▲國研院國震中心舉辦「2023抗震盃」地震工程模型製作國際競賽,參賽同學認真組裝模型。(圖/國研院提供)
【勁報記者羅蔚舟/竹科報導】
臺灣島是因板塊擠壓而形成,因此地震也成為臺灣無法避免的天然災害。為落實防災教育並保障臺灣民眾生命財產安全,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(國研院國震中心)執行國科會政策,除協助學研界研發各式防減震科技,亦藉由辦理「抗震盃-地震工程模型製作國際競賽」,吸引年輕學子投入防減震相關研究,共創耐震家園。
▲國研院國震中心舉辦「2023抗震盃」地震工程模型製作國際競賽,參賽同學看振動台搖晃興奮又緊張。(圖/國研院提供)
國研院國震中心於2023年9月21~23日於國震中心台北實驗室舉辦「2023抗震盃-地震工程模型製作國際競賽」,提供國內外學生同台競技的機會,以提升我國年輕學子之國際視野與專業能力,這項競賽計有高中職、大專、研究生組合計共101支隊伍近500人參賽。9/23日為競賽最後一天,進行模型測試,最終高中組、大專組第一名分別由新加坡紅山中學(Bukit Merah Secondary School)與越南維新大學(Duy Tan University)奪得,研究生組第一名則由國立成功大學土木所獲得。
抗震盃為期三天的競賽活動,從9月21日(四)的「抗震盃研究生組國際研討會」揭開序幕,9月22日(五)為模型製作日,所有參賽隊伍必須在5.5個小時內,依大會限制的主題與提供的材料來完成模型製作,並於完成後由裁判審查、決定模型載重後,才能參加隔日的競賽。9月23日(六)進行模型競賽測試,高中、大專組在模型上加載至少7.5公斤的質量塊,研究生組則一律於每層樓加上10公斤、總計40公斤的質量塊下,經由振動台模擬地震搖晃情形,測試其設計是否足以耐震。
▲國研院國震中心舉辦「2023抗震盃」地震工程模型製作國際競賽,新加坡紅山中學獲得高中組第1名。(圖/國研院提供)
此次高中職組、大專組的挑戰主題為日常生活中常見的橋墩、水塔、觀景台高塔等單一集中載重的塔型結構物,評比依據為模型的性價比,即模型的性能(承受的最大震度)與價格(模型材料的重量)的比值(capability-price ratio, CP值),承受震度越大,使用材料越輕,代表CP值越大,競賽成績也就越好。競賽時以各種不同震度的地震進行測試,直到競賽規定的最大地震強度,或是所有模型都倒塌為止,用這些數值來計算每一個模型的性價比。
研究生組則開放隊伍自由設計隔減震裝置,在測試期間,模型只要發生部分崩塌、隔震系統位移超出容許範圍,該結構物都判定為損壞。要獲得最高分必須讓模型經過良好設計而達到1000 gal的耐震目標,亦即模型剛好在地震力1050 gal時損壞,既不浪費材料也符合設計目標。
▲國研院國震中心舉辦「2023抗震盃」地震工程模型製作國際競賽,成功大學土木所獲得研究生組第1名。(圖/國研院提供)
經由振動台測試後,每組評選出前三名性價比最高的模型,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。比賽結果高中組第一至三名分別由新加坡紅山中學(Bukit Merah Secondary School)、雲林縣私立揚子高中第一隊、雲林縣私立揚子高中第二隊獲得,大專組第一至三名分別由越南維新大學(Duy Tan University)第一隊、南韓啟明大學(Keimyung University)、越南維新大學第二隊獲得,研究生組第一至三名分別由國立成功大學土木所、馬來西亞工藝大學結構材料所(Universiti Teknologi Malaysia)、國立陽明交通大學土木所獲得。
高中組第一名由新加坡紅山中學(Bukit Merah Secondary School)獲得,該隊模型採用簡潔的輕量化設計,以木條強化模型柱底抵抗地震帶來的基底剪力,並且在頂層平台加框強化承載能力,支撐競賽規則要求放置的質量塊,再加上該隊模型施工品質良好,最終通過800gal的最大振動台測試,以最高的抗震效能比取得冠軍。
▲國研院國震中心舉辦「2023抗震盃」地震工程模型製作國際競賽,越南維新大學獲得大專組第1名。(圖/國研院提供)
大專組首獎則由越南維新大學(Duy Tan University)獲得,該隊模型未使用過多的木條,使模型重量不至於太大,讓各桿件充分發揮效能;而且有效強化結構的重要部位,例如在梁柱接頭處除了以熱熔膠黏合外,再以棉繩綁固;同時使用額外的短木條擴大一樓柱斷面積,再以木條斜撐來強化載重平台懸挑處的支撐力,並以橡皮筋作為結構的外部巨型斜撐,因此獲得最高的效能比。
研究生組首獎由國立成功大學土木所獲得,整體模型設計中規中矩且製作精細,模型底部採用結合彈簧和滾球動軸承的隔震裝置,可在測試過程同時發揮延長結構週期之隔震效果,亦提供隔震系統抗傾倒能力,另外上部結構選擇傳統平面對稱及立面規則的設計,也能減少地震可能造成結構扭轉的行為,結合上述優點,奪下研究生組首獎的佳績。