TWI608182B - 互制式隔震系統 - Google Patents

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TWI608182B
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盧煉元
劉瓊琳
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互制式隔震系統
本發明是有關於一種隔震系統,特別是有關於一種利用振動時二個物體的慣性力產生互制作用,以實現減震的隔震系統。
現今的耐震技術雖然可以避免建築物於地震中發生嚴重破壞,但卻無法避免建築物內之設備等非結構構件發生破壞。當廠房中精密設備或是建築物中具有歷史價值之文物於地震中發生破壞時,其損失相當可觀,有時甚至還超過建築物本身的價值。
目前習知隔震系統請參考圖1。在圖1的隔震系統50中,受隔震體51透過隔震彈簧52、阻尼件53、摩擦件54或其他相關構件與水平隔震器56相連接,而水平隔震器56透過隔震彈簧57、阻尼件59、摩擦件58或其他相關構件與其它剛性物體或地表相連接。隔震系統50例如是藉由隔震彈簧52、阻尼件53以及摩擦件54來實現受隔震體51在垂直方向上的減震,而隔震系統50亦例如是透過與水平隔震器56相連的隔震彈簧57、阻尼件59以及摩擦件58來實現受隔震體51在水平方向上的減震。
然而,目前習知隔震系統的減震效果有限。當具有低頻震波的地震波(如近域震波)來臨時,隔震系統很可能發生低頻似共振現象,而使得受隔震體無論是在水平方向或垂直方向上的位移及加速度過度放大,使得習知隔震系統的減震效果不佳。
本發明提供一種隔震系統,其藉由在振動時二個物體的慣性力所產生的互制作用,而達到抗共振的效果,藉以實現良好的減震效果。
本發明的隔震系統包括第一力傳遞元件、第一物體、第二物體以及復位件。第一力傳遞元件設置於基座上。第一物體耦接第一力傳遞元件的第一端,且第二物體耦接第一力傳遞元件的第二端。另外,復位件連接於第一物體與基座之間。復位件用以在第一物體移動時,提供第一物體回復力。當第一物體振動而對第一力傳遞元件的第一端施加第一力量時,第二物體對第一力傳遞元件的第二端施加與第一力量互制的第二力量。
在本發明的一實施例中,上述的第一力量與第二力量平行於重力方向。
在本發明的一實施例中,上述的隔震系統更包括導引元件,耦接第一物體以及第二物體的至少其中之一。導引元件使第一物體以及第二物體的至少其中之一沿著與重力方向平行的方向移動。
在本發明的一實施例中,上述的第一力傳遞元件為槓桿臂。槓桿臂具有支點,且支點固定於基座上。第一物體以及第二物體分別配置於支點的相對兩側。槓桿臂適於沿著通過支點的旋轉軸樞轉,且旋轉軸垂直於重力方向。
在本發明的一實施例中,上述的第一力量相對於支點的第一力臂與第二力量相對於支點的第二力臂的比值介於0.5至5之間。
在本發明的一實施例中,隔震系統符合 , 其中R為第二物體對第一物體的力矩比值,R L為第一力量相對於支點的第一力臂與第二力量相對於支點的第二力臂的比值,且α為外力因子,其中α介於0.2至0.8之間。
在本發明的一實施例中,上述的隔震系統更包括阻尼件,連接於第一物體與基座之間。阻尼件用以在第一物體移動時,提供第一物體阻尼力。
在本發明的一實施例中,上述的第一力傳遞元件包括第一液壓裝置。第一液壓裝置包括第一液壓管路、第一活塞以及第二活塞。第一活塞以及第二活塞分別封閉第一液壓管路的兩端。第一活塞承靠於第一物體的一側,以相應於第一力量而對第一物體施加第一正向力,第二活塞承靠於第二物體的一側,以相應於第二力量而對第二物體施加第二正向力。
在本發明的一實施例中,上述的隔震系統更包括第二力傳遞元件以及第三物體。基座耦接第二力傳遞元件的第三端,且第三物體耦接第二力傳遞元件的第四端。當基座對第二力傳遞元件的第三端施加第三力量時,第三物體對第二力傳遞元件的第四端施加與第三力量互制的第四力量。第三力量與第四力量垂直於重力方向。
在本發明的一實施例中,上述的第二力傳遞元件包括槓桿臂。槓桿臂具有支點,且支點固定於基座。基座以及第三物體分別配置於支點的相對兩側。槓桿臂適於沿著通過支點的旋轉軸樞轉,且旋轉軸垂直於重力方向。
在本發明的一實施例中,上述的第二力傳遞元件包括第一液壓裝置以及第二液壓裝置。第一液壓裝置包括第一液壓管路、第一活塞以及第二活塞。第一活塞以及第二活塞分別封閉第一液壓管路的兩端。第一活塞承靠於基座的一側,以相應於第三力量而對基座施加第一正向力。第二活塞承靠於第三物體的一側,以相應於第四力量而對第三物體施加第二正向力。第二液壓裝置包括第二液壓管路、第三活塞以及第四活塞。第三活塞以及第四活塞分別封閉第二液壓管路的兩端。第三活塞承靠於基座的另一側,以相應於第三力量而對基座施加第三正向力。其中,第一正向力垂直於第三正向力。第四活塞承靠於第三物體的另一側,以相應於第四力量而對第三物體施加第四正向力。其中,第二正向力垂直於第四正向力。
在本發明的一實施例中,上述的第一力量與第二力量垂直於重力方向。
在本發明的一實施例中,上述的第一力傳遞元件為槓桿臂。槓桿臂具有支點,且支點固定於基座上。第一物體以及第二物體分別配置於支點的相對兩側。槓桿臂適於沿著通過支點的旋轉軸樞轉,且旋轉軸垂直於重力方向。
在本發明的一實施例中,上述的第一力傳遞元件包括第一液壓裝置以及第二液壓裝置。第一液壓裝置包括第一液壓管路、第一活塞以及第二活塞。第一活塞以及第二活塞分別封閉第一液壓管路的兩端。第一活塞承靠於第一物體的一側,以相應於第一力量而對第一物體施加第一正向力。第二活塞承靠於第二物體的一側,以相應於第二力量而對第二物體施加第二正向力。第二液壓裝置包括第二液壓管路、第三活塞以及第四活塞。第三活塞以及第四活塞分別封閉第二液壓管路的兩端。第三活塞承靠於第一物體的另一側,以相應於第一力量而對第一物體施加第三正向力。其中,第一正向力垂直於第三正向力。第四活塞承靠於第二物體的另一側,以相應於第二力量而對第二物體施加第四正向力。其中,第二正向力垂直於第四正向力。
基於上述,在本發明實施例的隔震系統中,當第一物體振動而對第一力傳遞元件的第一端施加第一力量時,第二物體對第一力傳遞元件的第二端施加與第一力量互制的第二力量。當隔震系統用以實現隔震時,第一物體與第二物體的至少其中之一即為受隔震體。當地震來臨時,隔震系統可以藉由在振動時二個物體的慣性力所產生的互制作用,而達到抑制低頻似共振的效果,使得隔震系統具有良好的柔度,以實現良好的減震效果。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖2A繪示本發明一實施例之隔震系統的示意圖,請參考圖2A。在本實施例中,隔震系統100包括第一力傳遞元件110,且第一力傳遞元件110設置於基座B上。具體而言,第一力傳遞元件110例如是槓桿臂LA,槓桿臂LA具有支點112,且支點固定於基座B上。此外,隔震系統100更包括第一物體120以及第二物體130,且第一物體120以及第二物體130分別配置於支點112的相對兩側。在本實施例中,第一力傳遞元件110,亦即槓桿臂LA,具有第一端E1以及第二端E2,而第一物體120耦接第一力傳遞元件110的第一端E1,且第二物體130耦接第一力傳遞元件110的第二端E2。具體而言,第一物體120藉由軸套114a滑設於第一力傳遞元件110的第一端E1,且第二物體130藉由軸套114b滑設於第一力傳遞元件110的第二端E2。另外,槓桿臂LA適於沿著通過支點112的旋轉軸樞轉,且旋轉軸可以是垂直於重力方向GD的任一軸向。此外,隔震系統100例如是處於由第一軸X、第二軸Y以及第三軸Z所建構的空間中,其中第一軸X方向垂直於第二軸Y方向。第三軸Z方向與重力方向GD平行,且第三軸Z方向垂直於第一軸X的方向也垂直於第二軸Y的方向。
