實驗成果
反力牆系統 |
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實驗名稱 | 新世代鋼結構耐震性能提升設計研發及驗證-挫屈束制斜撐鋼構架之鋼柱於高軸力及近斷層載重下的耐震研究 | ||
人員/單位 | 周中哲/台灣大學土木系 | ||
期間 | 2022/7/1~2022/8/24 | ||
簡介 |
本計畫為三年期(2020~2023)整合型計畫(新世代鋼結構耐震性能提升設計研發及驗證)之子計畫,本年度預計進行三層樓構架之鋼柱於振動台試驗行為研究,藉前一年度二層樓構架的研究成果,結合三層樓構架的動力歷時分析,探討銲接箱型柱的耐震能力。因本計畫與University of California San Diego(UCSD),University of Texas at Arlington(UTA)國際合作,其中包括樓板與構架分離之消能機制相關試驗,將於三層樓構架試驗前,先進行一層樓試驗,內容為設置預鑄樓板於構架中,並使用消能裝置與構架相連;待該試驗完畢,並確定其功效後,再進行三層樓構架之振動台試驗。 |
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實驗名稱 | 新世代鋼結構耐震性能提升設計研發及驗證-挫屈束制斜撐鋼構架之鋼柱於高軸力及近斷層載重下的耐震研究 | ||
人員/單位 | 周中哲/台灣大學土木系 | ||
期間 | 2021/12/20~2022/3/31 | ||
簡介 |
本研究預計做4組空心箱型鋼柱(HBC)以及4組H型鋼柱(HC)(UCSD)試體放入子構架中,於固定軸力下進行反覆側向載重,觀察在不同軸力下整體構架與各桿件的行為。 |
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實驗名稱 | 含剪力鋼板之連接梁耐震性能研究 | ||
人員/單位 | 林敏郎/國震中心建物組 | ||
期間 | 2021/7/6~2021/7/16 | ||
簡介 |
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實驗名稱 | 耐震建築結構之震後損傷定量與快速復原技術研究--具韌性配筋梁構件之震後損傷評估與修復方法研究(總計畫及子計畫一)(I) | ||
人員/單位 | 邱建國/台灣科技大學營建系 | ||
期間 | 2023/3/17~2023/6/30 | ||
簡介 |
目前針對受損混凝土構件有發展出許多的修復方法,然對震損構件進行修復後其耐震能力是否能復原到規範要求亦未有相關研究可供參考。目前具耐震設計結構多為弱柱強梁之型式,在地震力作用下梁構件將先產生塑鉸及發生破壞,故本研究之目的在於對採用韌性配筋(符合現行耐震設計規範)之RC梁構件進行損傷等級、耐震性能折減因子之研究據以發展震後具耐震設計建築物耐震性能的初步與詳細評估方法,並透過混凝土構件的修復技術,以驗證不同修復方式對建築物耐震能力所能復原之效益。此一研究有助於日後城市韌性之提升,符合永續環境之目標。 |
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實驗名稱 | 鋼橋墩耐震性能評估與補強效益分析 | ||
人員/單位 | 洪曉慧/國震中心橋梁組 | ||
期間 | 2022/11/10~2022/12/9 | ||
簡介 |
921地震後,國道高速公路局、公路總局及各縣市政府等橋梁主管機關皆針對國內既有橋梁進行橋梁耐震性能評估與補強,其中對於鋼筋混凝土橋墩之耐震評估與補強,國內、外皆有眾多相關研究或規定可供參考,故可進行有效且實務的橋墩補強設計和施工,惟對於鋼構橋墩耐震性能評估與補強方面,由於國內相關試驗報告尚屬缺乏,也較無明確研究案例可循,所以大多參考日本的案例和研究,但事實上鋼構橋墩的耐震性能和施工細節息息相關,國外的研究成果不見得適用於國內工程環境。另一方面,鋼構橋墩由於具有重量輕、強度高、韌性佳、製作加工容易、施工工期短等優點,國內很多高架橋梁皆採用鋼構橋墩,尤其是市區高架橋,鋼構橋墩的比例更高於鋼筋混凝土橋墩,所以本土化鋼橋墩耐震性能研究刻不容緩。