複合實驗(hybrid testing)技術之發展於國內外地震工程研究領域日顯重要，因為其可提供地震工程研究者相較於振動台實驗與往復載重實驗更為經濟、省時且接近真實地震行為之實驗平台。複合實驗技術平台種類繁多，大致可分為即時複合實驗(Real-time hybrid testing)與擬動態複合實驗(Peudo-dynamic hybrid testing)，本文所介紹之開放式複合實驗技術屬於後者。本文主要介紹有限元素軟體OpenSees搭配中介軟體OpenFresco連接控制軟體MTS CSIC之複合實驗架構，其中OpenSees與OpenFresco皆為柏克萊加州大學PEER地震工程研究中心所開發之開放式程式。透過本文之說明，讀者可了解以下內容：(1)如何以OpenFresco於相同及不同場域進行子結構耦合運算。(2)如何以OpenFresco搭配MTS CSIC進行二維、三維線性模型及三維非線性模型之擬動態複合實驗。(3)如何於複合實驗前以數值模擬之方式進行複合模型正確性驗證。(4)於反力牆進行複合實驗時須執行之相關標準作業程序(SOP)，以確保實驗之安全。透過本文對OpenFresco操作與應用的詳細介紹，期能幫助讀者系統化地理解OpenFresco的運作方式，並在實際應用中取得更好的效果。因此對於從事地震工程實驗研究者而言，具重要參考價值。

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控制軟體計算伺服閥命令，再透過致動器推動剛性平台以重現地震位移歷時，基於目的不同，致動器與空間配置多有變化。本研究標的為位於國家地震中心台南實驗室之關鍵零組件測試系統，利用數學方法探討史都華式平台之力學特性。 振動台系統由數支致動器推動並以萬象接頭連接強力地板與剛性平台，使剛性平台擁有六自由度作動之能力。對於非正交型配置之振動台而言，無法直接量測檯面作動，因此需要利用空間幾何資訊來進行運算，然而其反轉換卻無法獲得解析解，因此需要透過牛頓法迭代來求解，本研究將推導如何利用空間資訊來獲取旋轉矩陣，並推導從檯面資訊轉換至致動器資訊之順向函數關係；以及求得順向函數關係之雅各賓矩陣以利牛頓法迭代之進行，即逆向函數關係之求解流程。 另外為了確保資訊的冗餘度以及可交互驗證，必須明確了解MTS所提供控制器如何進行運算。其中包含訊號方塊圖中將原始訊號進行處理得到控制軟體所使用之位移、速度與加速度命令。因此本研究探討469D如何將巴特沃斯濾波器離散化，並比較469D所使用之離散律與傳統零階保持之不同處為何，最後利用訊號處理方法分析469D所生成之白雜訊歷時特性，以利後續識別進行。 最後分別利用白雜訊與三角波歷激發系統，量取檯面加速度與位移反應，比較SolidWork模型與實際識別所得靜態與動態質量之不同，以及利用Bouc-Wen模型識別致動器阻尼力，識別所得之參數可用於未來MAST系統動態模擬與開發控制律之參考。

雙軸向動態測試系統(Bi-axial testing system，BATS)為國家地震工程研究中心台南實驗室的主要設施之一，其在水平向具有施加高速長衝程之能力，於垂直向則可施加1000噸以上之動態軸壓力。因此BATS非常適合用於開發足尺隔震結構之雙軸向即時複合實驗技術，以測試足尺隔震支承之減震效能。本文旨在利用BATS建置一可測試各類足尺隔震支承的即時複合實驗平台，並以足尺高阻尼橡膠隔震支承作為實驗案例，進行隔震結構即時複合實驗，以驗證本文所建置之BATS雙軸向即時複合實驗平台的可行性。 為了達成以上目的，本文首先為BATS建立了一套即時複合實驗標準作業程序(SOP)，以便未來進行相關實驗時可據以遵循，避免發生安全之疑慮。再者，因BATS目前並無直接量測足尺隔震支承試體水平力之感測設備，因此本文發展了BATS即時動態間接量測能力，以便在即時複合實驗中回授試體力以即時運算數值子結構之反應，並驗證了此方法的正確性。本文介紹了複合實驗平台建置的過程，並使用一高阻尼橡膠支承隔震結構案例進行實驗，以為此平台進行驗證。應用案例中選擇兩種不同週期的上部結構，並使用了二種不同的外部控制器(類比與數位控制器)進行實驗。由各測試結果顯示，無論何種控制器對即時複合實驗的結果差異並無顯著影響，且不同的上構週期皆可獲得預期之實驗結果，以此驗證此測試平台的可行性。

雙軸向動態測試系統(Bi-axial testing system，BATS)為國家地震工程研究中心台南實驗室的主要設施之一。BATS 為一高性能的試驗系統，可滿足高速和長衝程測試的需求。為因應台南實驗室利用此一主力設備發展先進地震工程實驗技術之目標，本文主要目的有二：一為建立 BATS 於外部控制時之標準作業程序(SOP)；二為對BATS 進行一系列動態測試及識別，以記錄其動態性能與轉換函數。目的一乃由於外部控制能力為發展 BATS 先進實驗技術之基礎，本文建立了一套外部控制的標準作業流程(SOP)，以確保 BATS 由外部輸入控制訊號時之安全性與穩定性。而對於目的二，本文乃透過動力測試方法，以識別 BATS 於水平位移控制與垂直力控制下之控制雜訊、系統轉換函數(transfer functions)及控制時間延遲(time delay)等特性。 測試方式分為採用 BATS 內建控制器與外部控制器下之測試，其中外部控制則又分為採用類比控制系統(使用 dSPACE 之 MicroLabBox)與採用數位控制系統(使用x-PC real-time target machine 與 SCRAMNet 卡)二種方法進行比較。測試結果顯示，在未使用補償器(compensator)之條件下，BATS 採用外部控制器與內建控制器時之動態性能及轉換函數趨勢大致相同，且使用外部控制器時，時間延遲效應並未明顯增加。而採用數位或類比外部控制器時之系統轉換函數差異亦不大，惟採用數位控制器時的雜訊略小於類比控制器者。