在本實施例中,當第一物體120振動而對第一力傳遞元件110的第一端E1施加第一力量F1時,第二物體130對第一力傳遞元件110的第二端E2施加與第一力量F1互制的第二力量F2。具體而言,第一物體120例如是受隔震體,而第二物體130例如是配重。舉例來說,第一物體120例如是在地震中欲獲致減震效果的建築物,或者是在地震中欲獲致減震效果的建築物樓房中的設備或物體。第二物體130可以例如是配合第一物體120質量而設置的配重塊。然而在一些實施例中,第一物體120以及第二物體130亦可以皆為受隔震體,本發明並不以此為限。在本實施例中,第一力量F1與第二力量F2平行於重力方向GD,亦即,隔震系統100為一垂直隔震系統,而可以使受隔震體(例如是第一物體120)在垂直方向上隔震。舉例而言,當地震波來臨時,地震波會對受隔震體產生至少垂直方向以及水平方向上的振動。本實施例的隔震系統100至少可以減低受隔震體在垂直方向上的振動程度,使得受隔震體隔絕地震波對其在垂直方向上的影響。
在本實施例中,隔震系統100更包括導引元件140,耦接第一物體120以及第二物體130的至少其中之一。導引元件140使第一物體120以及第二物體130的至少其中之一沿著與重力方向GD平行的方向移動。具體而言,導引元件140例如是滑軌,且第一物體120以及第二物體130皆設置此導引元件140。導引元件140限制第一物體120以及第二物體130的移動自由度,而使得第一物體120以及第二物體130沿著與重力方向GD平行的方向移動。然而,在其他實施例中,導引元件140亦可以具有其他的形式,本發明並不以此為限。
在本實施例中,當地震來臨(動態)時,受隔震體,即第一物體120受到地震力而產生振動。第一物體120對第一力傳遞元件110的第一端E1施加第一物體120在垂直方向上所受的地震力(第一力量F1),此時,第二物體130對第一力傳遞元件110的第二端E2施加慣性力(第二力量F2),且此慣性力(第二力量F2)與第一物體120在垂直方向上所受的地震力(第一力量F1)互制。具體而言,此慣性力(第二力量F2)透過第一力傳遞元件110而作用於第一物體120,並至少部分抵銷第一物體120在垂直方向上所受的地震力(第一力量F1)。因此,隔震系統100具有良好的柔度,使得第一物體120得以實現減震。此外,當未有地震(靜態)時,第二物體130的重力會施加至第一力傳遞元件110的第二端E2,而使得第二物體130對支點112所產生的力矩可以提供第一物體120上揚力。此上揚力可以支撐第一物體120自身重量的至少一部份,而避免第一物體120在未有地震時因自身重量而過度沉陷。由於隔震系統100在未有地震(靜態)時具有得以提供至第一物體120的此上揚力,隔震系統100具有良好的剛度。
在其他實施例中,第一物體120以及第二物體130亦可以皆為受隔震體。此時,第一物體120與第二物體130可以互相視為彼此對應的配重塊,而產生支持重量以及隔震的效果。具體而言,在這些實施例中,第一物體120可以藉由第二物體130而獲致如圖2A實施例的上揚力(靜態)以及慣性力(動態),而達到支持重量以及隔震的效果。另外,第二物體130亦可以藉由第一物體120而獲致如圖2A實施例的上揚力(靜態)以及慣性力(動態),而也達到支持重量以及隔震的效果。在這些實施例中,隔震系統亦具有良好的剛度(靜態)以及柔度(動態)。
請繼續參考圖2A,在本實施例中,隔震系統100的基座B可以是建築物、地面、樓板或是其他物體。並且,基座B可以是單一物體或是分離的多個物體。舉例而言,當受隔震體為建築物時,基座B可以例如是地面。當受隔震體為樓房中的設備或物體時,基座B可以例如是樓板。此外,基座B亦可以是其他剛性物體或是剛性較強的附屬構造,本發明並不以此為限。此外,在本實施例中,隔震系統100更包括復位件150以及阻尼件160,復位件150連接於第一物體120與基座B之間,阻尼件160亦連接於第一物體120與基座B之間。復位件150用以在第一物體120移動時,提供第一物體120回復力,而阻尼件160用以在第一物體120移動時,提供第一物體120阻尼力。具體而言,本實施例的復位件150為一彈性件,例如是一隔震彈簧。彈性件用以在第一物體120移動時,提供第一物體120彈性回復力。然而在其他實施例中,復位件150亦可以是其他可提供回復力的元件,本發明並不以此為限。另外,阻尼件160例如是黏滯型阻尼器或是摩擦型阻尼器,本發明亦不以此為限。具體而言,可以依據實際隔震需求而設置適當的復位件150以及阻尼件160,而使得隔震系統100對受隔震體達到更加良好的隔震效果,舉例而言,在一些實施例中,復位件150亦可以連接於第二物體130與基座B之間,用以在第二物體130移動時,提供第二物體130回復力。或者,隔震系統可以包括多個復位件,一部分的復位件連接於第一物體120與基座B之間,而另一部分的復位件連接於第二物體130與基座B之間,本發明並不以此為限。除此之外,在其他實施例中,阻尼件160亦可以連接於第二物體130與基座B之間,用以在第二物體130移動時,提供第二物體130阻尼力。或者,隔震系統可以包括多個阻尼件,一部分的阻尼件連接於第一物體120與基座B之間,而另一部分的阻尼件連接於第二物體130與基座B之間,本發明亦不以此為限。
圖2B繪示本發明另一實施例之隔震系統的示意圖,請參考圖2B。在本實施例中,隔震系統200類似於圖2A實施例的隔震系統100。隔震系統200的構件以及相關敘述可以參考隔震系統100的構件以及相關敘述,在此不再贅述。隔震系統200與隔震系統100的差異如下所述。隔震系統200更包括水平隔震單元270,且第一力傳遞元件110以及基座B固定於水平隔震單元270上。具體而言,水平隔震單元270可以例如是包括隔震支承IS,連接於該基座B與地面之間,或者,連接於基座B與另一基座之間。隔震支承IS可包括一水平向的復位件,而可以用以在基座B移動時,提供基座B回復力,因而提供位於基座B上的受隔震體在水平方向的減震效果,亦即具有復位的功能。此外,隔震支承IS亦可以同時兼具消能或減震功能,以達到更良好的減震效果。舉例而言,隔震支承IS可以包括橡膠隔震墊,或可為一滑動面為下凹式的滑動支承,如摩擦單擺支承,而可以藉由位能差提供回復力,本發明並不以此為限。另外,在一些實施例中,隔震支承IS亦可以包括隔震彈簧。藉此,隔震系統200可以用以實現水平隔震以及兼具垂直與水平的三維隔震。
請再參考圖2A,在本實施例中,當地震來臨時,隔震系統100的運動可以表示為以下運動方程式:
其中,y M為受隔震體(第一物體120)之相對地表位移,M與m分別為受隔震體(第一物體120)與配重(第二物體130)的質量,k為隔震彈簧(復位件150)的勁度(stiffness),c為阻尼件160的阻尼係數(damping coefficient),而 為地震波所帶來的地表加速度。此外,R為配重對受隔震體的力矩比值,R L為第一力量F1相對於支點112的第一力臂A1與第二力量F2相對於支點112的第二力臂A2的比值,在此稱為槓桿比。此外,α為外力因子。R、R L以及α作為此隔震系統100之主要參數,分別定義如下:
其中,M為受隔震體(第一物體120)的質量,m為配重(第二物體130)的質量,L M為第一力臂A1,而L m為第二力臂A2。在本實施例中,R L例如是介於0.5至5之間,而α例如是介於0.2至0.8之間。然而,在其他實施例中,受隔震體以及配重的槓桿比以及質量比亦可以依據實際隔震需求而有其他的數值範圍,本發明並不以此為限。
