區段二十三. 3.81. 4.75. 5.81. 區段平均值. 3.604. 4.87. 4.335. 33.
(52) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 表 3-7. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 X 軸 軸向 1023_01X 1023_08X 1023_15X 1023_01X 1023_08X 1023_15X 區段. 區段一. 3.93. 3.37. 5.12. 區段二十四. 3.62. 4.88. 4.53. 區段二. 3.93. 3.51. 5.12. 區段二十五. 3.92. 3.34. 4.6. 區段三. 3.86. 3.63. 4.99. 區段二十六. 3.92. 3.13. 4.59. 區段四. 3.99. 5.05. 4.67. 區段二十七. 3.74. 3.08. 4.89. 區段五. 4.07. 5.05. 4.92. 區段二十八. 3.81. 3.64. 4.89. 區段六. 4.04. 4.29. 4.96. 區段二十九. 3.81. 3.64. 4.74. 區段七. 4.04. 4.08. 4.96. 區段三十. 3.26. 8.68. 9.96. 區段八. 3.8. 4.52. 4.84. 區段三十一. 2.85. 2.95. 4.34. 區段九. 3.62. 5.52. 4.89. 區段三十二. 2.85. 5.77. 5.99. 區段十. 3.76. 3.61. 5.1. 區段三十三. 3.51. 6.09. 5.99. 區段十一. 3.76. 3.49. 5.1. 區段三十四. 3.55. 5.77. 4.68. 區段十二. 3.63. 3.49. 4.74. 區段三十五. 3.55. 7.42. 4.68. 區段十三. 3.63. 3.16. 4.63. 區段三十六. 4.08. 7.42. 4.57. 區段十四. 3.34. 3.88. 4.87. 區段三十七. 4.08. 5.87. 5.03. 區段十五. 3.5. 3.88. 4.87. 區段三十八. 3.56. 5.87. 5.03. 區段十六. 3.37. 3.67. 4.02. 區段三十九. 3.56. 5.57. 4.65. 區段十七. 3.37. 3.77. 4.02. 區段四十. 3. 4.98. 5.02. 區段十八. 3.69. 4.09. 4.04. 區段四十一. 3.4. 4.12. 5.02. 區段十九. 3.69. 4.09. 4.31. 區段四十二. 3.4. 3.4. 4.98. 區段二十. 3.75. 3.82. 4.68. 區段四十三. 2.68. 3.45. 4.23. 區段二十一. 3.91. 3.64. 4.68. 區段四十四. 3.59. 3.21. 4.08. 區段二十二. 3.91. 3.12. 3.7. 區段四十五. 5.41. 12.84. 4.73. 區段二十三. 3.66. 4.88. 4.53. 區段平均值. 3.675. 4.594. 4.866. 34.
(53) 第三章 計畫內容. 表 3-8. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Y 軸 軸向 0816_01Y 0816_08Y 0816_15Y 0816_01Y 0816_08Y 0816_15Y 區段. 區段一. 10.96. 10.35. 9.97. 區段二十四. 5.92. 6. 8.49. 區段二. 10.96. 10.72. 9.97. 區段二十五. 5.92. 11.63. 8.54. 區段三. 9.04. 10.72. 8.17. 區段二十六. 10.05. 11.63. 8.54. 區段四. 10.84. 8.23. 8.17. 區段二十七. 10.05. 11.21. 11.59. 區段五. 10.84. 7.71. 6.2. 區段二十八. 4.68. 11.21. 11.59. 區段六. 4.2. 7.38. 13.5. 區段二十九. 4.68. 4.34. 9.19. 區段七. 4.83. 12.38. 13.5. 區段三十. 2.52. 5.13. 5.09. 區段八. 8.51. 12.38. 7.39. 區段三十一. 3.1. 3.31. 3.4. 區段九. 9.42. 12.47. 7.39. 區段三十二. 3.1. 7.86. 7.3. 區段十. 9.42. 5.47. 3.2. 區段三十三. 3.03. 