開放式地震工程模擬系統OpenSees (Open System for Earthquake Engineering Simulation)為開放式程式碼之有限元素結構分析軟體，常用以模擬結構受地震或動態外力作用下之反應。該軟體亦於複合實驗技術 (hybrid testing) 程式應用中扮演重要之角色。然而，OpenSees雖然是廣為應用之結構分析軟體，但其在建立結構分析模型時卻較一般商用軟體複雜，因其係以Tcl (Tool Command Langue) 程式語言之方式撰寫。因此，為使讀者易於了解與操作，本文除了介紹OpenSees之基本指令外，亦將介紹其圖型化介面軟體STKO (Scientific Toolkit for OpenSees) 之操作方式，並以線性及非線性結構分析等範例，由簡入深地逐一示範OpenSees之建模與分析步驟。透過本文之說明，讀者可了解以下內容：(1)如何以OpenSees建立線性結構數值模型，並進行線性結構之靜力及動力分析。(2)如何以ModIMK塑鉸背骨曲線模型並配合Peak-oriented遲滯迴圈模型，以建立含塑鉸之OpenSees非線性結構數值模型。(3)如何以圖型介面前處理軟體STKO建立OpenSees非線性結構數學模型，並進行側推分析與非線性動力分析。(4)了解前處理軟體STKO所輸出之OpenSees Tcl程式腳本內容，日後可與OpenFresco結合，以建立複合實驗用之結構數學模型。

近年國家地震工程研究中心（NCREE）於其臺南實驗室建造「高速長衝程地震模擬振動台系統」，此系統乃針對台灣地震頻繁且斷層密布之地理環境所建置，可用以模擬具有長週期脈衝特性之近斷層震波。而此大型振動台系統由於其最大酬載(payload)可達250公噸，為減少實驗時之外傳振動量，該振動台系統之下方設有浮式基礎 (floating foundation)，以阻隔及吸收振動台之振動能量。該浮式基礎係由一座反力質塊(重4000公噸)、120組三維空氣彈簧與192支液流阻尼器所組成。因此，浮式基礎本身即為一動力系統，其動力特性將與振動台產生互制效應，可能影響振動台之控制效能。因此，了解浮式基礎之動力特性與評估減震性能即為本文所關切之議題。而由於包含浮式基礎之振動台系統十分複雜，不易以解析方式建立詳細而完整之數值模型以預測其動力反應特性，因此，本文選擇以動力實驗實測方式進行研究。本文主要目的有二：(1)利用振動台浮式基礎之動力實測數據，並藉由系統識別方法推估浮式基礎於各個方向之自振頻率、阻尼比及振形等動力參數。(2)以動力實驗數據與一簡化之浮式基礎數學模型推估簡化模型中之主要系統參數，如此即可建構浮式基礎系統受振動台內部激振與外部地震力激作用下之線性狀態空間模型，最後再使用此數學模型探討其理論減震效能。 針對目的一，系統識別實驗結果顯示，浮式基礎之水平X向共振頻率約為0.8Hz，阻尼比約為12%；水平Y向共振頻率約為0.9Hz，阻尼比約為13%；垂直Z向共振頻率約為1Hz，阻尼比約為13%。而針對目的二，利用簡化模型數值模擬結果顯示，在內部振動台激振下，浮式基礎對外傳加速度之減振效果優，但外傳作用力之減振效果則不盡理想。而在考慮外部強震作用下，反力質塊容易超過連接元件(阻尼器與空氣彈簧)之工作位移限制，故強烈地震來襲後，可能要巡視檢查浮式基礎之妥善性。

財團法人國家實驗研究院國家地震工程研究中心臺南實驗室設有(8m x 8m)高速長衝程地震模擬振動台系統，本文擬以實測資料探討振動台系統之動力特性，並完整記錄此系統新設時之動態特性及參數，以為未來發展地震工程新技術做準備。為達此目的，本文利用動力實驗所得數據與系統識別方法識別振動台系統之6x6個轉換函數。由所識別之轉換函數可知，振動台X水平向與Y轉動向明顯耦合，Y水平向則與X轉動向明顯耦合。當激振頻率落在20 Hz~30 Hz間，振動台平移Z向(垂直向)及轉動X、Y向性能衰減，需進行控制補償，而頻率於30 Hz後振動台性能恢復，X、Y平移向及Z轉動向此現象較不明顯。再者，本文進一步透過所識別之轉換函數，建立一振動台系統數值模擬程式，以此程式可用以預估振動台於不同激振指令下之振動反應，經由比對實測與模擬結果可知，本文數值模擬程式於模擬振動台X、Y、Z平移向之加速度反應結果極佳，但轉動向模擬結果尚有改善空間。 再者，本文另一個測試目的為由原控制系統控制(內部控制)改由外部控制器(TeraSoft Micro-Box 2000)對振動台輸入激振之類比訊號，並量測此外部控制器控制下振動台動力行為，接著比較相同震波作用時兩控制系統間振動台反應之差異。以TeraSoft Micro-Box 2000作為外部控制器進行外部控制實驗時，可聽見高頻噪訊，可知外部控制時易受高頻雜訊影響。基於量測到之振動台反應歷時可發現，外部控制時雖有雜訊影響，但振動台所產生之震波與原控制系統控制時所產生之震波大致上極為相近。