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耐震創意大挑戰 港大台科大中工掄元

2018-09-16 08:33經濟日報 曹松清

模型通過地震測試的隊伍歡呼。 國研院/提供
模型通過地震測試的隊伍歡呼。 國研院/提供
「2018抗震盃-地震工程模型製作國際競賽」,香港大學獲研究生組首獎作品。 國研...
「2018抗震盃-地震工程模型製作國際競賽」,香港大學獲研究生組首獎作品。 國研院/提供
「2018抗震盃-地震工程模型製作國際競賽」,台灣科技大學獲大專組首獎作品。 國...
「2018抗震盃-地震工程模型製作國際競賽」,台灣科技大學獲大專組首獎作品。 國研院/提供
國家實驗研究院與英國文化協會(The British Council)聯合主辦的「2018抗震盃-地震工程模型製作國際競賽」,15日進行模型競賽測試,高中組、大專組第一名分別由台中工業高級中等學校與台灣科技大學奪得,研究生組第一名與「隔減震創意獎」同時由香港大學獲得。

與地震共存 抗震盃長期落實防災教育

921大地震發生至今近20年,雖然這十幾年來地震工程技術不斷創新,但以現今的科技水準,仍無法有效預測地震,因此平時防震準備以及地震防災教育更顯重要。

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抗震盃自2001年起每年舉辦,迄今已歷經17屆競賽,國內外參賽學生總數超過7,000人,曾參賽過的國家地區包含英國、美國、日本、韓國、新加坡、印尼、印度、香港、馬來西亞、越南、紐西蘭、澳洲、貝里斯、菲律賓與瓜地馬拉等。

今年的比賽,高中、大專、研究生組共有103支隊伍參賽,其中包含36支,近200人的國外隊伍,總參賽人數達500餘位。另有40多位國外師生組團來台觀摩,更讓活動熱鬧不少。

小創意大巧思 看看今年又有甚麼驚喜

活動一連舉行三天,首先由9月13日(四)的「抗震盃研究生組國際研討會」揭開序幕,選手們先在研討會中闡述模型設計理念,及防震、隔震與減震消能的方法,提供台灣學子與國際接軌的機會,並促進國內外的學術交流。

9月14日(五)為競賽活動之模型製作,各參賽隊伍必須在6.5個小時內完成模型製作,交由裁判審查並決定模型載重後,才能參加接下來的競賽。

9月15日(六)活動開幕,首先由國研院副院長吳光鐘致詞,之後由高中、研究生、大專組依序進行模型競賽測試。高中、大專組依照樓層面積的大小,在模型上加載至少7.5公斤的鐵塊,研究生組則一律於每層樓加上10公斤、總計40公斤的鐵塊。

由效率比決定獎落誰家

高中、大專組模型將以各種不同震度的地震進行測試,震幅由小逐漸加大,直到競賽規定的最大地震強度或所有模型都崩塌為止。而研究生組則開放參賽學員自由設計各種隔減震裝置,讓模型剛好在競賽規定之地震力(1050 gal)下倒塌,才能獲得最高分。

財團法人中興工程顧問社並贊助研究生組的「隔減震創意獎」,從參賽隊伍中由裁判團評選3至6隊入圍隊伍,於其模型上安裝感測器,實際量測模型頂樓的加速度,以了解其隔減震效果,效果最好的隊伍可獲得新台幣10萬元獎金!

在模型安置於振動台測試前,均事先記錄每一個參賽模型的質量(質量越重表示用了越多材料,分數越低),模型測試中則會記錄造成該模型破壞時的地震強度,這些數值被用來計算每一個模型的效率比。經由振動台測試後,每組評選出前三名效率比最高的模型,頒發獎金及獎盃。此外裁判團還會票選出「結構設計獎」、「建築美觀獎」、「設計理念展示獎」等各種獎項,頒發獎金與獎狀,鼓勵年輕學子。

比賽結果高中組第一至三名分別由台中工業高級中等學校、高雄高級工業職業學校、台北市立大直高級中學獲得,大專組第一至三名分別由台灣科技大學、新加坡理工學院、中原大學獲得,研究生組第一至三名分別由香港大學、成功大學、台灣大學獲得。研究生組獎金最高的「隔減震創意獎」則由香港大學獲得。

高中組第一名台中工業高級中等學校的模型,在樑柱接頭上均有以棉繩綁紮固定,以強化整體結構在地震中力量傳遞機制與變形能力,另外在五樓以上柱體採縮減斷面設計,提高材料使用效能,因此獲得優勝。

大專組首獎則由台灣科技大學獲得,該組模型結構重量僅518公克,相當簡潔輕盈,同時採用擴柱方式加強模型載重能力,並以棉繩作為跨樓層斜撐以增加模型韌性,且該組選擇挑戰高達23.5公斤之載重,在順利通過800gal的最後測試後,取得競爭最為激烈的大專組冠軍。據該隊指導老師許丁友教授表示,他們在賽前練習製作10件以上的模型進行測試,並從其中選出最好的設計參加比賽,果然獲得優異表現。

研究生組首獎及獎金最高的隔減震創新獎均由香港大學獲得,由於研究生組模型較高,在地震中容易因搖晃造成底部破壞,因此該模型採用滑軌和彈簧的組合機構作為隔震系統,可同時兼具隔震和抵抗翻倒力量。此外該隊同時在模型頂樓安裝調諧質塊阻尼器(類似安裝在台北101頂樓的大型質量塊),強化減少模型晃動效果。最重要的,整體隔減震裝置均有確實達到原設計目標,依大會安裝監測系統顯示,在地震測試過程中,不論大小地震均有減少30~50%震動的優異表現。

國研院地震工程研究中心連年舉辦抗震盃競賽,藉此推廣地震工程防災教育,鼓勵學生藉由參與科學競賽而激發創造力,並提供國內年輕學子與各國精英同台競技的機會,提升我國年輕一代的國際視野與專業能力。

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