7.86. 7.3. 區段十一. 3.36. 5.47. 9.02. 區段三十四. 3.03. 7.16. 2.5. 區段十二. 3.83. 2.94. 9.38. 區段三十五. 3.34. 8.31. 3.31. 區段十三. 7.96. 4.7. 9.38. 區段三十六. 3.34. 8.31. 3.44. 區段十四. 7.96. 8.37. 6.51. 區段三十七. 6.75. 17.01. 6.83. 區段十五. 5.38. 12.29. 9.21. 區段三十八. 6.75. 17.01. 7.16. 區段十六. 8.16. 6.63. 3.55. 區段三十九. 3.58. 9.49. 7.16. 區段十七. 8.16. 6.63. 8.72. 區段四十. 5.75. 5.17. 3.86. 區段十八. 11.18. 5.67. 8.72. 區段四十一. 7.38. 5.17. 3.98. 區段十九. 11.18. 11.94. 6.83. 區段四十二. 7.38. 3.61. 7.46. 區段二十. 5.97. 11.94. 6.38. 區段四十三. 3.84. 6.89. 8.32. 區段二十一. 4.86. 6.32. 5.88. 區段四十四. 3.65. 6.89. 8.32. 區段二十二. 8.6. 5.68. 6.32. 區段四十五. 5.62. 4.75. 11.15. 區段二十三. 8.6. 5.68. 8.49. 區段平均值. 6.615. 8.267. 7.563. 35.
(54) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 表 3-9. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Y 軸 軸向 0901_01Y 0901_08Y 0901_15Y 0901_01Y 0901_08Y 0901_15Y 區段. 區段一. 3.25. 8.26. 10.4. 區段二十四. 15.41. 7.25. 9.18. 區段二. 3.76. 8.26. 10.4. 區段二十五. 15.41. 3.46. 9.18. 區段三. 3.76. 5.64. 8.65. 區段二十六. 13.45. 7.75. 4.61. 區段四. 3.52. 8.44. 4.71. 區段二十七. 4.09. 7.75. 4.81. 區段五. 4.03. 8.44. 4.71. 區段二十八. 5.91. 5.55. 8.26. 區段六. 4.03. 6.8. 8.8. 區段二十九. 5.91. 5.55. 15.09. 區段七. 3.74. 5.36. 23.69. 區段三十. 16.16. 9.81. 23.52. 區段八. 5.5. 3.76. 23.69. 區段三十一. 3.31. 9.72. 5.51. 區段九. 5.5. 4.13. 6.71. 區段三十二. 3.7. 9.72. 5.51. 區段十. 3.76. 5.64. 8.89. 區段三十三. 3.58. 3.23. 4.52. 區段十一. 9.88. 5.64. 9. 區段三十四. 4.49. 3.31. 4.52. 區段十二. 9.88. 4.51. 6.02. 區段三十五. 4.49. 3.99. 7.35. 區段十三. 6.63. 4.51. 4.9. 區段三十六. 6.52. 5.2. 7.35. 區段十四. 5.43. 4.75. 13.26. 區段三十七. 6.52. 5.77. 9. 區段十五. 23.87. 7.54. 28.84. 區段三十八. 3.43. 10.7. 9. 區段十六. 6.26. 2.48. 5.9. 區段三十九. 3.69. 10.7. 7.29. 區段十七. 6.26. 2.66. 10.96. 區段四十. 6.8. 3.47. 11.77. 區段十八. 6.06. 7.98. 10.96. 區段四十一. 6.8. 3.47. 11.97. 區段十九. 6.06. 7.98. 10.32. 區段四十二. 3.85. 4.6. 11.97. 區段二十. 5.15. 6.02. 4.04. 區段四十三. 3.46. 6.85. 4.32. 區段二十一. 10.72. 9.26. 5.33. 區段四十四. 4.6. 7.23. 4.62. 區段二十二. 10.72. 9.26. 7.86. 區段四十五. 4.6. 15.4. 7.9. 區段二十三. 3.93. 7.26. 7.86. 區段平均值. 6.619. 6.556. 9.403. 36.