圖3A繪示圖2A實施例之隔震系統在經計算的加速度對驅動頻率的作圖(呈現隔震系統的加速度對驅動頻率的響應函數),而圖3B繪示圖2A實施例之隔震系統經計算的位移對驅動頻率的作圖(呈現隔震系統的位移對驅動頻率的響應函數)。圖3A以及圖3B分別反映了在具有不同頻率(亦即驅動頻率)的垂直向地震波下,隔震系統100的加速度反應以及位移反應。藉由調整隔震系統100的力矩比R以及槓桿比R L,隔震系統100的外力因子α便隨之調整。當外力因子α不同時,在具有不同頻率的垂直向地震波下隔震系統100的加速度反應以及位移反應也會不同。請先參考圖3B,在本實施例中,縱軸表示位移,單位為公尺,且橫軸表示驅動頻率,單位為赫茲。當外力因子α越小時,則隔震系統100在不同驅動頻率下的位移反應越小。因此,藉由調整隔震系統100的外力因子α,隔震系統100在未有地震(靜態)時的沉陷量可以有效減少,且隔震系統100在地震來臨(動態)時的位移反應亦可有效減少。另外,請參考圖3A,在本實施例中,縱軸表示加速度,單位為公尺/秒平方,且橫軸表示驅動頻率,單位為赫茲。具體而言,藉由降低外力因子α的值,對於隔震系統100的加速度的共振反應亦有抑制的效果,並且可以縮小共振區的頻寬。然而,當外力因子α較大時,例如當α=1時,在較高驅動頻率下的隔震系統100的加速度反應較小,甚至於接近於零。據此,藉由調整外力因子α的大小,隔震系統100的隔震位移量可以有效減少,同時,隔震系統的共振反應亦可有效被抑制。
圖4A繪示本發明又一實施例之隔震系統的示意圖。在本實施例中,隔震系統400a類似於圖2A實施例的隔震系統100。隔震系統400a的構件以及相關敘述可以參考隔震系統100的構件以及相關敘述,在此不再贅述。隔震系統400a與隔震系統100的差異如下所述。在本實施例中,隔震系統400a包括第一力傳遞元件410、第一物體420以及第二物體430。當第一物體420振動而對第一力傳遞元件410的第一端E1施加第一力量F1時,第二物體430對第一力傳遞元件410的第二端E2施加與第一力量F1互制的第二力量F2。第一力傳遞元件410為槓桿臂LA,且其適於沿著通過支點412的旋轉軸樞轉,旋轉軸可以是垂直於重力方向GD的任一軸向。具體而言,第一力傳遞元件410、第一物體420以及第二物體430類似於圖2A的第一力傳遞元件110、第一物體120以及第二物體130。然而,在本實施例中,第一力量F1與第二力量F2垂直於重力方向GD。第一力傳遞元件410設置於基座B上,且第一物體420亦設置於基座B上。基座B可以是另一物體,例如是一建築物或是剛性較強的附屬構造,並且,基座B可以是單一物體或是分離的多個物體,本發明並不以此為限。第一物體420係透過隔震支承IS設置於基座B上,且第二物體430係透過隔震支承IS設置於地面上。在本實施例中,地面亦屬於隔震系統400a的基座。隔震支承IS例如是類似於圖2B實施例的隔震支承IS,其相關敘述以及相關實施方式可以參考圖2B實施例的隔震支承IS。具體而言,隔震支承IS可包括具有復位功能的復位件,亦或者可同時兼具消能或減震功能。具體而言,隔震支承IS可包括橡膠隔震墊,或可為一滑動面為下凹式的滑動支承,如摩擦單擺支承,而可以藉由位能差提供回復力,本發明並不以此為限。另外,在一些實施例中,隔震支承IS亦可以包括隔震彈簧。在本實施例中,隔震支承IS亦連接於第二物體430與地面之間,且隔震支承IS用以在第二物體430移動時,提供第二物體430回復力。此外,在本實施例中,支點412可以是萬向軸承或是球窩支承。具體而言,互制的第一力量F1以及第二力量F2垂直於重力方向GD,亦即互制的第一力量F1以及第二力量F2位於水平方向上。當地震來臨(動態)時,第二力量F2可以透過第一力傳遞元件410而作用於第一物體420,並至少部分抵銷第一物體420在水平方向(包括第一軸X方向以及第二軸Y方向)上所受的地震力,使得隔震系統400a得以實現於水平方向上的減震效果。在其他實施例中,第一物體420亦可以選擇不設置於基座B上,或者第二物體430亦可以選擇設置於基座B上,本發明並不以此為限。除此之外,隔震系統400a亦可以選擇性地搭配其他垂直隔震單元,而實現三維隔震,本發明亦不以此為限。
圖4B繪示本發明再一實施例之隔震系統的示意圖,且圖4C繪示本發明另一實施例之隔震系統的示意圖。在這些實施例中,圖4B的隔震系統400b以及圖4C的隔震系統400c類似於圖4A的隔震系統400a。隔震系統400b以及隔震系統400c的構件以及相關敘述可以參考隔震系統400a的構件以及相關敘述,在此不再贅述。請先參考圖4B,隔震系統400b與隔震系統400a的差異如下所述。隔震系統400b的基座B具有容置空間。基座B在承載第一物體420的同時,也可以容置第二物體430的至少一部份。另外,隔震系統400b的基座B可以是另一物體,例如是一建築物或是剛性較強的附屬構造,並且,基座B可以是單一物體或是分離的多個物體,本發明並不以此為限。據此,相較於隔震系統400a而言,隔震系統400b在水平方向(如在第一軸X方向)上所佔據的空間較小。此外,支點412可以是萬向軸承或是球窩支承。在隔震系統400b中,互制的第一力量F1以及第二力量F2垂直於重力方向GD,亦即互制的第一力量F1以及第二力量F2位於水平方向上。因此,隔震系統400b得以實現於水平方向(包括第一軸X方向以及第二軸Y方向)上的減震效果。此外,請參考圖4C,隔震系統400c與隔震系統400a的差異如下所述。在本實施例中,隔震系統400c的基座B可以是另一物體,例如是一建築物、剛性較強的附屬構造或者是地下室的梁或柱,並且,基座B可以是單一物體或是分離的多個物體,本發明並不以此為限。具體而言,可以依據實際需求,選擇不設置第一物體420於基座B上,而使得第一物體420透過隔震支承IS設置於地面上,本發明並不以此為限。在本實施例中,地面亦屬於隔震系統400c的基座。另外,在圖4B以及圖4C的實施例中,隔震支承IS為復位件,且本實施例的隔震支承IS類似於圖4A實施例隔震系統400a的隔震支承IS,其相關敘述可參考圖4A實施例的隔震支承IS,在此不再贅述。
圖4D繪示本發明又一實施例之隔震系統的示意圖,請參考圖4D。在本實施例中,隔震系統400d類似於圖2A實施例的隔震系統100。隔震系統400d的構件以及相關敘述可以參考隔震系統100的構件以及相關敘述,在此不再贅述。隔震系統400d與隔震系統100的差異如下所述。在本實施例中,隔震系統400c包括第一力傳遞元件410、第一物體420以及第二物體430。當第一物體420振動而對第一力傳遞元件410的第一端E1施加第一力量F1時,第二物體430對第一力傳遞元件410的第二端E2施加與第一力量F1互制的第二力量F2。類似於隔震系統100,隔震系統400d的第一力量F1與第二力量F2平行於重力方向GD。第一力傳遞元件410適於沿著通過支點412的旋轉軸樞轉,且旋轉軸可以是垂直於重力方向GD的任一軸向。此外,隔震系統400d更包括第二力傳遞元件470以及第三物體480。第二力傳遞元件470包括槓桿臂LA,槓桿臂LA具有支點472,且支點472固定於基座B’。基座B’以及第三物體480分別配置於支點472的相對兩側。支點472可以是萬向軸承或是球窩支承。第二力傳遞元件470適於沿著通過支點472的旋轉軸樞轉,且旋轉軸可以是垂直於重力方向GD的任一軸向。除此之外,基座B透過隔震支承IS設置於基座B’上,且第三物體480係透過隔震支承IS設置於地面上。本實施例的隔震支承IS為復位件,且本實施例的隔震支承IS類似於圖4A實施例隔震系統400a的隔震支承IS,其相關敘述可參考圖4A實施例的隔震支承IS,在此不再贅述。另外,第二力傳遞元件470具有第三端E3以及第四端E4。基座B耦接第三端E3,且第三物體480耦接第四端E4。基座B以及基座B’可以是其他物體,例如是建築物或是剛性較強的附屬構造。在本實施例中,當基座B對第二力傳遞元件470的第三端E3施加第三力量F3時,第三物體480對第二力傳遞元件470的第四端E4施加與第三力量F3互制的第四力量F4。具體而言,第三力量F3與第四力量F4垂直於重力方向GD,亦即互制的第三力量F3以及第四力量F4位於水平方向(包括第一軸X方向以及第二軸Y方向)上。此外,隔震系統400d亦可以選擇性地搭配設置導引元件440、復位件450以及阻尼件460。導引元件440、復位件450以及阻尼件460的相關敘述可以參考圖2A實施例的導引元件140、復位件150以及阻尼件160的相關敘述,在此不再贅述。
