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建築研究簡訊第90期

  • 日期:104-12-15
業務報導黃國倫
材料實驗中心3000噸油壓試驗機之應用現況

3,000噸油壓試驗機(以下簡稱本案設備)為本所材料實驗中心大型力學實驗室提供大型結構試體於實驗研究與檢測服務之重要設備,設備容量最大壓力荷重為30MN(約3,000噸),最大拉力荷重為15MN(約1,500噸),施力橫軛可依實驗需求調整高度,最大試驗淨空間為15公尺,目前主要提供國內產官學研各界,進行大尺寸建築構件之基礎與應用實驗研究,以及實尺寸挫屈束制斜撐之檢測服務。本案設備主體包括主要構架、油壓致動器、試驗工作升降平台、伺服控制器等配備。

配合本所建築耐震科技計畫之推動、建築物耐震設計法規與檢驗標準之檢討與本土化,推動大尺寸建築構件耐震性能實驗之研究發展,彌補國內大型力學實驗設備能力之不足。本案設備啟用至今已大幅提升國內對於大尺寸建築構件耐震試驗之研究能力,累積本土化實驗研究之數據,並具體納為內政部修訂建築物耐震設計法規之推動,確保建築物之結構安全與使用性能。另外,本案設備亦提供建築業界對於大尺寸挫屈束制斜撐之檢測服務,並做為研發創新營建材料、建築新工法與新技術驗證之所需。預期可提升國內建築工程之設計與施工品質,增進建築物之耐用性與耐久性,達成建築永續發展與利用之目標,營造安全無虞之居住環境。

本案設備在挫屈束制斜撐及其他類型結構構件項目之試驗經驗及能力介紹如下:

  1. 挫屈束制斜撐性能試驗(如圖1所示):係參考2010年AISC (American Institute of Steel Construction) 訂定Seismic Provisions for Structural Steel Buildings相關試驗規定進行性能試驗,以瞭解及確認挫屈束制斜撐試體的製作品質與耐震性能。
  2. 鋼結構銲道穿透式梁柱接合工法驗證試驗(如圖2所示):主要以反覆載重試驗,測試鋼結構銲道穿透式梁柱接合工法對力量傳遞效果之影響。
  3. 拉桿抗拉試驗(如圖3所示):以單軸拉力載重試驗,測試屋頂拉桿或空橋拉桿之軸向抗拉強度,及確認最後破壞位置及破壞模式。
  4. 短柱試體抗壓試驗(如圖4及圖5所示):以單軸壓力載重試驗,測試鋼結構、鋼筋混凝土結構、鋼骨鋼筋混凝土結構或填充混凝土箱型鋼柱結構之短柱試體抗壓強度,並確認最後破壞位置及破壞模式,用以提出其耐震性能之提升方案。

本案設備啟用至今,已進行挫屈束制斜撐性能試驗89件、鋼結構銲道穿透式梁柱接合工法驗證試驗12件、拉桿抗拉試驗2件及短柱試體抗壓試驗236件,確實解決國內長期來無法進行實際尺寸建築構件基本力學與耐震行為之驗證,並支援採用超高強度材料構件試體之實驗研究,對於提升國內於大尺寸建築構件耐震性能實驗研究之能力與經驗,以及累積本土化之實驗數據,已有顯著績效。目前本所仍積極協助新類型結構構件的研發或檢測之工作,以期本案設備能擴大對學界及產業界之服務。

圖1 挫屈束制斜撐性能試驗情形
圖1  挫屈束制斜撐性能試驗情形

圖2 鋼結構銲道穿透式梁柱接合工法驗證試驗情形
圖2  鋼結構銲道穿透式梁柱接合工法驗證試驗情形

圖3 拉桿抗拉試驗情形
圖3  拉桿抗拉試驗情形

圖4 填充混凝土箱型短柱試體抗壓試驗情形
圖4  填充混凝土箱型短柱試體抗壓試驗情形

圖5 鋼筋混凝土短柱試體抗壓試驗情形
圖5  鋼筋混凝土短柱試體抗壓試驗情形