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系統識別號 U0026-0508202001391500
論文名稱(中文) 儲存櫃磁性抗震基座之研究-以醫療冰箱為例
論文名稱(英文) A Study on the Aseismic Base with Magnetic Connections of Important Storage Facilities-Illustrated by a Medical Freezer
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 建築學系
系所名稱(英) Department of Architecture
學年度 108
學期 2
出版年 109
研究生(中文) 凃昭伃
研究生(英文) Chao-Yu Tu
學號 N78041014
學位類別 博士
語文別 中文
論文頁數 168頁
口試委員 指導教授-姚昭智
口試委員-柴駿甫
口試委員-林凡茹
口試委員-郭耕杖
口試委員-杜怡萱
口試委員-鍾育霖
中文關鍵字 設備物  磁性基座  醫療用冰箱  近斷層地震 
英文關鍵字 Medical Freezer  Magnetic Connection  Near Fault Earthquake  Component  Hualien Earthquake 
學科別分類
中文摘要 為避免設備物在遭受地震時產生大量滑移及傾倒,並提升設備物在地震中的耐震能力,本研究發展一磁性基座(MCN, magnetic connector)。當設備物安裝基座時,透過磁性基座中間兩極的磁吸力,使設備物在小震中不致傾倒或損害,在地震強度較大時,磁性基座的磁力能有效減少滑移幅度並降低傾倒的可能性。研究中為充分了解MCN的特性,使之能發揮適當的抗震功能,特別針對磁性基座進行多項元件試驗,透過試驗結果建立電腦模型,分析磁性基座與設備物的關係,並與振動台實驗相互比較分析,藉以取得磁性基座在應用上的特性與使用限制,使得磁性基座將來能更廣泛應用在設備物的抗震機制。
研究過程中,考慮固定樓版的效益及趨勢較為保守的方式,依據Ishiyama傾覆性公式提出的兩種預測公式,進行公式修正,以符合本研究藉由磁力作為防傾機制,變因中增加有磁力的垂直向作用,並據之設計磁性基座的耐震強度。本研究設計發展的磁性基座特性試驗及振動台實驗,均以醫療用冰箱作為主要實驗對象,將四組磁性基座安裝於冰箱底部,並將安裝磁性基座的設備物固定於鋼筋混凝土樓版面上,分析基座破壞時的加速度值。另外,在電腦模擬時,破壞分析則以側向力作為控制因子,模擬中將近斷層及遠域地震歷時各自放大,使Link的力與位移圖出現平台時,視為磁性基座產生破壞。模擬結果顯示,加速度大於0.92g時,磁性基座將會產生位移甚至造成破壞,本研究以此作為較保守的設計準則。在計算磁性基座的破壞位移量分析中,本研究建議以側推力由最大值Pu降至0.8Pu時的位移量(約為19mm)作為破壞位移量,使磁性基座不致在低於設計位移量時產生破壞。
英文摘要 The Medical Freezer(MF) and several equipment of hospital were slipped and overturned in the Hualien Earthquake (20180206). According to the Code, the hospital is one of the important building in the numerous types of architecture, and increasing the aseismic capability of the non-structure components which attached to the hospital can reduce the damage. To resolve the phenomenon, the MF was conducted as the main test specimen, and the magnetic connection (MCN) was installed on its base to test the response in different time history (near fault, far field and the top floor recording on the hospital) in order to verify the validity and rationality of formula. Based on the final results of this study, the MF was resetting favorably due to the normal force of magnetic which were installed in the MCN and the spring on corner of the plate also provided effective constraint to avoid its slipping down. And the MCN was slipped when the PGA exceeded 0.4g. Compared with the MF which excluded the MCN, the final results of this study might be a reference to further research.
論文目次 表目錄V
圖目錄VII
第一章 緒論1
1-1研究動機與目的1
1-1-1研究動機1
1-1-2研究目的3
1-2研究方法與流程4
1-3文獻回顧9
1-3-1傾覆性理論分析9
1-3-2醫療設備物耐震研究11
1-3-3非結構物耐震調查與分析研究12
1-4論文架構與本文研究適用範圍13
1-4-1論文架構13
1-4-2研究適用範圍15
第二章 醫院重要儲存設備調查分析17
2-1醫院重要設備物介紹17
2-1-1醫院重要部門設備物分析17
2-1-2醫院設備物目前常用固定方式19
2-2醫療用冰箱規格及固定方式分析21
2-3小結24
第三章 滑移及擺動理論分析與應用25
3-1傾覆理論比較分析25
3-1-1Housner傾覆理論25
3-1-2Ishiyama傾覆判別式32
3-1-3Makris傾覆限度理論34
3-1-4Nabeshima近斷層簡化假設36
3-1-5上述多種傾覆理論之比較分析37
3-2Ishiyama滑移及擺動公式37
3-3滑移及擺動公式修正及沿用40
3-4小結42
第四章 磁性基座設計原理及元件試驗43
4-1磁性基座設計原理43
4-2磁性基座細部設計44
4-2-1剪力式磁扣磁鐵配置設計44
4-2-2鎖固鈑材設計46
4-2-3磁性基座安裝步驟47
4-3磁性基座元件試驗50
4-3-1抗壓試驗50
4-3-2拉拔力試驗52
4-3-3側推力試驗55
4-3-4摩擦係數試驗65
4-3-5韌性容量試驗67
4-4磁性基座內彈簧剛度應用71
4-4-1彈簧剛度理論公式71
4-4-2磁性基座彈簧設計剛度72
4-4-3彈簧側向及縱向剛度量測73
4-4-4彈簧設計與應用74
4-5小結76
第五章 設備物安裝磁性基座之振動台實驗79
5-1振動台實驗裝置79
5-2實驗裝置設計與流程80
5-2-1實驗試體說明80
5-2-2實驗裝置設計與實驗步驟82
5-3實驗試體變因85
5-4實驗歷時輸入波86
5-5實驗結果分析與探討90
5-6小結110
第六章 電腦模型分析111
6-1振動台實驗頻率特性分析111
6-2電腦分析模型模擬116
6-2-1分析步驟及達成的目標116
6-2-2分析模型建構說明117
6-3振動台分析結果比較122
6-4磁性基座位移量分析126
6-5磁性基座破壞機制分析133
6-6小結135
第七章 結論與建議137
7-1結論137
7-1-1理論分析137
7-1-2磁性基座設計與元件試驗分析137
7-1-3設備物安裝磁性基座振動台實驗分析139
7-1-4磁性基座電腦分析模型分析139
7-2建議141
參考文獻143
附錄147
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20.國震中心振動台相關資料,參考網址:https://www.ncree.org/Ncree.aspx?id=4#S。
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