地震工程研究中，常使用單軸向或多自由度地震模擬振動台之實驗方法以觀察安裝於上待測試體之受震反應。地震模擬振動台藉由致動器推動剛性測試平台以重現地震歷時，並透過回授控制提升整體系統之穩定性及安全性。本中心目前使用美商MTS所提供之油壓驅動之地震模擬振動台及雙軸向試驗系統，以提供不同目的之實驗需求。 　　由於設備尚未正式啟用，MTS提供實驗平台之模擬器供操作者學習運行控制套裝軟體及熟悉訊號來源，減少實機操作時之不安定因素，然而模擬器終究與實機操作有所不同，操作者使用時應謹慎並再三確認參數是否恰當，否則憾事一旦發生便難以挽回。本報告紀錄如何利用模擬器進行調適及選擇參考歷時，並同步使用螢幕輸出示波器結果，透過軟體所附之頻率域分析功能，歷時特性也能及時掌控。期許使用者能更快掌握MTS產品之使用訣竅，並能有更進一步之發現。

地震工程研究中，常使用地震模擬振動台之實驗方法，以觀察安裝於振動台上待測試體之受震反應。地震模擬振動台藉由致動器推動剛性測試平台以重現地震位移歷時，然而因為振動台之衝程限制，常無法重現部分高樓層樓版反應或長週期地震歷時。本研究在不改變既有振動台容量之前提下，以一組被動轉移裝置，配合線性及非線性控制器之分析與設計，得以在轉移裝置上獲得較原振動台更大之總衝程，重現高樓層之樓版反應歷時。 　　線性控制器包括傳統的比例-積分-微分控制器、開迴路前饋控制器以及閉迴路線性二次高斯控制器，此外由於使用摩擦單擺系統做為被動轉移裝置，其阻尼比隨系統狀態之不同而變化，造成線性控制器之性能表現不佳，因此考慮阻尼比對控制器穩定性及系統表現之影響。本研究利用力平衡及庫倫摩擦理論建立運動方程式，得到非線性模型，再以該模型進行非線性控制器的設計，包含適應性前饋控制、增益補償法及ξ-scheduling方法。 　　本研究以一幢位於高雄市34層樓的鋼構造建築為例，使用所建之實驗技術重現該建築頂樓樓板之受震反應歷時，並使用正弦週期掃頻評估安裝控制器之效果，實驗結果可應用於不同尺度之地震模擬振動台，做為重現高樓層樓版反應或長週期地震歷時方法之重要參考。

地震模擬振動台被廣泛使用於重現地震歷時，由一支或數支油壓伺服致動器、一座剛性測試平台、數組油壓動力泵、一組數位控制器，以及相關之量測儀器與訊號線等所組成。藉由油壓伺服致動器推動剛性測試平台，可將地震加速度歷時傳至錨定於剛性測試平台上的試體，並經由安裝的量測儀器即時集錄結構物的動力反應。然而傳統的比例-積分-微分控制難以完美重現目標加速度歷時，因此提升振動台之加速度性能有其必要性及發展性。本研究首先識別包含試體之振動台測試系統動力反應之模型，根據此模型設計前饋及回饋控制器，最後分別從時域及頻率域分析控制器對地震模擬振動台加速度性能提升之結果。

即時複合試驗結合了數值模擬與結構試驗兩種方法，基本原理與擬動態試驗相同，唯一不同的地方為此方法並不放慢實驗速度，試體在即時的狀態下運動，在數值模型取得試體反應後即運算出下一個步階位移，並驅動致動器施加目標位移於試體上，反覆進行至試驗結束。此方法可真實反應速度相依型構件在全結構下的真實受震行為。然而系統的時間延遲、致動器控制的精確度、試體與數值模型傳遞資料所需的時間，以及數值方法的運算速度與收斂性能等，皆為影響試驗結果的正確性，亦為相關研究人員極欲解決的問題。 本研究發展二階相位補償器以補償系統延遲，視為獨立於油壓致動系統的外迴圈控制器，並使用了適性控制理論，使此二階補償器能在實驗過程中自動調整其延遲常數，達成有效且即時的延遲補償。此外，為了修正量測位移與目標位移造成的誤差所導致的系統不平衡等效外力，本研究提出了補償恢復力器將此外力於下一個積分步進行修正。 本研究進行了數個即時複合試驗。應用於速度不相依型與速度相依型試體，實驗結果證明，本研究所提出的油壓致動器補償法，能夠得到穩定且準確的即時複合試驗結果。最後，為了更進一步改善致動器控制的精確度，本研究將適性控制理論應用於前饋與回饋控制器方法上，並以一個九層樓的抗彎構架進行即時複合試驗，其控制各樓層加速度反應的磁流變阻尼器由實驗即時控制並量測所得。實驗結果證明藉由適性控制理論的應用，改善了既有的前饋與回饋控制器方法，並提升了即時複合試驗結果的正確性。 此研究所開發的即時複合試驗技術，除了可提供國內研究人員進行地震工程研究的一種新方法，更可節省試體製作的成本，對於節能減碳與永續發展，有莫大的助益。