(55) 第三章 計畫內容. 表 3-10. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Y 軸 軸向 0909_01Y 0909_08Y 0909_15Y 0909_01Y 0909_08Y 0909_15Y 區段. 區段一. 9.38. 7.96. 6.24. 區段二十四. 5.09. 8.36. 7.78. 區段二. 9.38. 7.96. 8.63. 區段二十五. 3.96. 10.64. 5.86. 區段三. 6.62. 2.9. 9.26. 區段二十六. 5.07. 10.64. 5.86. 區段四. 4.52. 10.95. 9.26. 區段二十七. 5.07. 7.8. 6.2. 區段五. 2.27. 10.95. 16.14. 區段二十八. 2.4. 7.8. 6.69. 區段六. 2.12. 9.35. 16.14. 區段二十九. 2.4. 6.66. 6.65. 區段七. 5.84. 9.5. 10. 區段三十. 5.81. 14.15. 32.4. 區段八. 5.84. 9.5. 10. 區段三十一. 1.73. 5.23. 2.29. 區段九. 4.11. 6.9. 9.5. 區段三十二. 3.07. 11.88. 2.99. 區段十. 4.11. 9.95. 13.12. 區段三十三. 5.53. 11.88. 2.99. 區段十一. 9.75. 10.4. 13.12. 區段三十四. 5.53. 8.79. 6.81. 區段十二. 9.75. 10.4. 12.42. 區段三十五. 4.28. 8.3. 6.81. 區段十三. 9.46. 6.63. 4.64. 區段三十六. 5.76. 9. 7.24. 區段十四. 9.46. 6.63. 11.13. 區段三十七. 5.76. 9. 7.24. 區段十五. 9.72. 15.23. 19.29. 區段三十八. 4.96. 8.67. 7.16. 區段十六. 6.87. 4. 14.97. 區段三十九. 6.85. 7.95. 7.16. 區段十七. 6.87. 5.75. 14.97. 區段四十. 6.85. 7.95. 11.47. 區段十八. 2.61. 13.91. 15.5. 區段四十一. 4.38. 3.29. 11.47. 區段十九. 4.41. 13.91. 22.4. 區段四十二. 2.95. 7.44. 7.18. 區段二十. 4.41. 8.41. 22.4. 區段四十三. 2.95. 7.44. 5.93. 區段二十一. 2.65. 8.41. 12.5. 區段四十四. 4.82. 7.17. 4.61. 區段二十二. 3.64. 6.23. 14.42. 區段四十五. 4.85. 14.88. 8.52. 區段二十三. 5.09. 8.36. 14.42. 區段平均值. 5.31. 8.869. 10.484. 37.
(56) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 表 3-11. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Y 軸 軸向 0918_01Y 0918_08Y 0918_15Y 0918_01Y 0918_08Y 0918_15Y 區段. 區段一. 3.38. 5.73. 5.35. 區段二十四. 4.08. 10.99. 17.76. 區段二. 17.1. 5.73. 11.13. 區段二十五. 6.43. 10.99. 5.25. 區段三. 17.1. 6.29. 11.13. 區段二十六. 5.86. 9. 14.09. 區段四. 10.93. 6.29. 9.21. 區段二十七. 8.14. 4.55. 14.09. 區段五. 10.93. 5.49. 9.21. 區段二十八. 8.14. 13.11. 16.97. 區段六. 10.85. 4.41. 16.47. 區段二十九. 7.55. 13.11. 16.97. 區段七. 14.47. 4.9. 14.47. 區段三十. 7.92. 25.19. 5.38. 區段八. 14.47. 4.85. 17.16. 區段三十一. 2.8. 9.3. 12.58. 區段九. 4.84. 4.91. 17.16. 區段三十二. 3.12. 9.64. 12.58. 區段十. 7.38. 4.71. 6.47. 區段三十三. 3.29. 9.64. 