樓房的微小振動
國家地震工程研究中心
發表於2016/01/07
樓房和單擺一樣也有自然振動週期。樓房的振動就如同倒置的單擺擺動，樓房越高，其自然振動週期越長。
倒置的單擺
許多人以為樓房平時是靜止的，只有地震時才會搖晃振動。事實並非如此，樓房會因風吹、車輛經過、人員走動等環境因素而不斷地振動，只不過振動量微小，人們不易察覺。為了研究樓房的「自然振動週期」，工程師須借助「微震儀」偵測樓房的振動行為。
「微震儀」包含微震感應器及電腦記錄器。工程師通常將三個微震感應器裝設在樓房的頂樓，量測建築物東西向、南北向與垂直向三個方向的振動，經數分鐘的量測後，電腦記錄器再輸出樓房的振動歷時記錄和自然振動週期等資訊。
裝設在頂樓的微震感應器
從電腦記錄器輸出的振動歷時記錄，工程師能判斷該樓房的振動週期。以上圖為例，樓房振動10次約歷時5.7秒，所以此建物自然振動週期約是0.57秒。
細看上表的振動歷時記錄，可發現樓房的振動行為並不像單擺的單純，振動過程包含了好幾個不同的振動週期。利用數學運算可將振動歷時記錄，大致分解成三個振動週期的波形：
不同振動週期的波形，各有不同的振動能量，以上三個振動週期的波形，如果以「能量對應週期分佈」來表示，就會形成下圖，其中秒數最長的週期，能量通常也最大，這個週期就是樓房的自然振動週期。
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