結構健康診斷及控制研究---大型結構實驗驗証---子計畫：高樓抗風防震消能系統之研發(I)

Abstract

抗風設計是超高層大樓結構設計中最關鍵的部分，為能同時滿足結構安全及舒 適性的設計要求，常須採用結構控制技術。過去調諧質塊阻尼系統﹙TMD﹚是最常 用的高樓抗風系統，包括我國高雄東帝士大樓及台北101 大樓均採用主動式或被動 式TMD 系統作為額外的抗風機制。儘管如此，將消防水塔設計成兼具抗風減震功能 之調諧水柱消能系統﹙TLCD﹚近年來有逐漸取代TMD 的趨勢。被動式調諧阻尼系 統的缺點是它只能控制結構的第一振態反應，這對超高層大樓而言可能不足；主動 式調諧阻尼系統雖能控制多重振態的反應，但其系統設計複雜、電力需求及長期維 護等問題，增加許多不確定性，中國大陸南京電視塔主動式調諧阻尼系統的失敗足 為殷鑒。因此，高樓抗風減震設計的策略，應以被動式調諧阻尼系統控制結構之第 一振態反應為主，並配合其他消能裝置分佈於適當位置控制高振態反應。本計畫擬 以三年的時間，進行高樓抗風減震系統之研發。第一年將針對調諧水柱系統與金屬 降伏型消能器的力學特性進行理論與數值分析模式之探討，並進行其元件設計與測 試；第二年將利用總計畫所提供的五層樓結構模型，在國家地震工程研究中心進行 減振性能測試；第三年將針對減振系統之元件設計缺失進行改良，繼續完成元件試 驗及振動台試驗，並建立一套最佳化設計流程，以提供未來工程應用之參考。