2013 抗震盃研究生組參賽心得

“Introducing and Demonstrating Earthquake Engineering Research in Schools”，英文簡稱為IDEERS，是國研院國家地震中心一年一度舉辦的國際比賽。在這場比賽中來自四面八方的學生們努力地將自己的設計理念落實於實做模型中，而模型必須能通過地震中心振動台的多次地震測試方能嶄露頭角。今年研究生組中來自台灣大學的有一隊，四位隊員分別為吳日騰、莊幃竹、陳紀維、陳志豪，指導老師為張國鎮教授。

設計理念

研究生組的模型必須撐過五次的地震測試（PGA400gal、800gal、900、950gal、1000gal），並在第六次的1050gal中破壞方能拿到最高的分數。因此，我們這組的設計理念如下：

1. 模型為基礎隔震結構，於1050gal時上部結構保持完好，但隔震層位移超出容許之設計位移。
2. 為求創意與挑戰，2F~RF樓板皆較1F大上許多，2F~RF樓板為八角形設計，而1F為長方形樓板。
3. 為求創意與經濟上的考量，有別於蠻多組採用向廠商訂製的滑軌與支承墊，我們使用自製的阻尼器、滾珠支承、彈簧，來完成隔震層的設計。

下圖為上部結構的照片（左為Sketch-up model，右為SAP model）：

自製阻尼器的部分，我們利用素描用的軟橡皮與彈簧，將軟橡皮塞到彈簧當中，希望藉由隔震過程中軟橡皮的側向變形來消能。這個設計的靈感來自於高阻尼橡膠支承（High Damping Rubber Bearing, HDRB），而它有別於HDRB的部分是我們故意不讓它承受垂直軸力，只參與側向變形消能。換言之承受軸力的元件為滾珠支承。

下圖為自製阻尼器的示意與照片（圖中的鐵線iron wire是為了避免翻覆）：

由於隔震結構於地震來時必須克服一初始勁度（initial stiffness），隔震效果始能發揮，而我們自製的阻尼器會提供初始勁度。因此，在小地震隔震效益要高的考量下，為了達到設計所需的阻尼比，我們採用了針筒來提供剩下不足的阻尼。

下圖為隔震層配置示意圖：

基於以上的設計理念，我們預期設計出來的結構模型如下所示（Sketch-up）：

模型實做

9/14（六）是我們實做模型的日子，所有參賽隊伍都揮汗如雨地趕在既定的時間內完成模型的建置。下方為大家努力趕工時的照片：

模型完成後的照片：

比賽結果

我們這組的模型由於一些人為因素，導致模型底板沒與振動台固接，因此模型提前在950gal時破壞，排名第5。除此之外，我們拿到了最佳簡報獎第一名、結構設計創意獎第三名。

我們與指導教授張國鎮老師的合影：

心得

準備比賽的兩個月中，我們深刻地體會到「理論」與「實作」兩者間的差距。一旦開始動手做了，便會面臨到以前在課堂上未曾思考過的種種問題。在這樣的過程中，我們努力去琢磨要如何將學到的知識應用在實務面；又或者，在不背離學理大框架的前提下，於理想與現實中尋找一個可接受的平衡點。於是乎，在比賽結束了以後，我們這才了解到抗震盃帶來的不僅僅是結果的好與壞。它要我們去發現問題、解決問題；要我們學會如何在忙碌的研究生活中管理好時間；要我們去享受那看見設計理念奏效時的興奮與喜悅；最重要的是，這場比賽讓張老師的學生們更加地團結了。那些付出的時間與心血，真的是獲益良多阿！！！