有鑑於此,本計畫擬針對國內常見型式之鋼橋墩耐震性能進行研究,研究過程首將徵詢實務設計顧問公司所遭遇之困難,同時查詢國際間執行方式或參考文獻,建立本土化鋼橋墩塑鉸性質設定方式,鋼橋墩耐震評估方法,並進一步研發鋼橋墩可行之耐震補強工法,以及所提補強方式之耐震評估方式,此外,也將透過鋼橋墩相關試驗,驗證研擬工法及評估方法之準確性。研發成果將可提供實務設計公司參考,並得積極推廣於各公路橋梁管養單位,俾利橫向連結產官學研共同認知,完成國內公路鋼橋耐震能力提升工作,延長鋼橋全生命週期壽命之目的。 |
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實驗名稱 | 梁腹增設摩阻型高強度螺栓接合提升既有鋼梁柱接頭變形能力之可行性研究(I) | ||
人員/單位 | 張惠雲/高雄大學土木與環境工程學系 | ||
期間 | 2020/10/8~2020/11/13 | ||
簡介 |
本研究預計進行三組實尺寸鋼骨梁柱接頭試驗,分別針對無減弱或鋼梁腹進行減弱並配合摩阻型螺栓之梁柱接頭進行耐震性能試驗,其試驗加載歷程為參照AISC 341-16規範中的梁柱接合加載協議。 |
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實驗名稱 | 剛度不規則中高層RC結構地震破壞機理和抗震性能提升研究(2/3) | ||
人員/單位 | 黃昭勳/台北科技大學士木系 | ||
期間 | 2023/2/23~2023/5/15 | ||
簡介 |
有鑒於台灣地區中高層建築物在歷次地震中屢因底層結構破壞而倒塌,政府近年來積極鼓勵既有中高層建築物進行耐震補強。其中公有建築物在補強方面已有相當成效,私有建築物則因法規(容積率)、工程經費、及所有權人無法達成共識等因素導致補強難以推動。為降低建築物在短期內可能發生的地震中之倒塌風險,內政部乃聯合國家地震工程研究中心針對老舊之中高層建築物提出所謂「階段性補強策略」,亦即針對建築物最脆弱之軟弱底層先行補強。然而國家地震工程研究中心現有之耐震評估法並未針對個別構材在地震中可能的受損狀況設定結構系統之合理勁度,因此分析結果恐難正確反映出建築物在地震中之破壞模式,繼而規劃出不甚理想之補強方案。此外,台灣都會區之中高層建築物常具有底層作為商業用途、騎樓、或開放空間等特性,加上多半緊臨地界線,導致多數傳統式補強工法難以施作。為改善上述中高層建築物耐震能力不足的問題,本研究中除將針對現有之建築物耐震評估法進行檢討並提出修正建議,亦將探討以鋼骨層間梁與包覆式梁柱接頭對建物中低樓層進行耐震補強之可行性。 |
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實驗名稱 | 新世代高性能混凝土於中高層建築開口核心筒耐震性能提升研究 | ||
人員/單位 | 廖文正/台灣大學土木系 | ||
期間 | 2021/11/15~2023/4/30 | ||
簡介 |
本計畫擬使用新世代高性能混凝土作為核心筒開口剪力牆材料,利用其高破壞容限、抑制裂縫發展等優越力學特質,發展中高層建築核心筒抗震性能提升新技術。前三年整合型計畫已確認將新世代高性能混凝土應用於New RC結構系統之底層柱及梁柱接頭之可行性,其優異的剪力及壓桿強度,能大幅甚至完全移除構件內之橫向鋼筋。將其應用於核心向之開口剪力牆中,預期除能大幅增加中高層核心筒結構之耐震能力,也能解決現今電梯牆因裂縫造成建物無法使用之問題,設計應用將可直接回饋給工程師作相關計算,簡化開口剪力牆設計。 |
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實驗名稱 | 高強度鋼筋混凝土柱與鋼梁接頭耐震行為 | ||
人員/單位 | 歐昱辰/台灣大學土木系 | ||
期間 | 2022/7/15~2022/8/17 | ||
簡介 |