請繼續參考圖4D,在本實施例中,當地震來臨(動態)時,來自第二物體430的第二力量F2可以透過第一力傳遞元件410而作用於第一物體420,並至少部分抵銷第一物體420在重力方向GD(垂直方向)上所受的地震力,使得隔震系統400d得以實現於重力方向GD(垂直方向)上的減震效果。此外,來自第三物體480的第四力量F4可以透過第二力傳遞元件470而作用於基座B上,進而至少部分抵銷第一物體420在水平方向上所受的地震力,使得隔震系統400d得以實現於水平方向上的減震效果。因此,隔震系統400d可以同時滿足在垂直以及水平方向上的減震效果,從而實現三維隔震。
圖4E繪示本發明再一實施例之隔震系統的示意圖,請參考圖4E。在本實施例中,隔震系統400e類似於圖4D實施例的隔震系統400d。隔震系統400e的構件以及相關敘述可以參考隔震系統400d的構件以及相關敘述,在此不再贅述。隔震系統400e與隔震系統400d的差異如下所述。在本實施例中,隔震系統400e的基座B’具有容置空間。基座B’在承載基座B的同時,也可以容置第三物體480的至少一部份。據此,相較於隔震系統400d而言,隔震系統400e在水平方向(如在第一軸X方向)上所佔據的空間較小。另外,本實施例的隔震支承IS為復位件,且本實施例的隔震支承IS類似於圖4A實施例隔震系統400a的隔震支承IS,其相關敘述可參考圖4A實施例的隔震支承IS,在此不再贅述。此外,在隔震系統400e中,互制的第三力量F3以及第四力量F4垂直於重力方向GD,亦即互制的第三力量F3以及第四力量F4位於水平方向(包括第一軸X方向以及第二軸Y方向)上。因此,隔震系統400e得以實現於水平方向上的減震效果。並且。類似於隔震系統400d地,隔震系統400e可以同時滿足在垂直以及水平方向上的減震效果,從而實現三維隔震。
圖5繪示本發明另一實施例之隔震系統的示意圖,請參考圖5。在本實施例中,隔震系統500包括第一力傳遞元件510、第一物體520、第二物體530以及復位件550。當第一物體520振動而對第一力傳遞元件510的第一端E1施加第一力量F1時,第二物體530對第一力傳遞元件510的第二端E2施加與第一力量F1互制的第二力量F2。第一力量F1與第二力量F2平行於重力方向GD。具體而言,第一物體520以及第二物體530的相關敘述可以參考圖2A實施例的第一物體120以及第二物體130的相關敘述,在此不再贅述。此外,第一力傳遞元件510設置於基座上,且復位件550連接於第一物體520與基座之間。在本實施例中,隔震系統500的基座為地面。然而在其他實施例中,基座亦可以是另一物體,例如是一建築物或是剛性較強的附屬構造,並且,基座B可以是單一物體或是分離的多個物體,本發明並不以此為限。此外,復位件550連接於第一物體520與基座之間,復位件用550以在第一物體520移動時,提供第一物體520回復力。復位件550可以例如是圖2A實施例的復位件150,其相關配置以及相關說明可以參考圖2A實施例的復位件150,在此不再贅述。
在本實施例中,第一力傳遞元件510包括第一液壓裝置512,且第一液壓裝置512包括第一液壓管路512a、第一活塞512b以及第二活塞512c。第一活塞512b以及第二活塞512c分別封閉第一液壓管路512a的兩端。第一活塞512b承靠於第一物體520的一側,以相應於第一力量F1而對第一物體520施加第一正向力NF1。第二活塞512c承靠於第二物體530的一側,以相應於第二力量F2而對第二物體530施加第二正向力NF2。
請繼續參考圖5,在本實施例中,具體而言,第一液壓管路512a例如是填充有液壓油HO。當未有地震(靜態)時,第二物體530的重力會透過液壓油HO施加至第一物體520,而使得第一物體520獲致上揚力。此上揚力可以支撐第一物體520自身重量的至少一部份,而避免第一物體520在未有地震時因自身重量而過度沉陷。此外,當地震來臨(動態)時,第一物體520施加第一物體520在垂直方向上所受的地震力(第一力量F1)至液壓油HO,此時,第二物體530對液壓油HO施加慣性力(第二力量F2),且此慣性力(第二力量F2)與第一物體520在垂直方向上所受的地震力(第一力量F1)互制。此慣性力(第二力量F2)透過液壓油HO而作用於第一物體520,並至少部分抵銷第一物體520在垂直方向上所受的地震力(第一力量F1)。因此,隔震系統500得以實現減震。也就是說,在本實施例中,隔震系統500可以實現類似於圖2A實施例中隔震系統100的支持重量以及垂直隔震的效果。此外,在其他實施例中,隔震系統500至少可以結合如圖4A的隔震系統400a、圖4B的隔震系統400b、圖4C的隔震系統400c或其他類型的水平隔震系統,從而實現三維隔震,本發明並不以此為限。
圖6繪示本發明又一實施例之隔震系統的示意圖,請參考圖6。在本實施例中,隔震系統600類似於圖5實施例的隔震系統500。隔震系統600的構件以及相關敘述可以參考隔震系統500的構件以及相關敘述,在此不再贅述。隔震系統600與隔震系統500的差異如下所述。在本實施例中,隔震系統600包括第一力傳遞元件610、第一物體620以及第二物體630。當第一物體620振動而對第一力傳遞元件610的第一端施加第一力量F1時,第二物體630對第一力傳遞元件610的第二端施加與第一力量F1互制的第二力量F2。第一力量F1與第二力量F2垂直於重力方向GD。在本實施例中,地面屬於隔震系統600的基座。然而在其他實施例中,基座亦可以是另一物體,例如是一建築物或是剛性較強的附屬構造,並且,基座可以是單一物體或是分離的多個物體。在本實施例中,隔震支承IS為一復位件,連接於第一物體620與基座之間,用以在第一物體620移動時,提供第一物體620回復力。或者,隔震支承IS可以連接於第二物體630與基座之間,用以在第二物體630移動時,提供第二物體630回復力。本實施例的隔震支承IS例如是復位件,且本實施例的隔震支承IS類似於圖4A實施例的隔震支承IS,其相關配置以及相關說明可以參考圖4A實施例的隔震支承IS,在此不再贅述。具體而言,隔震系統600的第一力傳遞元件610包括第一液壓裝置612以及第二液壓裝置614。第一液壓裝置612包括第一液壓管路612a、第一活塞612b以及第二活塞612c。第一活塞612b以及第二活塞612c分別封閉第一液壓管路612a的兩端。第一活塞612b承靠於第一物體620的一側,以相應於第一力量F1而對第一物體620施加第一正向力NF1.第二活塞612c承靠於第二物體630的一側,以相應於第二力量F2而對第二物體630施加第二正向力NF2。此外,第二液壓裝置614包括第二液壓管路614a、第三活塞614b以及第四活塞614c。第三活塞614b以及第四活塞614c分別封閉第二液壓管路614a的兩端。第三活塞614b承靠於第一物體620的另一側,以相應於第一力量F1而對第一物體620施加第三正向力NF3。第四活塞614c承靠於第二物體630的另一側,以相應於第二力量F2而對第二物體630施加第四正向力NF4。具體而言,第一正向力NF1垂直於第三正向力NF3,且第二正向力NF2垂直於第四正向力NF4。
請繼續參考圖6,在本實施例中,具體而言,第一液壓管路612a以及第二液壓管路614a例如是填充有液壓介質。液壓介質可以是液體介質或是氣體介質。舉例而言,液壓介質可以是液壓油HO。此外,第一力量F1至少包括在平行於第一軸X方向上的子力量F11以及平行於第二軸Y方向上的子力量F12,且第二力量F2至少包括在平行於第一軸X方向上的子力量F21以及平行於第二軸Y方向上的子力量F22。當地震來臨(動態)時,第一物體620施加第一物體620在第一軸X方向上所受的地震力(子力量F11)至第一液壓管路612a之中的液壓油HO,此時,第二物體630對第一液壓管路612a之中的液壓油HO施加慣性力(子力量F21),且此慣性力(子力量F21)與第一物體620在第一軸X方向上所受的地震力(子力量F11)互制。此慣性力(子力量F21)透過液壓油HO而作用於第一物體620,並至少部分抵銷第一物體620在第一軸X方向上所受的地震力(子力量F11)。除此之外,當地震來臨(動態)時,第一物體620施加第一物體620在第二軸Y方向上所受的地震力(子力量F12)至第二液壓管路614a之中的液壓油HO,此時,第二物體630對第二液壓管路614a之中的液壓油HO施加慣性力(子力量F22),且此慣性力(子力量F22)與第一物體620在第二軸Y方向上所受的地震力(子力量F21)互制。此慣性力(子力量F22)透過液壓油HO而作用於第一物體620,並至少部分抵銷第一物體620在第二軸Y方向上所受的地震力(子力量F12)。因此,隔震系統600至少得以實現在第一軸X方向上以及在第二軸Y方向上的減震,進而實現水平隔震。
