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扎根防災科研落實防災教育 2022抗震盃耐震創意挑戰賽結果出爐
勁報
更新於 19 天前

【勁報記者羅蔚舟/竹科報導】

國科會長期致力推動防災科技研究及防災教育扎根,國科會轄下國家實驗研究院國家地震工程研究中心執行國科會政策,除協助國內防減震科技相關研究外,並藉由辦理抗震盃競賽,建立年輕學子對地震防災的正確觀念,希望吸引更多年輕人投入防減震相關研究行列,共創耐震家園。

「2022抗震盃-地震工程模型製作競賽」今(9/17)日進行模型測試,競賽結果出爐,高中職組第一名由私立揚子高級中學奪得,大專組第一名由國立臺灣大學獲獎,研究生組第一名為國立中央大學、「隔減震創新獎」由國立成功大學贏得。

█與地震共存 抗震盃長期落實防災教育

受COVID-19疫情影響,2020、2021抗震盃停辦兩屆,2022年雖因疫情稍有趨緩而重新舉辦,但考量國外人士入境仍有防疫管制等因素,因此今年活動僅限國內學校參賽,舉辦方式與規則亦配合防疫規定適度調整。這屆高中職、大專、研究生組合計共45支隊伍225人參賽。

活動一連舉行兩天,9/16日以模型製作揭開序幕,各參賽隊伍必須在5.5個小時內,以遠距視訊方式,在攝影鏡頭下完成模型製作,隨即錄製影片介紹模型設計特色與理念,以及防震、隔震與減震消能的方法,提供主辦單位進行評比。今(9/17)日參賽隊伍依組別分流,將模型交由裁判審查並決定模型載重後,隨即開始進行模型測試。高中職組、大專組依照樓層面積大小,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。

█由性價比(capability-price ratio, CP值)決定獎落誰家

高中職組、大專組模型挑戰的課題是以細長木條、熱熔膠、橡皮筋、細棉繩等材料,製作具有單一載重平台的塔型結構物(如景觀高塔、水塔、橋墩等),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;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。

比賽結果高中職組第一至三名分別由私立揚子高級中學、中華商業海事職業學校、國立永靖高級工業職業學校獲得,大專組第一至三名分別由國立臺灣大學、中原大學、中國科技大學獲得,研究生組第一至三名分別由國立中央大學、國立陽明交通大學、國立成功大學獲得。研究生組獎金最高的「隔減震創新獎」則由國立成功大學獲得。

高中職組第一名由私立揚子高級中學獲得,該團隊所製作的模型,結構簡潔但韌性佳,只有頂層一個平台,典型的塔式結構,沒有多餘的構件,但平台上承載最多質量塊,所以效率比相當高。此外柱子雖然只有四支,但以錨碇式基座強化柱基穩固性,透過斜撐提供橫向支撐和消能機制,棉繩提供恢復力,所以結構韌性佳,在加速度達900 gal時仍屹立不搖,因此獲得高中組第一名。

大專組首獎由國立臺灣大學獲得,面對今年大專組主要挑戰不規則的課題,該隊伍在競賽前就先以電腦分析,將模型採用「以柔克剛」的設計,著重柱子的材料選擇及樓板分層最佳化,並充分考量結構的勁度中心與配重塊的重心,在設計上讓這兩者儘量靠近,成功抵抗地震造成結構物扭轉的問題,在大專組競賽中脫穎而出。

研究生組由國立中央大學奪冠,其模型採用滑軌隔震並加上主動控制形成之主動隔震系統,當地震發生時,裝設在地表的加速度規會量測到地表的震動訊號,訊號回饋到內部電腦後,再經由團隊設計之隔震控制律計算所需之控制力,藉由馬達施加此控制力,以求精準控制隔震層之位移,使地表擾動幾乎不會影響到上部結構,從而達到主動隔震的目的。此組於競賽中採用先進結構主動控制技術,結合土木結構、機電控制、訊號量測等跨領域之知識,並進行整合,最終於競賽中展現出良好之性能,獲得預期的佳績。

此外,研究生組獎金最高的隔減震創新獎由國立成功大學贏得,其概念發想來自於實務上常見的隔震與調諧質量阻尼器,將其整合於單一模型中,透過調諧質量阻尼器提升結構物安全,更進一步精準地於競賽內所設定的地表加速度振幅內發揮隔震效益。此外,上部結構選擇為傳統的平面對稱及立面規則的設計方式,也能大幅減緩結構於地震中可能發生之扭轉行為,綜合其隔震系統與上部結構之優點,奪下本獎項實至名歸。

(圖由國研院提供/1.海洋大學河海工程系陳正宗教授頒獎給研究生組第一名中央大學。2.臺大土木系張國鎮教授頒獎給大專組第一名臺灣大學。3.臺大土木系蔡克銓教授頒獎給高中職組第一名揚子高中。)

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