本計畫旨在推動新型高強度鋼筋混凝土柱與鋼梁結構系統(New RCS)之研究、規範發展與應用,此結構系統主要透過結合鋼梁之大跨度特性以及New RC柱相對於鋼柱之成本效益,以因應實務應用上高樓且少柱的建築與結構配置需求。 |
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實驗名稱 | 台灣新型高強度鋼筋混凝土結構耐震及使用性能研究 | ||
人員/單位 | 鄭敏元/台灣科大營建系 | ||
期間 | 2023/3/30~2023/4/18 | ||
簡介 |
本研究的設計變數是底部混凝土端部到開孔下邊緣的距離,預計將有3 組梁試體進行反復載重測試。 |
振動台系統 |
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實驗名稱 | 結合雲端監測與智能控制系統 | ||
人員/單位 | 黃謝恭/中興大學土木系、王孔君/國震中心結構監測與控制組 | ||
期間 | 2022/2/14~2022/2/28 | ||
簡介 |
利用四層樓近實尺寸的鋼結構進行地震測試,並在每一次測試前後將柱子切削來模擬結構物損傷。測試後,無論使在地震中使用遞迴子空間識別法(Recursive Subspace Identification)或是在地震前後以白雜訊模擬環境振動,再使用隨機子空間識別法(stochastic subspace identification),均能偵測到結構物損傷,其預估的損傷程度與實際損傷程度呈現相關性,表明子空間識別法能夠在震動下即時追蹤結構物動態反應的變化,偵測可能損傷,達到即時警報的效果,未來希望能狗以即時系統在振動台上模擬更實際的應用狀況。 |
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實驗名稱 | 先進地震工程模擬實驗技術研究-隔減震結構與複合模擬(II)~(III)-具多重控制性能之斜面滾動隔震支承研發(子計畫四)(II) | ||
人員/單位 | 汪向榮/台灣科技大學營建系 | ||
期間 | 2022/11/11~2022/11/22 | ||
簡介 |
今年11/11(五)於國震中心使用等效頻率之鋼結構進行了慣質調諧質量阻尼器(tuned mass damper inerter,TMDI) 性能測試試驗,本次實驗基於上次之試驗結果,將鋼結構替換成實際機台,再次進行試驗。 |
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實驗名稱 | 結合強震預警與之半主動隔震支承研發 | ||
人員/單位 | 許丁友/台灣科技大學營建系 | ||
期間 | 2022/11/14~2023/4/17 | ||
簡介 |
以往的被動式滾動隔震支承,一旦設計製作安裝至現場,則其參數已經固定不變,對於一般遠域地震波時,可有效控制受保護物體的最大加速度反應於一定範圍內,效果極為突出。但是,當受到具有速度脈衝的近斷層地震波時,則其位移反應可能超出限制而發生碰撞,導致受保護物受損。因此本研究擬開發結合強震預警技術之半主動滾動隔震支承,發展可根據初達波特徵推估最大地表速度的卷積神經網路預測模型,並據以在強震波來臨前調整滾動隔震支承之阻尼力,使其最大位移反應於具有速度脈衝的近斷層地震波作用下仍不至於超出界線。 |
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實驗名稱 | 偏心滾動隔震系統振動台試驗研究 | ||
人員/單位 | 趙書賢/國震中心結構監測與控制組 | ||
期間 | 2022/12/26~2022/12/30 | ||
簡介 |
偏心滾動隔震系統於過去理論與數值模擬研究中,已被證明其回復力非線性之故,隔震頻率不固定,故經適當設計後,可減緩隔震系統遭受到具備低頻特性的近斷層地震力作用時,所引致的共振效應。然過去研究欠缺實驗驗證,本計畫乃進一步以試驗研究,證明理論之正確性,並提出可行的機構原型。透過全面的參數分析,已掌握偏心滾動隔震機構的數個重要的設計參數,包含偏心比、半徑與摩擦係數。藉由參數對系統動力特性的掌握,進一步提出機構原型之設計圖說並完成試體製作。後續擬對試驗之地表輸入震波,透過文獻蒐集與數值模擬,規劃包含自由振動、簡諧波與地震力(近、遠域)之試驗項目。最終由試驗結果,證明其應用的可行性。再者,亦透過數值擬合,比對理論模擬與試驗結果,證明數值模型的正確性。 |