10.29. 區段十一. 8.6. 9.2. 8.6. 區段三十四. 3.78. 17.69. 8.01. 區段十二. 5.45. 7.75. 7.21. 區段三十五. 3.88. 17.69. 8.01. 區段十三. 11.14. 7.75. 4.34. 區段三十六. 3.88. 8.1. 8.01. 區段十四. 11.14. 5.21. 6.91. 區段三十七. 3.21. 12.61. 5.39. 區段十五. 4.63. 6.59. 17.72. 區段三十八. 4.47. 12.61. 5.22. 區段十六. 6.43. 4.76. 22.79. 區段三十九. 4.47. 11.64. 5.72. 區段十七. 6.43. 15.62. 22.79. 區段四十. 8.3. 12.85. 5.72. 區段十八. 4.11. 15.62. 14.1. 區段四十一. 9. 12.85. 7.79. 區段十九. 4.11. 8.91. 14.1. 區段四十二. 11.11. 8.11. 7.79. 區段二十. 8.87. 5.92. 7.29. 區段四十三. 11.11. 10.26. 5.99. 區段二十一. 8.87. 29.37. 9.51. 區段四十四. 7.04. 10.26. 5.99. 區段二十二. 3.06. 29.37. 12.7. 區段四十五. 16.79. 9.71. 4.15. 區段二十三. 3.58. 14.2. 17.76. 區段平均值. 7.605. 10.521. 10.829. 38.
(57) 第三章 計畫內容. 表 3-12. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Y 軸 軸向 1023_01Y 1023_08Y 1023_15Y 1023_01Y 1023_08Y 1023_15Y 區段. 區段一. 4.03. 4.24. 7.25. 區段二十四. 3.88. 13.17. 4.99. 區段二. 4.03. 5.61. 7.22. 區段二十五. 3.88. 8.05. 4.99. 區段三. 4.07. 6.97. 8. 區段二十六. 3.66. 3.18. 4.8. 區段四. 4.07. 14.81. 9.84. 區段二十七. 3.77. 4.27. 4.34. 區段五. 4.19. 14.81. 9.84. 區段二十八. 4.96. 4.27. 4.72. 區段六. 4.16. 5.65. 7.62. 區段二十九. 4.96. 3.93. 5.2. 區段七. 4.16. 8. 4.81. 區段三十. 3.44. 18.43. 13.3. 區段八. 3.9. 23.08. 6.89. 區段三十一. 2.97. 8.47. 4.85. 區段九. 3.7. 23.08. 8.17. 區段三十二. 4.03. 18.19. 16.11. 區段十. 4.06. 6.95. 8.17. 區段三十三. 4.03. 18.19. 16.11. 區段十一. 6.06. 4.51. 9.95. 區段三十四. 3.85. 8.69. 6.36. 區段十二. 6.06. 3.97. 9.95. 區段三十五. 3.85. 38.94. 11.28. 區段十三. 4.1. 6.6. 7.76. 區段三十六. 4.15. 38.94. 11.65. 區段十四. 3.51. 8.58. 7.76. 區段三十七. 4.15. 18.14. 11.65. 區段十五. 3.62. 8.58. 10.93. 區段三十八. 3.98. 18.14. 5.14. 區段十六. 3.76. 9.35. 3.83. 區段三十九. 3.3. 23.04. 5.14. 區段十七. 3.76. 9.35. 4.22. 區段四十. 5.18. 23.04. 4.9. 區段十八. 6.27. 5.67. 5.61. 區段四十一. 5.18. 21.01. 4.59. 區段十九. 6.27. 5.67. 5.61. 區段四十二. 5.09. 15.71. 5.55. 區段二十. 7.88. 6.13. 4.59. 區段四十三. 5.09. 15.71. 5.89. 區段二十一. 7.88. 6.13. 4.59. 區段四十四. 3.53. 6.9. 5.89. 區段二十二. 6.57. 4.79. 4.07. 區段四十五. 11.81. 36.05. 5.12. 區段二十三. 3.92. 13.17. 4.78. 區段平均值. 4.639. 12.67. 7.2. 39.