國內外研究結果顯示，採用碳纖維強化高分子複合材料(CFRP)包覆補強鋼筋混凝土梁之剪力強度時，常因介面剝落(Debonding)破壞造成補強失敗，本研究針對此缺點提出以碳纖維包覆配合所研發之碳纖維錨栓(CFRP Anchor)之補強工法，讓鋼筋混凝土梁在不改變維持原外觀下，所包覆之碳纖維貼片得以充份發揮其材料強度。本研究針對剪力強度不足之老舊鋼筋混凝土梁構件進行耐震補強試驗，採用四點式載重試驗法，以單向加載方式進行試驗，實尺寸RC梁試體之箍筋配置依舊規範進行配置，無法滿足現行規範之耐震特別規定要求，試驗共製作六座試體進行補強試驗，規劃一組為標準試體，預期之破壞模式為剪力破壞；補強試體共計五座，全部用U形包覆方式，一組採用U形包覆不加任何錨定預期產生剝落破壞，另一組額外採用國內工程使用的化學錨栓進行碳纖維貼片錨定，另三組則採用碳纖維錨栓進行碳纖維貼片與原RC梁間之錨定。試驗過程中除使用傳統量測外，亦使用影像量測技術進行梁試體大範圍位移場及應變場量測。試驗結果顯示，標準試體如預期為非韌性之剪力破壞，碳纖維貼片U形包覆補強試體亦証實因介面剝落破壞於小位移時即發生而使補強材未能發展出其材料強度；於樓板底部使用鋼條配合化學錨栓錨定並無法有效增加介面強度，因此其破壞仍為剪力造成貼片剝落破壞，但韌性表現有所提升；採用碳纖維貼片U形包覆配合碳纖維錨栓使用之補強試體，確實有效提高介面強度，避免介面剝離之發生，而使試體發展出良好的韌性行為，大量提升梁構件之韌性能力，破壞模式也由剪力破壞轉變為撓曲破壞，本研究所發展之碳纖維包覆暨碳纖維錨栓補強工法與設計理論之合理性與實用性也因此獲得証實。而經比較傳統量測與影像量測之量測結果發現，於碳纖維剝落破壞前，碳纖維表面應變量測值接近，顯示影像量測技術之準確性，且影像量測尚可以獲得大範圍平面應變場變化情形。

台灣地區地震頻繁，建築結構因地震而毀損崩塌時由所聞，因此現今 國內建築規範要求新建建築之RC 柱結構內部需配置高量橫向圍束鋼筋使 結構具備足夠耐震性；老舊RC 建築則須經由耐震補強以確保建築結構於震 災發生時能發揮足量韌性與消能能力；面外包覆鋼板或複合材料(FRP)具備 施工簡易、快速，且不影響原結構動線規劃與外貌等優點，為目前廣泛應 用之結構補強方法；過去研究顯示，面外包覆結構補強工法對矩形柱結構 之結構補強效果低於圓形柱結構，原因在於面外包覆無法提供矩形柱之柱 面有效圍束，且角隅區易發生應力集中現象而造成補強材料損傷，同時， 過去研究顯示矩形柱補強時搭配錨定機制可改善上述缺失。 本文探討碳纖維材料面外包覆補強矩形柱，藉由所研發之纖維錨栓 (FRP Anchor)改善碳纖維面外包覆補強矩形柱效果，由實尺寸RC 柱單向度 軸壓試驗量化FRP Anchor 對RC 柱圍束補強之功效；對鋼板材料面外包覆 補強，則嘗試以化學錨栓(Adhesive Anchor)、八角形包覆等方法進行補強。 試驗規劃不同圍束量與錨栓用量之補強柱試體，結果顯示，FRP Anchor 可 提供RC 柱有效圍束效果，改善碳纖維矩形包覆之缺失、延緩碳纖維破壞時 間；對柱軸向壓力強度而言，圍束補強可有效提升其強度，但設計更高量 之圍束補強，對強度提升之效果也隨之減少；對軸向壓縮應變而言，則可 有效予極限應變量提升。鋼板補強試體在RC 柱定義強度衰減至70%為破 壞後，仍能持續維持一定量之抗壓強度，發展較大之塑性變形，由破壞模 式觀察，3mm 矩形鋼板補強破壞模式為柱邊面外鼓出造成焊道開裂，6mm 矩形鋼板補強則為角隅開裂控制其破壞行為，而3mm 八角形鋼板包覆表現 出最佳之強度與變形能力。本文數值分析藉由量化錨栓之圍束強度，參考 Mander 圍束混凝土理論之有效圍束效果，利用數值模擬RC 柱受軸向壓力 之行為與反應，得到良好之分析結果。