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實驗名稱 | 結合強震預警與之半主動滾動隔震支承研發 | ||
人員/單位 | 許丁友/台灣科技大學營建系 | ||
期間 | 2023/3/15~2023/3/24 | ||
簡介 |
本研究主要利用手機配備之加速度計量測加速度資料,於觸發後數秒內判斷是否為地震,若為地震,記錄其加速度訊號,並利用Wi-Fi直連技術將手機進行點對點之時間同步,再上傳至伺服器,於伺服器端將訊號方向對齊後,利用系統識別之方法獲得結構自然基礎頻率。本研究並利用鋼結構試體之振動台試驗,驗證所提之方法。試驗結果表明,在使用CSI識別頻率時,且在時間同步下方向對齊,所識別頻率最大誤差為0.9%、RMSE為0.5%,而使用FRF識別頻率時,且在時間不同步下且方向對齊,所識別頻率最大誤差為3.5%、RMSE為1.1%,其趨勢與數值模擬相近。因此未來運用上在時間同步下使用CSI,時間不同步下使用FRF應有其可行性。 |
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實驗名稱 | 利用振動台試驗研究高強度鋼筋之鋼筋混凝土結構變形量 | ||
人員/單位 | 鄭敏元/台灣科大營建系 | ||
期間 | 2020/4/13~2020/4/24 | ||
簡介 |
因為設計與施工上有高度的需求,近年來國內外對高強度鋼筋的研究有很顯著的發展,一般而言高強度鋼筋係指鋼筋降伏強度超過420MPa (60 ksi)者,近期美國混凝土學會所公佈的混凝土結構設計規範(ACI Committee 318, 2019)、首次將強震區鋼筋混凝土抗彎矩構架內之撓曲鋼筋標稱強度由傳統420MPa (60 ksi)提高到560MPa (80 ksi)。雖然規範中與高強度鋼筋相關的設計建議均有實驗數據作依據,但據所知相關實驗均以靜態方式測試,也就是實驗試體是以緩慢的速率加載到預設的位移量,可能單向載重也可能往復載重,就不同構件所得測試結果證實在設計強度相同的情況下,使用高強度鋼筋與使用普通強度鋼筋試體具有類似的強度與極限變形能力,即便可以發揮相似的強度與變形能力,但研究也發現高強度鋼筋試體會表現出較低的有效勁度(Effective stiffness)、且在相同位移量下具有較低的能量消散能力(Energy dissipation capacity),上述兩個行為對於鋼筋混凝土桿件承受地震力時的影響並不清楚,特別是地震力反應譜中等加速度區段與等速度區段,地震反應譜一般可以區分為等加速度段、等速度段與等位移段,大部分位於等加速度段之結構其樓層數並不高,使用高強度鋼筋的機會偏低,大部分會使用高強度鋼筋的結構其週期應該會落在等速度段與等位移段,過去文獻根據電腦模型所得結果發現單自由度系統若週期在等位移段因系統勁度偏低且週期大;則其最大位移量受控於地表最大位移量,但若系統週期在等加速度段或等速度段;則其最大變形量會因系統遲滯迴圈特性不同而改變。因此,本研究主要目的在研究週期落在反應譜等速度段之高強度鋼筋梁試體其反應與使用普通強度鋼筋梁試體的差異。將於振動台上輸入1940 EI CENTRO南北向地震同時測試兩組大尺寸構架試體,並每次放大輸入地表最大加速度,每組構架試體包含一底部混凝土塊、兩組梁試體、頂部混凝土塊以及外加30組250kg質量塊於頂部混凝土塊。 |
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實驗名稱 | 核能電廠之耐震安全與耐震性能評估 | ||
人員/單位 | 吳俊霖/國震地球科學與大地組 | ||
期間 | 2021/2/17~2021/2/20 | ||
簡介 |