具體而言,在一些實施例中,可以以類似於圖4D結合垂直隔震與水平隔震的方式,結合圖2A實施例的垂直隔震系統100以及圖6實施例的水平隔震系統600。在這些實施例中,圖6的第一物體620則可以視為如圖4D的基座B,而圖6的第二物體630則可以視為如圖4D的第三物體480。在這些實施例中,圖2A所述的第一力傳遞元件110(槓桿臂LA)、第一物體120、第二物體130及其相關構件配置於基座(在這些實施例中,圖6的第一物體620作為所述基座)上。具體而言,基座耦接第二力傳遞元件610的第三端,且第三物體(在這些實施例中,圖6的第二物體630作為所述第三物體)耦接第二力傳遞元件610的第四端。當基座對第二力傳遞元件610的第三端施加第三力量(在這些實施例中,圖6的第一力量F1作為所述第三力量)時,第三物體對第二力傳遞元件610的第四端施加與第三力量互制的第四力量(在這些實施例中,圖6的第二力量F2作為所述第四力量)。在這些實施例中,第三力量與第四力量垂直於重力方向GD。
在這些結合垂直隔震與水平隔震的實施例中,第二力傳遞元件610包括第一液壓裝置612以及第二液壓裝置614。第一液壓裝置612包括第一液壓管路612a、第一活塞612b以及第二活塞612c,且第一活塞612b以及第二活塞612c分別封閉第一液壓管路612a的兩端。具體而言,第二力傳遞元件610的第一活塞612b承靠於基座的一側,以相應於第三力量而對基座施加第一正向力NF1。第二活塞612c承靠於第三物體的一側,以相應於第四力量而對第三物體施加第二正向力NF2。除此之外,在這些實施例中,第二液壓裝置614包括第二液壓管路614a、第三活塞614b以及第四活塞614c。第三活塞614b以及第四活塞614c分別封閉第二液壓管路614a的兩端。第三活塞614b承靠於基座的另一側,以相應於第三力量而對基座施加第三正向力NF3,且第四活塞614c承靠於第三物體的另一側,以相應於第四力量而對第三物體施加第四正向力NF4。具體而言,在這些實施例中,第一正向力NF1垂直於第三正向力NF3,且第二正向力NF2垂直於第四正向力NF4。在這些實施例中,隔震系統得以結合如圖2A實施例的垂直隔震效果以及如圖6實施例的水平隔震效果,進而實現三維隔震。
除此之外,在其他實施例中,亦可以以類似於圖4D結合垂直隔震與水平隔震的方式,將關於垂直隔震之實施例的隔震系統,如圖2A的隔震系統100、圖5的隔震系統500或者其他類型的垂直隔震系統,與關於水平隔震之實施例的隔震系統,如圖4C的隔震系統400a、圖4B的隔震系統400b、圖4C的隔震系統400c、圖6的隔震系統600或其他類型的水平隔震系統相結合,進而實現三維隔震,本發明並不以此為限。
圖7A繪示圖2A實施例之隔震系統與傳統隔震系統於Kobe(JMA)地震波作用下位移對時間的作圖,而圖7B繪示圖2A實施例之隔震系統與傳統隔震系統於Kobe(JMA)地震波作用下加速度對時間的作圖。在圖7A以及圖7B中,Kobe(JMA)地震波係指於1995年發生於日本神戶(Kobe)的地震,其地震名為Hyogo-ken Nanbu,其垂直尖峰地表加速度(Vertical Peak Ground Acceleration, VPGA)為0.364G。並且,此地震波屬於近域地震波。具體而言,圖7A以及圖7B係呈現以Kobe(JMA)地震波對於隔震系統進行的模擬結果,「隔震系統一(傳統)」係指傳統的垂直隔震系統,而「隔震系統二」則係指如圖2A實施例具有垂直隔震效果的隔震系統100。此外,圖7A的縱座標為隔震系統的位移,單位為公尺,而橫座標為地震波持續地時間,單位為秒。圖7B的縱座標為隔震系統的加速度,單位為g值,而橫座標為地震波持續地時間,單位為秒。
請繼續參考圖7A以及圖7B,具體而言,在Kobe(JMA)地震波的影響下,圖2A實施例之隔震系統100的位移幅度明顯小於傳統的垂直隔震系統的位移幅度。此外,圖2A實施例之隔震系統100的加速度也明顯小於傳統的垂直隔震系統的加速度。因此,相較於傳統的垂直隔震系統而言,圖2A實施例之隔震系統100明顯具有較佳的垂直隔震效果。
圖7C繪示圖2A實施例之隔震系統與傳統隔震系統於簡諧震波作用下位移對時間的作圖,且圖7D繪示圖2A實施例之隔震系統與傳統隔震系統於簡諧震波作用下加速度對時間的作圖。具體而言,圖7C以及圖7D係呈現以簡諧震波對於隔震系統進行的模擬結果,「隔震系統一(傳統)」係指傳統的垂直隔震系統,而「隔震系統二」則係指如圖2A實施例具有垂直隔震效果的隔震系統100。此外,圖7C的縱座標為隔震系統的位移,單位為公尺,而橫座標為簡諧震波持續地時間,單位為秒。圖7D的縱座標為隔震系統的加速度,單位為g值,而橫座標為簡諧震波持續地時間,單位為秒。具體而言,本實施例的簡諧震波的尖峰地表加速度(Peak Ground Acceleration, PGA)為0.127G。在簡諧震波的影響下,圖2A實施例之隔震系統100的位移幅度明顯小於傳統的垂直隔震系統的位移幅度。並且,隔震系統100不會發生如傳統的垂直隔震系統位移幅度隨著時間增加而增大的情形。除此之外,圖2A實施例之隔震系統100的加速度明顯小於傳統的垂直隔震系統的加速度。並且,隔震系統100也不會發生如傳統的垂直隔震系統加速度隨著時間增加而增大的情形。因此,相較於傳統的垂直隔震系統而言,圖2A實施例之隔震系統100明顯具有抗共振的效果。
以下表一將舉出傳統隔震系統以及如圖2B實施例的隔震系統200在具有不同垂直尖峰地表加速度之震波作用下在垂直方向上的最大位移反應。此外,以下表二將舉出傳統隔震系統以及如圖2B實施例的隔震系統200在具有不同垂直尖峰地表加速度之震波作用下在垂直方向上的最大加速度反應。需注意的是,下述之表一以及表二所列的資料為模擬結果,且其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者在參照本發明之後,當可應用本發明的原則對其參數或設定作適當的更動,以致使其設定之數據改變,惟其仍應屬於本發明之範疇內。 (表一) <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 震波特性 </td><td> (a)垂直尖峰地表加速度(g值) </td><td> (b)傳統隔震系統中受隔震體的平均位移(毫米) </td><td> (c)隔震系統200中受隔震體的平均位移(毫米) </td><td> (c)與(b)的比值 </td></tr><tr><td> 遠域震波(7筆震波資料) </td><td> 0.1 </td><td> 1.81 </td><td> 0.31 </td><td> 0.18 </td></tr><tr><td> 0.2 </td><td> 10.6 </td><td> 3.14 </td><td> 0.30 </td></tr><tr><td> 0.3 </td><td> 27.7 </td><td> 8.34 </td><td> 0.30 </td></tr><tr><td> 0.4 </td><td> 47.5 </td><td> 16.1 </td><td> 0.34 </td></tr><tr><td> 0.5 </td><td> 65.8 </td><td> 28.2 </td><td> 0.423 </td></tr><tr><td> 平均 </td><td> 0.31 </td></tr><tr><td> 近域震波(7筆震波資料) </td><td> 0.1 </td><td> 15.9 </td><td> 3.04 </td><td> 0.19 </td></tr><tr><td> 0.2 </td><td> 71.7 </td><td> 27.9 </td><td> 0.39 </td></tr><tr><td> 0.3 </td><td> 134 </td><td> 63.5 </td><td> 0.47 </td></tr><tr><td> 0.4 </td><td> 206 </td><td> 111 </td><td> 0.54 </td></tr><tr><td> 0.5 </td><td> 280 </td><td> 161 </td><td> 0.57 </td></tr><tr><td> 平均 </td><td> 0.43 </td></tr><tr><td> 全部震波(14筆震波資料) </td><td> 0.1 </td><td> 8.86 </td><td> 1.68 </td><td> 0.19 </td></tr><tr><td> 0.2 </td><td> 41.2 </td><td> 15.5 </td><td> 0.38 </td></tr><tr><td> 0.3 </td><td> 81.1 </td><td> 35.9 </td><td> 0.44 </td></tr><tr><td> 0.4 </td><td> 127 </td><td> 63.5 </td><td> 0.50 </td></tr><tr><td> 0.5 </td><td> 173 </td><td> 94.5 </td><td> 0.55 </td></tr><tr><td> 平均 </td><td> 0.41 </td></tr></TBODY></TABLE>(表二) <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 震波特性 </td><td> (a)垂直尖峰地表加速度(g值) </td><td> (d)傳統隔震系統中受隔震體的平均加速度(g值) </td><td> (d)與(a)的比值 </td><td> (e)隔震系統200中受隔震體的平均加速度(g值) </td><td> (e)與(a)的比值 </td></tr><tr><td> 遠域震波(7筆震波資料) </td><td> 0.1 </td><td> 0.040 </td><td> 0.40 </td><td> 0.078 </td><td> 0.78 </td></tr><tr><td> 0.2 </td><td> 0.062 </td><td> 0.31 </td><td> 0.125 </td><td> 0.63 </td></tr><tr><td> 0.3 </td><td> 0.104 </td><td> 0.35 </td><td> 0.173 </td><td> 0.58 </td></tr><tr><td> 0.4 </td><td> 0.154 </td><td> 0.38 </td><td> 0.222 </td><td> 0.56 </td></tr><tr><td> 0.5 </td><td> 0.199 </td><td> 0.40 </td><td> 0.272 </td><td> 0.54 </td></tr><tr><td> 平均 </td><td> 0.37 </td><td> 平均 </td><td> 0.62 </td></tr><tr><td> 近域震波(7筆震波資料) </td><td> 0.1 </td><td> 0.075 </td><td> 0.75 </td><td> 0.079 </td><td> 0.79 </td></tr><tr><td> 0.2 </td><td> 0.214 </td><td> 1.07 </td><td> 0.145 </td><td> 0.72 </td></tr><tr><td> 0.3 </td><td> 0.370 </td><td> 1.23 </td><td> 0.241 </td><td> 0.80 </td></tr><tr><td> 0.4 </td><td> 0.547 </td><td> 1.37 </td><td> 0.336 </td><td> 0.84 </td></tr><tr><td> 0.5 </td><td> 0.732 </td><td> 1.47 </td><td> 0.443 </td><td> 0.89 </td></tr><tr><td> 平均 </td><td> 1.18 </td><td> 平均 </td><td> 0.81 </td></tr><tr><td> 全部震波(14筆震波資料) </td><td> 0.1 </td><td> 0.058 </td><td> 0.58 </td><td> 0.078 </td><td> 0.78 </td></tr><tr><td> 0.2 </td><td> 0.138 </td><td> 0.69 </td><td> 0.135 </td><td> 0.68 </td></tr><tr><td> 0.3 </td><td> 0.237 </td><td> 0.79 </td><td> 0.207 </td><td> 0.69 </td></tr><tr><td> 0.4 </td><td> 0.350 </td><td> 0.88 </td><td> 0.279 </td><td> 0.70 </td></tr><tr><td> 0.5 </td><td> 0.466 </td><td> 0.93 </td><td> 0.357 </td><td> 0.72 </td></tr><tr><td> 平均 </td><td> 0.77 </td><td> 平均 </td><td> 0.71 </td></tr></TBODY></TABLE>
此外,圖8A繪示傳統隔震系統在地表震波下位移對垂直尖峰地表加速度的作圖,且圖8B繪示圖2B實施例之隔震系統在地表震波下位移對垂直尖峰地表加速度的作圖。圖8A以及圖8B對應於表一的模擬數據,此外,圖8C繪示傳統隔震系統在地表震波下加速度對垂直尖峰地表加速度的作圖,且圖8D繪示圖2B實施例之隔震系統在地表震波下加速度對垂直尖峰地表加速度的作圖。圖8C以及圖8D對應於表二的模擬數據。具體而言,圖8A以及圖8B的地表震波其尖峰地表加速度為0.127G。
圖8A以及圖8B的縱軸為位移,其單位為毫米,橫軸為垂直尖峰地表加速度,其單位為g值。「遠域」所指的數據點表示各筆遠域震波資料(共7筆遠域震波資料)在不同垂直尖峰地表加速度下對受隔震體的位移反應。「近斷層」所指的數據點表示各筆近域(近斷層)震波資料(共7筆近域震波資料)在不同垂直尖峰地表加速度下對受隔震體的位移反應。一般而言,近域震波是指具有長週期速度脈衝之震波,而遠域震波則是指不具有長週期速度脈衝之震波。此外,「平均」表示各筆震波資料(共14筆震波資料)在不同垂直尖峰地表加速度下對受隔震體的位移反應的平均。另外,圖8C以及圖8D的縱軸為加速度,其單位為g值,橫軸為垂直尖峰地表加速度,其單位為g值。「遠域」所指的數據點表示各筆遠域震波資料(共7筆遠域震波資料)在不同垂直尖峰地表加速度下對受隔震體的加速度反應。「近斷層」所指的數據點表示各筆近域(近斷層)震波資料(共7筆近域震波資料)在不同垂直尖峰地表加速度下對受隔震體的加速度反應,「平均」表示各筆震波資料(共14筆震波資料)在不同垂直尖峰地表加速度下對受隔震體的加速度反應的平均,此外,「地表」不同的垂直尖峰地表加速度值。
請先同時參考表一、圖8A以及圖8B,具體而言,(c)與(b)的比值表示隔震系統200中受隔震體的平均位移與傳統隔震系統中受隔震體的平均位移,二者的比值。在遠域震波的情況下,(c)與(b)的比值在不同垂直尖峰地表加速度的平均值為0.31。在近域震波的情況下,(c)與(b)的比值在不同垂直尖峰地表加速度的平均值為0.43。在綜合遠域震波以及近域震波的情況下,(c)與(b)的比值在不同垂直尖峰地表加速度的平均值為0.41。也就是說,圖2B實施例的隔震系統200中受隔震體(例如是第一物體120)的平均位移明顯小於傳統隔震系統中受隔震體的平均位移。
