臺灣博碩士論文加值系統

需要移動的設備往往因操作麻煩、或其他限制等原因不易做好防震固定，以致於設備物在強地震下屢屢產生嚴重的損失。本研究探討一個對於移動式設備物固定的方式：「磁力固定設備物機制」。其基本原理為：將可方便充磁與脫磁的電磁鐵安排在設備儀器的底部或側面，利用充磁後產生的強大吸力將設備物固定於樓板上或牆壁上所黏貼之鐵板而達到抗震的效果。
本研究實驗探討將磁力應用在垂直固定展示櫃於樓板上，與水平固定病床於牆壁上，並藉震動模擬台對其做耐震性能測試，綜合其結果得到以下利用磁力固定設備物之特性：
1.充磁與脫磁容易、移動方便、不需破壞樓板、且較隔震器便宜許多。
2.利用磁力來固定，不增加設備物重量，故無慣性力與樓板承載力之問題。
3.越大的磁力，可抵抗到越大的地表加速度後，才使設備儀器產生初始的滑移或脫開現象。
4.磁力固定展示櫃，在垂直地面方向可防止展示櫃產生翻轉甚至傾倒；而在平行地面方向可提供滑移摩擦耗能的特性，使展示平台部分的加速度在展示櫃產生滑移後逐漸趨於一常數，有助於櫃內展示品的耐震環境，確保展示品的安全。
5.可藉改變磁力大小與電磁鐵與鐵板間的摩擦係數兩項因素，來控制設備物被磁力固定後在地震中主要的運動行為與摩擦耗能特性。
由實驗結果可知，此種利用磁力來固定設備物的機制，不僅簡易操作，也能達到固定設備物的功能，本研究稱此機制為「滑磁系統」。

Many building equipment were damaged in past earthquakes due to lack of easy-to-use seismic resistant measures to prevent from overturning or sliding . This study suggests a new seismic resistant measure on mobile equipment : 「 To strengthen the seismic capacity of mobile equipment by magnetic force」. The first step is to install an energy saving electromagnetic chuck beneath or beside the equipment and to place a steel plate to the floor or to the dry wall with 3M’s double-face stickers. When charged by current, the electromagnetic chucks produce sufficient magnetic force which helps to attach the equipment to the steel plate, thus the equipment is anchored.
This study has investigated the performance of this new measure by shaking table tests in two kinds of equipments :
1.Show cases in museum, vertically fixed to steel plate on floor by magnetic force.
2.Hospital beds, horizontally fixed to steel plate on dry wall by magnetic force.
After the tests, several properties of mobile equipment fixed by magnetic force were founded:
1.The advantage is easy to operate, easy to move, no damage on the floor , and much cheaper than isolators .
2.Magnetic force won’t produce inertia force to the equipment nor extra bearing weight on the floor.
3.To prevent equipment from overturning or sliding, the stronger the magnetic force is used, the more seismic capacity the equipment has.
4.Strengthened by magnetic force, the show case on one hand was prevented from rocking, and on the other hand was allowed to slide moderately on the surface of the steel plate. This behavior provides the energy dissipation and reduces the acceleration of exhibition items inside the show case.
5.Analysis revealed that the vibration patterns of equipment and energy dissipation under seismic excitation are controlled by two factors:
1). The magnetic force
2). The friction between electromagnets and steel plate
In conclusion, strengthening the seismic capacity of mobile equipment by magnetic force, which is named “Sliding Magnet Isolators(SMI)”, is easy to operate and can provide sufficient seismic capacity to the mobile equipment.

