地震是臺(tái)灣難以避免的天然災(zāi)害，落實(shí)防災(zāi)教育成為重要課題。國(guó)科會(huì)長(zhǎng)期致力推動(dòng)防災(zāi)科技研究及防災(zāi)教育扎根，而其轄下國(guó)研院國(guó)震中心為協(xié)助學(xué)研界研發(fā)各式防減震科技，近日於國(guó)震中心臺(tái)北實(shí)驗(yàn)室舉辦「2023抗震杯━地震工程模型制作國(guó)際競(jìng)賽」，提供學(xué)子們同臺(tái)競(jìng)技的機(jī)會(huì)，加以提升國(guó)際視野與專業(yè)能力。競(jìng)賽最終高中組、大專組第一名分別由新加坡紅山中學(xué)（Bukit Merah Secondary School）與越南維新大學(xué)（Duy Tan University）奪得，研究生組第一名則由國(guó)立成功大學(xué)土木所獲得獎(jiǎng)項(xiàng)。
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| 圖為2023抗震杯競(jìng)賽研究生組模型準(zhǔn)備接受測(cè)試，最後由成功大學(xué)土木所勝出奪得首獎(jiǎng)。 |
自921大地震後至今已24年，當(dāng)中經(jīng)歷了2016高雄美濃地震、2018花蓮地震、2022臺(tái)東池上地震等，雖然地震工程技術(shù)不斷創(chuàng)新，地震預(yù)警也用最短時(shí)間偵測(cè)後對(duì)外發(fā)布地震訊息，但以現(xiàn)今的科技水準(zhǔn)，仍無法有效達(dá)到震前預(yù)測(cè)地震，更突顯平時(shí)防震準(zhǔn)備與扎實(shí)的地震工程防災(zāi)教育無比重要。
抗震杯自2001年起已歷經(jīng)20屆競(jìng)賽，今年是疫情後首次恢復(fù)國(guó)際實(shí)體競(jìng)賽，包括高中職、大專、研究生組，共計(jì)101支隊(duì)伍近500人叁賽。抗震杯為三天活動(dòng)，首日為抗震杯研究生組國(guó)際研討會(huì)，由各隊(duì)伍英文簡(jiǎn)報(bào)來闡述模型設(shè)計(jì)理念，以及如何達(dá)到消能或隔震的運(yùn)作方式，并考量符合現(xiàn)實(shí)的建筑規(guī)劃。第二天為模型制作日，所有叁賽隊(duì)伍必須在5.5個(gè)小時(shí)內(nèi)，依大會(huì)限制的主題與提供的材料來完成模型制作，并於完成後由裁判審查、決定模型載重後，才能叁加隔日競(jìng)賽；第三天進(jìn)行模型競(jìng)賽測(cè)試，經(jīng)由在模型上加載不同重量的質(zhì)量塊，從振動(dòng)臺(tái)模擬地震搖晃情形，測(cè)試其耐震設(shè)計(jì)可行性。
本次高中職組、大專組的挑戰(zhàn)主題為日常生活中常見的橋墩、水塔、觀景臺(tái)高塔等單一集中載重的塔型結(jié)構(gòu)物，評(píng)比依據(jù)為模型的性價(jià)比，即模型的性能（承受的最大震度）與價(jià)格（模型材料的重量）的CP值（capability-price ratio），承受震度越大，使用材料越輕，代表CP值越大，競(jìng)賽成績(jī)就越好。競(jìng)賽時(shí)以各種不同震度的地震進(jìn)行測(cè)試，直到競(jìng)賽規(guī)定的最大地震強(qiáng)度，或是所有模型都倒塌為止，用這些數(shù)值來計(jì)算每一個(gè)模型的性價(jià)比。
研究生組則開放隊(duì)伍自由設(shè)計(jì)隔減震裝置，在測(cè)試期間，模型只要發(fā)生部分崩塌、隔震系統(tǒng)位移超出容許范圍，該結(jié)構(gòu)物都判定為損壞。要獲得最高分必須讓模型經(jīng)過良好設(shè)計(jì)而達(dá)到1000 gal的耐震目標(biāo)，亦即模型剛好在地震力1050 gal時(shí)損壞，既不浪費(fèi)材料也符合設(shè)計(jì)目標(biāo)。
比賽結(jié)果高中組第一至三名分別由新加坡紅山中學(xué)（Bukit Merah Secondary School）、云林縣私立揚(yáng)子高中第一隊(duì)、云林縣私立揚(yáng)子高中第二隊(duì)獲得，大專組第一至三名分別由越南維新大學(xué)（Duy Tan University）第一隊(duì)、南韓啟明大學(xué)（Keimyung University）、越南維新大學(xué)第二隊(duì)獲得，研究生組第一至三名分別由國(guó)立成功大學(xué)土木所、馬來西亞工藝大學(xué)結(jié)構(gòu)材料所（Universiti Teknologi Malaysia）、國(guó)立陽明交通大學(xué)土木所獲得。
高中組第一名由新加坡紅山中學(xué)獲得，該隊(duì)模型采用簡(jiǎn)潔的輕量化設(shè)計(jì)，以木條強(qiáng)化模型柱底抵抗地震帶來的基底剪力，并且在頂層平臺(tái)加框強(qiáng)化承載能力，支撐競(jìng)賽規(guī)則要求放置的質(zhì)量塊，再加上該隊(duì)模型施工品質(zhì)良好，最終通過800gal的最大振動(dòng)臺(tái)測(cè)試，以最高的抗震效能比取得冠軍。
大專組首獎(jiǎng)則由越南維新大學(xué)獲得，該隊(duì)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(fā)揮效能；而且有效強(qiáng)化結(jié)構(gòu)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(shí)使用額外的短木條擴(kuò)大一樓柱斷面積，再以木條斜撐來強(qiáng)化載重平臺(tái)懸挑處的支撐力，并以橡皮筋作為結(jié)構(gòu)的外部巨型斜撐，因此獲得最高的效能比。
研究生組由國(guó)立成功大學(xué)土木所獲得首獎(jiǎng)，整體模型設(shè)計(jì)中規(guī)中矩且制作精細(xì)，模型底部采用結(jié)合彈簧和滾球動(dòng)軸承的隔震裝置，可在測(cè)試過程同時(shí)發(fā)揮延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)周期之隔震效果，亦提供隔震系統(tǒng)抗傾倒能力，另外，上部結(jié)構(gòu)選擇傳統(tǒng)平面對(duì)稱及立面規(guī)則的設(shè)計(jì)，也能減少地震可能造成結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的行為，結(jié)合上述優(yōu)點(diǎn)奪下首獎(jiǎng)。
競(jìng)賽之後，除了每組評(píng)選出前三名性價(jià)比最高的模型，頒發(fā)獎(jiǎng)金及獎(jiǎng)杯。此外，裁判團(tuán)票選出「結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)」、「建筑美觀獎(jiǎng)」、「設(shè)計(jì)理念展示獎(jiǎng)」等各種獎(jiǎng)項(xiàng)，頒發(fā)獎(jiǎng)金與獎(jiǎng)狀鼓勵(lì)。