請再同時參考表二、圖8C以及圖8D,具體而言,(d)與(a)的比值表示傳統隔震系統中受隔震體的平均加速度,以及對應之垂直尖峰地表加速度,二者的比值。在遠域震波的情況下,(d)與(a)的比值的平均值為0.37。在近域震波的情況下,(d)與(a)的比值的平均值為1.18。在綜合遠域震波以及近域震波的情況下,(d)與(a)的比值的平均值為0.77。此外,(e)與(a)的比值表示圖2B實施例之隔震系統200中受隔震體的平均加速度,以及對應之垂直尖峰地表加速度,二者的比值。在遠域震波的情況下,(e)與(a)的比值的平均值為0.62。在近域震波的情況下,(e)與(a)的比值的平均值為0.81。在綜合遠域震波以及近域震波的情況下,(e)與(a)的比值的平均值為0.71。具體而言,在近域震波的情況下,(e)與(a)的比值的平均值(0.81)小於(d)與(a)的比值的平均值(1.18)。並且,在綜合遠域震波以及近域震波的情況下,(e)與(a)的比值的平均值(0.71)小於(d)與(a)的比值的平均值(0.77)。也就是說,無論是在近域震波的情況下,或是在綜合遠域震波以及近域震波的情況下,圖2B實施例的隔震系統200中受隔震體(例如是第一物體120)的平均加速度明顯小於傳統隔震系統中受隔震體的平均加速度。因此,相較於傳統的隔震系統而言,圖2B實施例之隔震系統200明顯具有良好的隔震效果。
綜上所述,本發明實施例的隔震系統中,當第一物體振動而對第一力傳遞元件的第一端施加第一力量時,第二物體對第一力傳遞元件的第二端施加與第一力量互制的第二力量。當隔震系統用以實現垂直隔震時,第一物體與第二物體的至少其中之一即為受隔震體。當地震來臨時,隔震系統可以藉由在振動時二個物體的慣性力所產生的互制作用,而達到抑制低頻似共振的效果,使得隔震系統具有良好的柔度,以實現良好的減震效果。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
50、100、200、400a、400b、400c、400d、400e、500、600‧‧‧隔震系統
51‧‧‧受隔震體
52、57‧‧‧隔震彈簧
53、59、160、460‧‧‧阻尼件
54、58‧‧‧摩擦件
55‧‧‧滑輪
56‧‧‧水平隔震器
110、410、510、610‧‧‧第一力傳遞元件
112、412、472‧‧‧支點
114a、114b‧‧‧軸套
120、420、520、620‧‧‧第一物體
130、430、530、630‧‧‧第二物體
140、440‧‧‧導引元件
150、450、550‧‧‧復位件
270‧‧‧水平隔震單元
470‧‧‧第二力傳遞元件
480‧‧‧第三物體
512、612‧‧‧第一液壓裝置
512a、612a‧‧‧第一液壓管路
512b、612b‧‧‧第一活塞
512c、612c‧‧‧第二活塞
614‧‧‧第二液壓裝置
614a‧‧‧第二液壓管路
614b‧‧‧第三活塞
614c‧‧‧第四活塞
A1‧‧‧第一力臂
A2‧‧‧第二力臂
B、B’‧‧‧基座
E1‧‧‧第一端
E2‧‧‧第二端
E3‧‧‧第三端
E4‧‧‧第四端
F1‧‧‧第一力量
F11、F12、F21、F22‧‧‧子力量
F2‧‧‧第二力量
F3‧‧‧第三力量
F4‧‧‧第四力量
GD‧‧‧重力方向
HO‧‧‧液壓油
IS‧‧‧隔震支承
LA‧‧‧槓桿臂
NF1‧‧‧第一正向力
NF2‧‧‧第二正向力
NF3‧‧‧第三正向力
NF4‧‧‧第四正向力
X‧‧‧第一軸
Y‧‧‧第二軸
Z‧‧‧第三軸
圖1繪示傳統隔震系統的示意圖。 圖2A繪示本發明一實施例之隔震系統的示意圖。 圖2B繪示本發明另一實施例之隔震系統的示意圖。 圖3A繪示圖2A實施例之隔震系統經計算的加速度對驅動頻率的作圖(呈現隔震系統的加速度對驅動頻率的響應函數)。 圖3B繪示圖2A實施例之隔震系統經計算的位移對驅動頻率的作圖(呈現隔震系統的位移對驅動頻率的響應函數)。 圖4A繪示本發明又一實施例之隔震系統的示意圖。 圖4B繪示本發明再一實施例之隔震系統的示意圖。 圖4C繪示本發明另一實施例之隔震系統的示意圖。 圖4D繪示本發明又一實施例之隔震系統的示意圖。 圖4E繪示本發明再一實施例之隔震系統的示意圖。 圖5繪示本發明另一實施例之隔震系統的示意圖。 圖6繪示本發明又一實施例之隔震系統的示意圖。 圖7A繪示圖2A實施例之隔震系統與傳統隔震系統於Kobe(JMA)地震波作用下位移對時間的作圖。 圖7B繪示圖2A實施例之隔震系統與傳統隔震系統於Kobe(JMA)地震波作用下加速度對時間的作圖。 圖7C繪示圖2A實施例之隔震系統與傳統隔震系統於簡諧震波作用下位移對時間的作圖。 圖7D繪示圖2A實施例之隔震系統與傳統隔震系統於簡諧震波作用下加速度對時間的作圖。 圖8A繪示傳統隔震系統在地表震波下位移對垂直尖峰地表加速度的作圖。 圖8B繪示圖2B實施例之隔震系統在地表震波下位移對垂直尖峰地表加速度的作圖。 圖8C繪示傳統隔震系統在地表震波下加速度對垂直尖峰地表加速度的作圖。 圖8D繪示圖2B實施例之隔震系統在地表震波下加速度對垂直尖峰地表加速度的作圖。
100‧‧‧隔震系統
110‧‧‧第一力傳遞元件
112‧‧‧支點
114a、114b‧‧‧軸套
120‧‧‧第一物體
130‧‧‧第二物體
140‧‧‧導引元件
150‧‧‧復位件
160‧‧‧阻尼件
A1‧‧‧第一力臂
A2‧‧‧第二力臂
B‧‧‧基座
E1‧‧‧第一端
E2‧‧‧第二端
F1‧‧‧第一力量
F2‧‧‧第二力量
GD‧‧‧重力方向
LA‧‧‧槓桿臂
X‧‧‧第一軸
Y‧‧‧第二軸
Z‧‧‧第三軸

Claims (14)

  1. 一種隔震系統,包括: 一第一力傳遞元件,設置於一基座上; 一第一物體,耦接該第一力傳遞元件的一第一端; 一第二物體,耦接該第一力傳遞元件的一第二端;以及 一復位件,連接於該第一物體與該基座之間,該復位件用以在該第一物體移動時,提供該第一物體一回復力,其中當該第一物體振動而對該第一力傳遞元件的該第一端施加一第一力量時,該第二物體對該第一力傳遞元件的該第二端施加與該第一力量互制的一第二力量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的隔震系統,其中該第一力量與該第二力量平行於一重力方向。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的隔震系統,更包括一導引元件,耦接該第一物體以及該第二物體的至少其中之一,該導引元件使該第一物體以及該第二物體的至少其中之一沿著與該重力方向平行的方向移動。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的隔震系統,其中該第一力傳遞元件為一槓桿臂,該槓桿臂具有一支點,該支點固定於該基座上,且該第一物體以及該第二物體分別配置於該支點的相對兩側,其中該槓桿臂適於沿著通過該支點的一旋轉軸樞轉,且該旋轉軸垂直於該重力方向。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的隔震系統,其中該第一力量相對於該支點的一第一力臂與該第二力量相對於該支點的一第二力臂的比值介於0.5至5之間。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的隔震系統,符合 , 其中R為該第二物體對該第一物體的力矩比值,R L為該第一力量相對於該支點的一第一力臂與該第二力量相對於該支點的一第二力臂的比值,且α為外力因子,其中α介於0.2至0.8之間。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的隔震系統,更包括一阻尼件,連接於該第一物體與該基座之間,該阻尼件用以在該第一物體移動時,提供該第一物體一阻尼力。
