為了提供標準化、制度化的服務及更精確的實驗數據給客戶,本中心依據 ISO 17025 與 ISO 9001 之標準,成立地震模擬實驗室及校正實驗室,此兩實驗室皆通過全國認證基金會之評鑑 (ISO 17025:2005),而地震模擬實驗室另取得 SGS 台灣檢驗科技公司之認證 (ISO 9001:2008)。 地震模擬實驗室能提供大比例尺寸之靜態與動態結構試驗之研究,是本中心成立之主要任務之一。目前主要之設備包含:三軸向地震模擬振動台、反力牆及強力地板實驗系統、多軸向試驗系統 (Multi-Axial Testing System, MATS) 及其他各種實驗輔助設施。

地震模擬振動台

地震模擬實驗室的地震模擬振動台共擁有六個自由度,以模擬三軸向之地震,目前發生在世上主要地震均能在地震模擬實驗室模擬重現,地震模擬振動台之台面尺寸為5公尺乘5公尺,質量為27公噸,試體之最大質量則為50公噸。其結構為一矩形結構體,充份利用有限之質量來提高其彎矩及扭轉勁度。

振動台係由油壓致動器來驅動,每一軸向四支致動器,三軸向共十二支致動器。其上試體等之重力係由四支垂直靜力支承來承受,垂直靜力支承係以壓縮空氣提供承載力,每支承載力為21公噸,4支共可承載84公噸,調整氣缸內之空氣壓力來抵消總運動質量之重力,如此垂直致動器則僅需提供動態力量即可驅動振動台。油壓泵提供油壓動力以推動致動器,兩部電動油壓泵及三部柴油油壓泵共可提供流量1,325 gpm,而液壓油之工作壓力為210kg/cm2 。 油壓泵提供系統所需之平均流量,而尖峰流量所需之差額則由蓄壓器提供。致動器驅動振動台時所需之反力係由反力質塊來提供,反力質塊之尺寸為16 公尺(長)×16公尺(寬)×7.6公尺(深),質量約於4,000公噸。為了要進一步改善工作環境與實驗環境之品質,以隔震系統將反力質塊與固定基礎分隔開,此時反力質塊即成為浮動基礎,隔震系統係由96 組空氣彈簧及80組阻尼器所組成。

反力牆與強力地板

反力牆 (reaction wall) 及強力地板 (strong floor) 實驗系統實為本中心相當重要的一組大型結構試驗設備,除可提供一般傳統的大型結構靜態試驗 (quasi-static tests) 或反覆載重試驗 (cyclic loading tests) 外,更可以完成一般結構物之大比例尺,甚或是足尺的大型擬動態試驗 (pseudo-dynamic tests)。

反力牆主要用來固定油壓致動器,並在油壓致動器施力時提供反力作用。採用箱型設計 (cell type),外型為L型,高度分別為15公尺、12公尺、9公尺及6公尺之階梯式安排,而與其相對應之寬度分別為15.5公尺、15.5公尺、12公尺及12公尺。至於牆的斷面組合係採厚度皆為1.2公尺之前後翼版,此兩平行翼版之內緣彼此相距2.6公尺,並每隔3公尺增加一道厚度為0.4公尺的加勁鋼筋混凝土板而形成一5公尺深的箱型組合斷面。反力牆與強力地板間尚採用為數眾多之後拉法預力鋼棒來增加彼此間之固定關係,以控制反力牆的變形量。

強力地板主要用來固定試體,以防止試體的移動或轉動。強力地板為一塊長60公尺 x 寬29公尺x 厚1.2公尺之鋼筋混擬土板,其所使用之混凝土抗壓強度為350 kg/cm2,底下每間隔250公分均設置厚度50公分的剪力牆,以利承載重。

在反力牆及強力地板實驗系統中,減震消能元件測試系統乃主要執行動態反覆載重測試,由測試構架及二具高性能動態油壓致動器組成。本測試系統可滿足大部份減震消能元件測試所需,主要以位移控制,控制兩具動態油壓致動器之運動。

減震消能元件測試系統

本中心減震消能元件測試系統,屬於地震模擬實驗室反力牆與強力地板測試系統之其中一部份。其主要任務乃是執行單一軸向動態反覆載重測試 (cyclic loading tests),由測試構架及二具高性能動態油壓致動器組成。本測試系統可滿足大部份減震消能元件測試所需,主要以位移控制,控制兩具動態油壓致動器之運動。

多軸向試驗系統

多軸向試驗系統 (Multi-Axial Testing System, MATS) 為本中心新建置的結構試驗設備,為六個自由度的試驗系統,除能提供垂直向載重外,亦有同時施加水平載重、側向載重及三個方向彎矩之能力,較以往所使用之設備能模擬更多元之結構實際受力或變形情況。此系統可用以進行多種不同型式構件之試驗,包括隔震支承墊、柱構件、速度型阻尼器、斜撐構件、樑柱接頭以及剪力牆。MATS構架高度7.75公尺,主要構架採用預力混凝土材料設計,使用抗壓強度為700 kg/cm2的自充填混凝土。系統由反力梁、兩A形預力RC構架、RC基礎、十三個無摩擦壓力千斤頂、水平向千斤頂及載重平台所組成。試體置於載重平台上,一端與載重平台固定,另一端固定於上方反力梁,可容納試體之最大高度為5公尺。垂直向千斤頂設置於載重平台下方,透過載重平台對試體施加垂直向載重與垂直向位移;水平向千斤頂裝置於反力牆與載重平台間,由反力牆提供反力推動載重平台水平向運動以進行試驗,MATS可提供模擬子結構或元件的六個自由度受力狀況,能符合結構柱、梁柱接合、斜撐等受地震力作用下的複雜受力條件、隔震支承墊常須承受巨大的水平位移、及來自多樓層內高層柱的巨大垂直載重。MATS系統的主要特色包括:最大垂直力為6000噸、最大水平位移為正負1.2公尺,最大水平拉壓力約為700噸。以隔震支承墊為例,在正負1.2公尺極大的水平位移變形下,MATS系統可同時提供40,000 kN垂直載重與3,500 kN水平載重。

比較式低頻加速規校正系統(校正實驗室)

校正實驗室通過 ISO 17025:2005 認證(實驗室編號:1180)之校正系統為比較式低頻加速規校正系統 (Low Frequency Accelerometer Calibration System - Comparison Method),其採用激振器與單軸向氣墊式滑軌,進行比較式加速規校正。將低頻標準加速規與待校低頻加速規共同安裝於滑台上,並將個別之訊號線連接至搭配之放大器輸入端,最後再經由各自之精密複用電表,進行電壓輸出值之數據比較校正。

比較式低頻加速規校正系統

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