(58) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 表 3-13. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Z 軸 軸向 0816_01Z 0816_08Z 0816_15Z 0816_01Z 0816_08Z 0816_15Z 區段. 區段一. 3.22. 4.03. 3.37. 區段二十四. 3.27. 3.43. 7.18. 區段二. 3.24. 4.03. 3.59. 區段二十五. 4.6. 3.41. 3.41. 區段三. 3.24. 3.55. 5.35. 區段二十六. 4.6. 4.51. 2.87. 區段四. 2.89. 3.55. 5.35. 區段二十七. 3.72. 4.51. 3.08. 區段五. 2.89. 3.11. 3.69. 區段二十八. 3.72. 3.73. 3.29. 區段六. 3.45. 3.11. 4.54. 區段二十九. 2.96. 3.73. 3.29. 區段七. 3.45. 2.98. 4.54. 區段三十. 9.46. 7.95. 6.3. 區段八. 4.62. 2.98. 3.66. 區段三十一. 3.03. 3.42. 3.64. 區段九. 4.62. 2.69. 3.64. 區段三十二. 3.03. 3.49. 3.64. 區段十. 2.99. 2.81. 3.79. 區段三十三. 3.16. 3.49. 3.56. 區段十一. 2.61. 2.81. 3.79. 區段三十四. 3.16. 3.65. 2.49. 區段十二. 3.02. 2.93. 3.74. 區段三十五. 3.42. 4.26. 3.42. 區段十三. 3.03. 2.89. 3.77. 區段三十六. 3.42. 4.26. 3.42. 區段十四. 4.7. 2.89. 3.77. 區段三十七. 3.65. 3.8. 3.21. 區段十五. 14.02. 5.41. 11.5. 區段三十八. 3.65. 3.53. 2.95. 區段十六. 4.26. 2.39. 3.06. 區段三十九. 3.28. 3.51. 2.55. 區段十七. 4.26. 2.65. 3.41. 區段四十. 3.15. 3.51. 2.9. 區段十八. 5.22. 3.62. 3.41. 區段四十一. 3.14. 3.4. 3.35. 區段十九. 5.22. 3.92. 3.49. 區段四十二. 3.14. 3.59. 3.35. 區段二十. 3.16. 3.92. 3.49. 區段四十三. 2.83. 3.59. 4.48. 區段二十一. 3.5. 3.43. 3.17. 區段四十四. 2.86. 3.61. 4.48. 區段二十二. 3.53. 3.49. 3.17. 區段四十五. 3.72. 3.61. 3.27. 區段二十三. 3.54. 3.49. 7.18. 區段平均值. 3.903. 3.614. 3.968. 40.
(59) 第三章 計畫內容. 表 3-14. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Z 軸 軸向 0901_01Z 0901_08Z 0901_15Z 0901_01Z 0901_08Z 0901_15Z 區段. 區段一. 3.34. 2.86. 3.22. 區段二十四. 4.96. 3.27. 5.65. 區段二. 3.8. 3.52. 3.22. 區段二十五. 4.96. 3.57. 3.82. 區段三. 3.76. 3.99. 3.22. 區段二十六. 4.16. 3.57. 3.41. 區段四. 3.87. 3.99. 3.05. 區段二十七. 4.16. 2.91. 4.77. 區段五. 3.99. 4.44. 3.31. 區段二十八. 4.13. 3.24. 4.77. 區段六. 3.99. 4.56. 3.31. 區段二十九. 4.13. 2.91. 4.56. 區段七. 4.05. 4.56. 5.3. 區段三十. 3.98. 3.24. 3.56. 區段八. 4.1. 4.31. 5.3. 區段三十一. 3.36. 3.59. 3.49. 區段九. 4.02. 3.92. 3.7. 區段三十二. 3.79. 3.59. 3.49. 區段十. 4.02. 3.65. 2.82. 區段三十三. 3.82. 3.3. 2.67. 