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2017.09.23

2017抗震盃耐震創意大挑戰

國家實驗研究院與英國文化協會(The British Council)聯合主辦的「2017抗震盃-地震工程模型製作國際競賽」,今(9/23)日進行模型競賽測試,高中組、大專組及研究生組第一名分別由高雄市立高雄高級工業職業學校、中原大學土木工程系及The Hong Kong University of Science and Technology奪得,研究生組「隔減震創意獎」則由The Hong Kong University of Science and Technology獲得。



【圖一】學生做好的模型一排排放在振動台上,等待接受強烈地震的挑戰。

與地震共存  抗震盃長期落實防災教育

921大地震發生至今已17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。

抗震盃自2001年起每年舉辦,迄今已歷經16屆競賽,國內外參賽學生總數超過6,500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110支隊伍參賽,其中包含38支,近200人的國外隊伍,總參賽人數達546人。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21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,以及防震、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22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23日(六)活動正式開幕,首先由國研院吳光鐘副院長及國研院國震中心黃世建主任致詞,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。

【圖二】國研院國震中心黃世建主任致詞。

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,開始時的震幅不大,然後逐漸加大,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(1050gal)下倒塌,才能獲得最高分。今年在財團法人中興工程顧問社的贊助下,研究生組增設「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,效果最好的隊伍更可獲得新台幣10萬元獎金!

【圖三】學生認真地將製作好的模型安裝在振動台上。

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為高雄市立高雄高級工業職業學校、華夏科技大學(五專部)、臺中市立大甲工業高級中等學校,大專組第一至三名分別為中原大學土木工程系、Universiti Sains Malaysia、Universitas Brawijaya,研究生組首獎與競賽獎金最高的研究生組「隔減震創意獎」由The Hong Kong University of Science and Technology同時獲得,另研究生組第二、三名則分別為、Universiti Putra Malaysia、成功大學土木工程研究所獲得。

高中組第一名高雄市立高雄高級工業職業學校的模型設計,在2至4樓間善用斜撐加強模型承重能力和側向強度,並於高樓層安裝棉繩,有效控制高樓層的側向位移,同時加強力量傳遞的連續性,藉此提升模型抗震能力,因此獲得優勝。

大專組首獎則由中原大學土木工程系獲得,該組模型結構重量僅534公克,相當簡潔輕盈,同時採用擴柱方式加強模型載重能力,並使用紙張包覆1樓柱底進行補強,且該組選擇挑戰高達22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。

【圖四】「2017抗震盃-地震工程模型製作國際競賽」大專組第一至三名分別為(由左至右)中原大學土木工程系、Universiti Sains Malaysia、Universitas Brawijaya。

研究生組首獎及隔減震創新獎均由The Hong Kong University of Science and Technology獲得,該模型隔制震設計是由基底隔震系統與樓板阻尼器所組合而成,基底隔震系統是由高精密滑軌以及橡皮筋組合,經過精密計算的橡皮筋數量與長度,提供適當的彈性與消能能力,精密的滑軌系統則確保結構只在水平方向移動而不會上下搖晃。至於樓板阻尼器就像安裝於台北101大樓的調諧質塊阻尼器,經過適當設計,可將模型的振動力量轉換至樓板阻尼器上,藉以減低地震對模型的傷害。

【圖五】「2017抗震盃-地震工程模型製作國際競賽」研究生組第一至三名分別為(由左至右)The Hong Kong University of Science and Technology、Universiti Putra Malaysia、成功大學土木工程研究所。

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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