圖目錄…………………………………………………………………IV
表目錄…………………………………………………………………VI
照片目錄………………………………………………………………VII
第一章 緒論 ……………………………………………………………1
1-1 研究動機……………………………………………………………1
1-2 研究目的……………………………………………………………2
1-3 研究方法與試驗方式………………………………………………2
1-4 文獻回顧……………………………………………………………3
第二章 移動式設備之固定方式介紹 …………………………………9
2-1展示館展示品耐震方式與性能介紹 ………………………………9
2-2醫院醫療設備固定方式與破壞模式介紹…………………………13
2-3磁力固定機制假設…………………………………………………14
第三章 移動式設備物傾覆性原理分析………………………………21
3-1 傾覆性分析原理簡介 ……………………………………………21
3-2 基本運動形式與假設 ……………………………………………22
3-3 運動方程式 ………………………………………………………23
3-4 Ishiyama傾覆性預測公式………………………………………27
3-5 實驗與應用 ………………………………………………………29
第四章 實驗與實驗結果分析…………………………………………39
4-1實驗一：電磁鐵吸力測試…………………………………………40
4-1-1：電磁鐵吸力實驗裝置說明……………………………………41
4-1-2：實驗結果………………………………………………………41
4-1-3：小結……………………………………………………………42
4-2實驗二：電磁鐵往復運動摩擦耗能實驗…………………………43
4-2-1：實驗裝置與步驟………………………………………………43
4-2-2：實驗結果………………………………………………………45
4-2-3：小結……………………………………………………………48
4-3實驗三：展示櫃震動台實驗………………………………………49
4-3-1：展示櫃震動台甲實驗…………………………………………50
4-3-1.1：實驗設備與裝置……………………………………………50
4-3-1.2：實驗步驟……………………………………………………54
4-3-1.3：歷時記錄……………………………………………………54
4-3-1.4：實驗結果與分析……………………………………………56
4-3-1.5：小結…………………………………………………………57
4-3-2：展示櫃震動台乙實驗…………………………………………62
4-3-2.1：實驗設備與裝置……………………………………………62
4-3-2.2：實驗步驟……………………………………………………63
4-3-2.3：歷時記錄……………………………………………………63
4-3-2.4：實驗結果與分析……………………………………………63
4-3-2.5：小結…………………………………………………………64
4-3-3：展示櫃震動台實驗結果分析…………………………………68
4-3-4：小結……………………………………………………………72
4-4實驗四：病床震動台實驗…………………………………………73
4-4-1：實驗設備與裝置………………………………………………74
4-4-2：試體規劃………………………………………………………76
4-4-3：實驗步驟………………………………………………………77
4-4-4：實驗結果與分析………………………………………………77
4-4-5：小結……………………………………………………………82
第五章 SAP2000電腦模擬分析 ………………………………………83
5-1由實驗推測降低摩擦係數後展示平台加速度……………………83
5-2 SAP2000電腦模擬分析……………………………………………85
第六章 磁力補強設備之運動特性與設計重點………………………89
6-1 展示櫃 ……………………………………………………………89
6-1.1 有磁力櫃 ………………………………………………………89
6-1.2 無磁力櫃 ………………………………………………………91
6-1.3 討論 ……………………………………………………………92
6-2 病床 ………………………………………………………………99
6-3 磁力應用於設備物固定簡易設計流程…………………………100
第七章 結論與建議 …………………………………………………103
7-1結論 ………………………………………………………………103
7-2建議工程作法 ……………………………………………………105
7-3後續研究 …………………………………………………………107
參考文獻………………………………………………………………109
附錄A …………………………………………………………………111
圖2-1 LSE儀器相互束制式固定圖…………………………………13
圖2-2 LSE儀器繫在牆上式固定圖…………………………………13
圖2-3 LSE儀器止煞車式固定圖……………………………………14
圖2-4 磁力應用在固定直立式設備物機制圖 ……………………15
圖2-5 磁力應用在固定橫式設備物機制圖 ………………………15
圖2-6 磁力防止設備產生翻轉或傾倒傾圖 ………………………19
圖2-7 磁力摩擦耗能作用圖 ………………………………………19
圖3-1 物體運動之六種型態 ………………………………………22
圖3-2 物體運動假設 ………………………………………………23
圖3-3 由跳動旋轉造成之衝擊 ……………………………………24
圖3-4 傾覆預測圖一 ………………………………………………27
圖3-5 傾覆預測圖二 ………………………………………………28
圖3-6 展示櫃加速度分佈假設圖 …………………………………30
圖3-7 病床加速度分佈假設圖 ……………………………………35
圖4-1 電磁鐵吸力實驗裝置示意圖 ………………………………40
圖4-2 電磁鐵摩擦耗能實驗裝置俯視圖 …………………………43