碳纖維強化高分子複合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer、簡稱CFRP）具備高拉力強度、高耐久性和不改變補強構件外觀等優點，為近年來廣泛應用之結構補強材料，然而過去研究成果顯示，若RC柱尺寸過大，將無法提供有效圍束而發生面外鼓出現象影響補強效果，因此本研究提出以碳纖維包覆配合使用所研發之碳纖維錨栓(CFRP Anchor)補強工法以克服此缺點。 本研究試驗針對承受雙曲率彎矩和軸向壓力之老舊建築RC柱構件進行補強研究，箍筋少量配置且無法滿足現行規範之耐震特別規定要求；五組試體分兩類進行補強，第一類兩組試體為碳纖維包覆和碳纖維包覆搭配碳纖維錨栓補強試體剪力與韌性，第二類兩組試體為雙向碳纖維包覆搭配碳纖維錨栓補強剪力、韌性和彎矩強度，另規劃一組為標準試體，試驗方式為對試體反覆側向加載，並形成上下等值之雙曲率彎矩，並對試體施加高軸向壓力。 試驗結果標準試體如一般老舊建築柱為脆性撓剪破壞；第一類針對剪力強度與韌性能力進行補強之試體試驗結果顯示碳纖維包覆配合使用碳纖維錨栓之補強工法，可提升補強柱構件韌性與消能能力，延後碳纖維貼片斷裂發生時機，並改善碳纖維非預警性炸開之破壞模式；第二類針對剪力強度、韌性及彎矩強度補強試體試驗結果顯示，補強試體初始勁度有所提升，但因試驗過程中發生縱向碳纖維和基礎鍊結之碳纖維錨栓斷裂而使彎矩強度無法提升至設計目標。 本研究發展之碳纖維包覆暨碳纖維錨栓補強工法、設計理論與碳纖維錨栓設計和製作方法已經大尺寸補強試驗證實其合理性與實用性，可供工程實務設計參考與使用。

許多校舍與騎樓式建築於921集集地震中發生嚴重的損壞，於諸多原因中，底層柱構件發生破壞為造成嚴重破壞的主要原因之一，底層柱構件通常承受較大之軸壓力與彎矩，在地震力作用下，可能產生柱構件潰散或彎矩破壞外，亦可能因短柱效應而發生剪力破壞，進而造成整棟建築結構之嚴重損傷。本研究針對此類鋼筋混凝土柱構件進行構件行為與耐震補強研究，採用國內業界常使用之碳纖維包覆補強，以及國家地震工程研究中心研發之八角形鋼板包覆補強等方法進行試驗以驗証其補強效果，而所得試驗結果亦可檢驗與修正現有之補強分析與設計方法。此外，本研究使用自行製作之碳纖維錨栓，可有效地改善傳統碳纖維補強之耐震行為。同時，本計劃與日本琉球大學進行研究合作，引進日本學者所研發之預力鋼棒補強方法，藉由學術合作與交流，以提升國內補強技術。