區段十一. 3.71. 3.91. 2.82. 區段三十四. 4.12. 3.59. 2.85. 區段十二. 4.06. 4.16. 2.8. 區段三十五. 4.12. 3.59. 2.85. 區段十三. 4.06. 4.16. 2.8. 區段三十六. 4.05. 3.5. 2.88. 區段十四. 3.94. 4.07. 3.86. 區段三十七. 3.67. 2.71. 3.35. 區段十五. 3.7. 3.95. 4.84. 區段三十八. 3.67. 3.54. 3.47. 區段十六. 3.94. 2.89. 3.12. 區段三十九. 4.03. 3.54. 3.56. 區段十七. 3.94. 2.89. 4.2. 區段四十. 4.17. 3.72. 3.56. 區段十八. 4.02. 2.86. 4.2. 區段四十一. 4.17. 3.72. 2.95. 區段十九. 4.02. 2.86. 3.29. 區段四十二. 3.92. 3.41. 2.89. 區段二十. 5.68. 2.87. 3.44. 區段四十三. 3.63. 3.47. 3.62. 區段二十一. 5.68. 2.74. 3.75. 區段四十四. 3.92. 3.47. 3.62. 區段二十二. 6.85. 3.32. 3.75. 區段四十五. 3.92. 3. 3.53. 區段二十三. 3.98. 3.32. 5.65. 區段平均值. 4.119. 3.516. 3.65. 41.
(60) 光學量測技術與光電元件應用於古蹟建築損傷即時監測系統建置示範計畫. 表 3-15. 軸向 區段. 戲臺－傅立葉頻率區段數值 Z 軸 軸向 0909_01Z 0909_08Z 0909_15Z 0909_01Z 0909_08Z 0909_15Z 區段. 區段一. 2.71. 2.96. 2.63. 區段二十四. 2.36. 5.49. 2.8. 區段二. 2.71. 2.96. 3.12. 區段二十五. 2.19. 5.49. 3.03. 區段三. 2.05. 2.89. 5.72. 區段二十六. 2.19. 3.14. 3.28. 區段四. 2.29. 2.88. 6.13. 區段二十七. 2.17. 3. 3.28. 區段五. 2.29. 3.02. 6.13. 區段二十八. 2.51. 3.07. 3.05. 區段六. 2.28. 3.01. 3.14. 區段二十九. 2.51. 3.14. 3.27. 區段七. 2.39. 3.25. 2.41. 區段三十. 2.58. 3.14. 6.13. 區段八. 2.39. 4.34. 4.79. 區段三十一. 1.9. 3.51. 3.25. 區段九. 5.39. 4.34. 4.79. 區段三十二. 2.05. 3.51. 3.25. 區段十. 5.39. 2.92. 2.56. 區段三十三. 2.05. 2.94. 2.97. 區段十一. 4.57. 3.41. 2.7. 區段三十四. 2.19. 3.08. 3.27. 區段十二. 4.57. 3.41. 3.03. 區段三十五. 2.51. 3.72. 3.66. 區段十三. 2.44. 3.29. 3.03. 區段三十六. 3.48. 3.72. 3.66. 區段十四. 2.44. 2.74. 2.16. 區段三十七. 3.48. 3.29. 3.14. 區段十五. 2.41. 8.99. 5.19. 區段三十八. 2.53. 3.29. 3.42. 區段十六. 2.75. 2.61. 2.7. 區段三十九. 2.53. 3.07. 3.78. 區段十七. 3. 2.73. 2.7. 區段四十. 2.49. 3.14. 3.78. 區段十八. 3. 2.74. 6.9. 區段四十一. 2.06. 3.07. 3.38. 區段十九. 2.31. 3.1. 6.9. 區段四十二. 2.16. 3.07. 3.38. 區段二十. 2.17. 3.1. 6.36. 區段四十三. 2.16. 2.9. 3.36. 區段二十一. 2.68. 2.99. 6.36. 區段四十四. 2.37. 3.24. 3.36. 區段二十二. 3.05. 2.99. 3.97. 區段四十五. 2.37. 6.23. 3.09. 區段二十三. 3.05. 2.73. 2.9. 區段平均值. 2.692. 3.458. 3.82. 42.
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