圖4-3 實驗裝置圖 …………………………………………………51
圖4-4 展示櫃底部鐵板磨光與打粗範圍 …………………………52
圖4-5 電磁鐵固定於展示櫃底部四角落圖 ………………………53
圖4-6 電磁鐵固定於展示櫃底部四腳鐵件 ………………………53
圖4-7 T1歷時記錄 …………………………………………………54
圖4-8 T1歷時記錄反應譜 …………………………………………55
圖4-9 T2歷時記錄 …………………………………………………55
圖4-10 T2歷時記錄反應譜 ………………………………………56
圖4-11 摩擦係數求法 ……………………………………………58
圖4-12 展示平台水平加速度 ……………………………………59
圖4-13 展示櫃最大水平滑移量 …………………………………60
圖4-14 展示櫃底翻轉高度…………………………………………61
圖4-15 展示平台水平加速度………………………………………65
圖4-16 展示櫃水平最大滑移量……………………………………66
圖4-17 展示櫃底部翻轉高度………………………………………67
圖4-18 A櫃在地震力由小漸大過程中的運動情形 ………………68
圖4-19 B櫃在地震力由小漸大過程中的運動情形 ………………69
圖4-20 不同震動級下展示櫃之滑動位移…………………………71
圖4-21 甲實驗T2-900gal傾覆力矩判斷歷時 ……………………71
圖4-22 乙實驗T2-900gal傾覆力矩判斷歷時 ……………………71
圖4-23 病床頭部裝置電磁鐵………………………………………74
圖4-24 隔間牆上固定6mm鐵板 ……………………………………74
圖4-25 實驗裝置圖…………………………………………………75
圖4-26 病床實驗結果………………………………………………78
圖4-27 磁力480kg固定之病床在地震中之行為 …………………79
圖4-28 磁力480kg加煞車固定之病床在地震中行為 ……………79
圖4-29 病床頭、中、尾部加速度漸大……………………………80
圖5-1 由實驗結果推測降低摩擦力後展示平台水平加速度 ……84
圖5-2 展示櫃底部水平加速度模擬與實驗結果比較 ……………86
圖5-3 展示平台水平加速度模擬與實驗結果比較 ………………86
圖5-4 展示櫃頂部水平加速度模擬與實驗結果比較 ……………87
圖6-1 滑移翻轉關係圖一 …………………………………………93
圖6-2 滑移翻轉關係圖二 …………………………………………95
圖6-3 滑移翻轉關係圖三 …………………………………………96
圖6-4 滑移翻轉關係圖四 …………………………………………97
圖6-5 磁力應用於設備物固定簡易設計流程……………………102
表4-1 一般工業用鐵 ………………………………………………41
表4-2 純鐵 …………………………………………………………42
表4-3 3mm厚鐵板遲滯圈 …………………………………………45
表4-4 4mm厚鐵板遲滯圈……………………………………………46
表4-5 5mm厚鐵板遲滯圈……………………………………………47
表4-6 病床不同固定方式組合實驗組別 …………………………80
表4-7 病床實驗結果 ………………………………………………82
表4-8 煞車固定狀態病床滑移量 …………………………………85
表4-9 未踩煞車病床滑移量 ………………………………………85
表6-1 滑移翻轉假設計算表一 ……………………………………95
表6-2 滑移翻轉假設計算表二 ……………………………………97
表A-1 甲實驗 T1歷時 實驗結果紀錄表 A櫃…………………111
表A-2 甲實驗 T1歷時 實驗結果紀錄表 B櫃…………………112
表A-3 甲實驗 T2歷時 實驗結果紀錄表 A櫃…………………113
表A-4 甲實驗 T2歷時 實驗結果紀錄表 B櫃…………………114
表A-5 乙實驗 T1歷時 實驗結果紀錄表 A櫃…………………115
表A-6 乙實驗 T1歷時 實驗結果紀錄表 B櫃…………………116
表A-7 乙實驗 T2歷時 實驗結果紀錄表 A櫃…………………117
表A-8 乙實驗 T2歷時 實驗結果紀錄表 B櫃…………………118
表A-9 病床組別A…………………………………………………119
表A-10 病床組別B…………………………………………………120
表A-11 病床組別C…………………………………………………120
表A-12 病床組別D…………………………………………………121
表A-13 病床組別E…………………………………………………122
表A-14 病床組別F…………………………………………………123
表A-15 病床組別G…………………………………………………123
照片2-1 櫃底型隔震器……………………………………………12
照片2-2 櫃內型隔震器……………………………………………12
照片2-3 瓷瓶內填充鉛塊或沙粒…………………………………12
照片2-4 瓷瓶底部使用微晶蠟固定………………………………12
照片2-5 使用釣魚線綑綁瓷瓶……………………………………12
照片2-6 電磁鐵、控制器與12V直流電池串連 …………………16
照片2-7 電磁鐵……………………………………………………17
照片2-8 電磁鐵有磁性的一面……………………………………17
照片2-9 3M雙面膠…………………………………………………17
照片2-10 一般工業用鐵板 ………………………………………17
照片4-1 由背面看實驗裝置………………………………………44
照片4-2 實驗裝置側視圖…………………………………………44
照片4-3 實驗裝置底視圖…………………………………………44
照片4-4 櫃內磁瓶照片……………………………………………63
照片4-5 A櫃底部鐵板磨光處理與磨光範圍外做稍微打磨處理 63
照片4-6 病床頭部裝置電磁鐵……………………………………74
照片4-7 地板間格30cm貼一藍色標線……………………………74

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