  8. 如申請專利範圍第2項所述的隔震系統,其中該第一力傳遞元件包括一第一液壓裝置,該第一液壓裝置包括一第一液壓管路、一第一活塞以及一第二活塞,該第一活塞以及該第二活塞分別封閉該第一液壓管路的兩端,其中該第一活塞承靠於該第一物體的一側,以相應於該第一力量而對該第一物體施加一第一正向力,該第二活塞承靠於該第二物體的一側,以相應於該第二力量而對該第二物體施加一第二正向力。
  9. 如申請專利範圍第2項所述的隔震系統,更包括一第二力傳遞元件以及一第三物體,該基座耦接該第二力傳遞元件的一第三端,且該第三物體耦接該第二力傳遞元件的一第四端,其中當該基座對該第二力傳遞元件的該第三端施加一第三力量時,該第三物體對該第二力傳遞元件的該第四端施加與該第三力量互制的一第四力量,其中該第三力量與該第四力量垂直於該重力方向。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的隔震系統,其中該第二力傳遞元件包括一槓桿臂,該槓桿臂具有一支點,該支點固定於一基座,且該基座以及該第三物體分別配置於該支點的相對兩側,其中該槓桿臂適於沿著通過該支點的一旋轉軸樞轉,且該旋轉軸垂直於該重力方向。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的隔震系統,其中該第二力傳遞元件包括: 一第一液壓裝置,該第一液壓裝置包括一第一液壓管路、一第一活塞以及一第二活塞,該第一活塞以及該第二活塞分別封閉該第一液壓管路的兩端,其中該第一活塞承靠於該基座的一側,以相應於該第三力量而對該基座施加一第一正向力,且該第二活塞承靠於該第三物體的一側,以相應於該第四力量而對該第三物體施加一第二正向力;以及 一第二液壓裝置,該第二液壓裝置包括一第二液壓管路、一第三活塞以及一第四活塞,該第三活塞以及該第四活塞分別封閉該第二液壓管路的兩端,其中該第三活塞承靠於該基座的另一側,以相應於該第三力量而對該基座施加一第三正向力,該第一正向力垂直於該第三正向力,且該第四活塞承靠於該第三物體的另一側,以相應於該第四力量而對該第三物體施加一第四正向力,該第二正向力垂直於該第四正向力。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的隔震系統,其中該第一力量與該第二力量垂直於一重力方向。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的隔震系統,其中該第一力傳遞元件為一槓桿臂,該槓桿臂具有一支點,該支點固定於該基座上,且該第一物體以及該第二物體分別配置於該支點的相對兩側,其中該槓桿臂適於沿著通過該支點的一旋轉軸樞轉,且該旋轉軸垂直於該重力方向。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的隔震系統,其中該第一力傳遞元件包括: 一第一液壓裝置,該第一液壓裝置包括一第一液壓管路、一第一活塞以及一第二活塞,該第一活塞以及該第二活塞分別封閉該第一液壓管路的兩端,其中該第一活塞承靠於該第一物體的一側,以相應於該第一力量而對該第一物體施加一第一正向力,且該第二活塞承靠於該第二物體的一側,以相應於該第二力量而對該第二物體施加一第二正向力;以及 一第二液壓裝置,該第二液壓裝置包括一第二液壓管路、一第三活塞以及一第四活塞,該第三活塞以及該第四活塞分別封閉該第二液壓管路的兩端,其中該第三活塞承靠於該第一物體的另一側,以相應於該第一力量而對該第一物體施加一第三正向力,該第一正向力垂直於該第三正向力,且該第四活塞承靠於該第二物體的另一側,以相應於該第二力量而對該第二物體施加一第四正向力,該第二正向力垂直於該第四正向力。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW382037B (en) * 1998-07-21 2000-02-11 Ohbayashi Corp Damper
TW464717B (en) * 2001-04-02 2001-11-21 Nat Kaohsiung First University Vibration isolation system of a structure
TW495483B (en) * 1998-12-25 2002-07-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Seismic isolation system for a crane
JP2002276194A (ja) * 2001-03-19 2002-09-25 Sugimoto Kenchiku Kenkyusho:Kk 免震装置
TWI268195B (en) * 2005-12-22 2006-12-11 Univ Nat Cheng Kung Vibration isolator for precision instrument comprising a linear rail unit and four elastic position-limiting units
TWI302485B (zh) * 2006-09-21 2008-11-01 Nat Huwei Inst Technology
TWI308610B (en) * 2005-10-28 2009-04-11 Univ Nat Kaohsiung 1St Univ Sc Controllable seismic isolation system
TW201508190A (zh) * 2013-04-17 2015-03-01 Kayaba System Machinery Co Ltd 減振裝置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW382037B (en) * 1998-07-21 2000-02-11 Ohbayashi Corp Damper
TW495483B (en) * 1998-12-25 2002-07-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Seismic isolation system for a crane
JP2002276194A (ja) * 2001-03-19 2002-09-25 Sugimoto Kenchiku Kenkyusho:Kk 免震装置
TW464717B (en) * 2001-04-02 2001-11-21 Nat Kaohsiung First University Vibration isolation system of a structure
TWI308610B (en) * 2005-10-28 2009-04-11 Univ Nat Kaohsiung 1St Univ Sc Controllable seismic isolation system
TWI268195B (en) * 2005-12-22 2006-12-11 Univ Nat Cheng Kung Vibration isolator for precision instrument comprising a linear rail unit and four elastic position-limiting units
TWI302485B (zh) * 2006-09-21 2008-11-01 Nat Huwei Inst Technology
TW201508190A (zh) * 2013-04-17 2015-03-01 Kayaba System Machinery Co Ltd 減振裝置

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