預力預鑄梁柱結構系統，使用無握裹預力鋼腱貫穿梁而連結柱，在地震過後利用預力鋼腱的預力作用，使構架回到原來的位置(Self-centering)，並可以降低地震後結構的殘餘變位。但是應用於實際結構時，剛性樓板勢必降低梁柱界面開口。因此，有必要針對樓板傳力機制進行研究。 本文為探討預力預鑄混凝土立體構架在雙向載重下之樓板傳力機制。建造一組單跨單層含樓板梁柱之立體構架，包含4根柱、4根梁以及2塊裝組合樓板。4根柱及2根梁分為兩組平面構架，即重力構架和預力構架。為了模擬真實地震力作用，力量加載由重力構架作雙向加載，經由2塊裝樓板和2根橫向梁，將地震力傳遞至預力構架。樓版及橫向梁皆施加預力，具有自回位之功能，同時不會影響預力構架梁柱接頭界面之開啟。 主要研究參數為兩塊裝樓板及橫向梁的預力變化對其傳力行為研究，並探討立體構架在雙向載重下之耐震行為。實驗結果顯示此結構系統在雙向載重下都能維持彈性關係只有微細裂縫，同時結構具有自回位的功能。

本文簡介本中心開發的網路實驗平台ISEE之擴充，與其應用於我國與加拿大網路合作式橋樑實驗。本實驗利用網路擬動態實驗技術，模擬一座中空鋼管混凝土橋樑系統承受不同地震力的動態反應。橋樑系統的其中三個縮尺橋柱試體分別置於本中心、國立臺灣大學、加拿大Carleton大學實驗室，而其餘結構體與整體動態反應則由修改過的OpenSees或PISA3D擬動態數值分析引擎即時地計算。本實驗利用ISEE平台，整合三地的實驗軟硬設備，並即時播放實驗畫面、橋樑動態反應與數值/實驗數據比較。本實驗一方面完成全世界最大的中空鋼管混凝土橋柱實驗，並藉由此合作實驗之事前準備工作，進一步強化與加拿大Carleton大學的合作實驗能力，驗證ISEE平台的跨國合作實驗能力。本報告僅介紹與本實驗相關的網路平台架構與軟體與性能測試，對於本實驗之中空鋼管混凝土橋柱實驗結果與數值模擬，請參考Lin 等人(2007)與Tsai等人(2006)等文章。

國家地震工程研究中心已與美日兩國合作，定於民國九十一年共同進行實尺寸鋼筋混凝土柱接鋼梁（簡稱RCS）構架之耐震試驗研究，此構架乃為含樓板之三層樓三跨度鋼筋混凝土柱與鋼梁複合構造。本研究針對此三層樓構造，進行子結構反覆循環載重試驗，以作為中美日合作計畫之先期研究。試驗項目包括一樓實尺寸RC 柱與基礎接合續接位置行為研究（簡稱FF 系列）、一樓0.52 比例縮尺寸RC 柱在不同軸力效應下之行為研究（簡稱FR 系列）以及頂層樓實尺寸梁柱接頭錨定行為研究（簡稱R 系列）。 試驗結果顯示，FF 系列試體在基礎面上1m 處續接之試體行為反應較好；FR 系列試體軸力較大者其極限強度也較大，受高軸力試體的破壞模式為柱底之壓力破壞，有別於一般低軸力下之撓曲破壞；R 系列試體柱主筋焊接於錨定鋼板之鋼筋應可發展出理想之握裹強度，試驗証實不須為了發展延伸長度而使頂層柱作額外之突出段。此外，本研究採用斷面分析法分析FF 系列與FR 系列之行為，其中鋼筋應力應變關係考慮低反覆疲勞破壞和軟化分枝模型，混凝土應力應變關係採用Mander 圍束混凝土應力應變曲線，利用平面保持平面求得彎矩曲率關係，再以彎矩面積法求取柱頂側力和位移關係。R 系列試體採用本研究推導之變形模型分離柱頂總位移之各項變形分量，包括柱變形、鋼梁變形、交會區承壓變形與交會區剪力變形，分析結果顯示柱頂總位移之主要分量皆來自於鋼梁變形。最後本研究以非線性分析軟體PISA2D建立三層樓RCS 構架之分析模型，配合本試驗研究之模擬結果，以適當的有限元素與降伏規則進行RCS 構架之側推分析、反覆循環載重行為分析以及動力分析，以為將來三層樓RCS 構架之試驗做完善準備。