發展核能電廠耐震安全及耐震性能評估技術,透過掌握核能電廠關鍵廠房結構及設備元件耐震力學行為,瞭解核能電廠關鍵元件破壞機制,可協助發展精確的有限元素分析模型,並實際應用於核能電廠耐震性能評估,確保國內核能安全。 |
MATS系統 |
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實驗名稱 | 中高樓層建築之鋼筋混凝土柱耐震性能曲線研究 - 撓曲破壞 | ||
人員/單位 | 李翼安/國立中興大學土木工程學系 | ||
期間 | 2023/3/3~2023/3/28 | ||
簡介 |
台灣地區地狹人稠城市高度發展,人口主要聚集在都會區,中高樓層建築之集合式住宅,即為現今都市之主流。如果此類建築因興建年代久遠,且於興建時期之設計規範規定較無耐震設計之概念,中高樓層鋼筋混凝土建築之耐震能力評估就極為重要,故亟需合適之耐震評估方法。然而,現行之既有鋼筋混凝土建築耐震評估方法著重於低矮型建築為主,結構桿件所承受之軸力屬於中低軸力。因此,若要準確地評估中高樓層建築之耐震能力,勢必須對承受高軸力之結構桿件,作深入之瞭解與探討。本計畫為求清楚地瞭解於高軸力下之鋼筋混凝土柱耐震行為,規劃三年期之研究計畫。第一年執行鋼筋混凝土剪力破壞柱於高軸力下之測試;第二年進行高軸力撓剪破壞柱之測試;第三年則進行符合現行規範規定之撓曲破壞柱耐震行為試驗。本年度計畫為第三年度計畫,預計執行6座高軸力撓剪破壞柱試驗,並結合分析模型,提出一套適合於高軸力作用下之柱側力位移曲線。透過本計畫之執行蒐集相關資料,建立柱資料庫,並結合實驗成果,建立高軸力下之柱側力位移曲線關係,開發中高樓鋼筋混凝土建築之耐震評估方法。 |
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實驗名稱 | 建物耐震評估補強技術研發 | ||
人員/單位 | 黃世建/台灣大學土木系 | ||
期間 | 2023/1/17~2023/3/2 | ||
簡介 |
本研究擬探討柱構件可否發生單純之剪壓破壞,配置超量之縱向鋼筋與橫向鋼筋,使得撓曲強度遠高於剪力強度,而剪拉強度亦遠高於剪壓強度。本研究共製作兩座高深比為3之矩形柱試體,使其承受固定軸壓比分別為0.1與0.3,並進行水平反覆載重測試,觀察其裂縫發展與側力位移曲線。本研究於鋼筋混凝土剪力牆試體架設外部量測系統(如影像量測系統NDI、位移計等)與內部量測系統(如應變計),藉以量測試體內外之變形,並探討在不同軸壓比、水平鋼筋比下之各項應變值及變形曲率等參數隨著強度發展的變化。 |
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實驗名稱 | 巨型耐震斜撐構架優化研究 | ||
人員/單位 | 蔡克銓/台灣大學土木系 | ||
期間 | 2022/6/2~2022/6/15 | ||
簡介 |
三支耐震間柱型SPD進行反復載重試驗,利用不同的設計參數,如加勁數量等等進行SPD的消能行為觀察。 |
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實驗名稱 | 制震斜撐構架系統前瞻技術研究 | ||
人員/單位 | 蔡克銓/台灣大學土木系 | ||
期間 | 2021/4/28~2021/5/8 | ||
簡介 |
挫屈束制支撐 (buckling-restrained brace, BRB) 能經濟且有效率地提升建築結構抗震所需之勁度、強度、韌性與消散地震能量的能力,已廣被運用於鋼結構中做為建築的主要制震系統。桁架圍束式挫屈束制支撐 (truss-confined BRB, TC-BRB) 為新型被提出並測試之BRB。TC-BRB 於圍束鋼管外面再配置一桁架系統,由任意數量、方向與尺寸之剛性桁架構架所構成,並與圍束鋼管一同組成圍束單元來提供 TC-BRB 所需之撓曲剛度;因此其外鋼管與內灌水泥砂漿的撓曲剛度與斷面需求將得以大幅下降,與桁架系統共同發揮材料所能及 BRB 之容許發展強度。安裝為具長跨與高軸力需求的TC-BRB時,得以發揮減少材料用量、自重以及初始凹曲優點。 |