TWI398570B - 微震控制建築系統 - Google Patents

Description

微震控制建築系統

本發明係關於一種微震控制建築系統；具體而言，本發明係關於一種用以消除或降低環境微震動之微震控制建築系統。

一般設置在建築物上或機車、汽車等交通工具上的阻尼器，會因為使用的方式不同，而有各種不同的基本型態。其中用於房門、家具、櫃子等建築結構上的減震器，通常包含一個具有一個安裝通道的外管單元、一個可相對外管單元往復軸向滑移地設置在安裝通道中的活塞，以及一個與活塞連動地結合的活塞桿。當門板關閉時，活塞桿與活塞相對外管單元滑移並驅動外管單元內部的液體流動，藉由減震器的設計，使建築結構先以較快的速度閉合，並在建築結構將要完全閉合時，讓建築結構以較慢的速度閉合以達到微震控制的作用。

雖然市面上已有許多不同形態及功能的減震器，但卻無消除約3赫茲微震動的減震器。有鑑於此，本發明係為了改善並提供解決上述微震動的發明，深思研究並配合學術理論之運作，而提出一種設計合理且有效改善微震動之本發明。

本發明之目的在於提供一種微震控制建築系統，藉本發明之微震控制建築系統，以消除環境所傳遞的微震動。

本發明之另一目的在於提供一種微震控制建築系統，供設置精密實驗儀器之用。

本發明之微震控制建築系統包含外部建築體、內部建築體及緩衝單元。外部建築體包含反作用力面，內部建築體則容置於外部建築體內。緩衝單元設置於內部建築體與反作用力面之間，其中緩衝單元自反作用力面接收反作用力以支撐內部建築體，並吸收自外部建築體傳遞之微震動。此外，緩衝單元接收之反作用力，可用以抵銷垂直方向的外力所造成的微震動。

如圖1所示之實施例中，本發明之微震控制建築系統1包含內部建築體2、外部建築體3及緩衝單元4。如圖1所示實施例中，外部建築體3內包含反作用力面35，反作用力面35為反作用力的提供面，具體來說，是一種虛擬的表面，此表面的位置會隨需要反作用力支撐的標的物位置不同而不同，也因此在不同實施例中，反作用力面35的位置會略有差異。緩衝單元4設置於內部建築體2與反作用力面35之間，具體而言，緩衝單元4為氣墊41，氣墊41受到氣墊柱支撐，而此時氣墊柱相當於氣墊41的延伸，故緩衝單元4則包含氣墊41及氣墊柱，也因此反作用力面35的位置處於氣墊41及氣墊柱之下，氣墊41較佳為O型氣囊，然而亦可依據不同實施例及設計方式調整氣墊41的形狀及結構，具體來說，氣墊41亦可包含支撐架及其他氣墊零件，氣墊41內部的氣壓約10~1bar左右，亦可堆疊數個氣墊41來調整反作用力。如圖1所示，氣墊41為雙層，然而在其它實施例中，氣墊41的層數並不以此為限。在此實施例中，氣墊41係藉由氣體密度及氣墊張力產生反作用力以支撐內部建築體2，進而吸收外部建築體3傳遞之微震動，具體來說，本發明可藉由調控氣墊41的充氣量，而來吸收垂直方向外力所造成的微震動。如圖1所示之實施例中，內部建築體2可為實驗室、貴重儀器置放處、手術室、半導體製程中心等需要避免約3至100赫茲微震動之建築結構。

如圖2所示之實施例中，微震控制建築系統1進一步包含緩衝墊331，緩衝墊331可供緩衝內部建築體2周圍的壓力，在此實施例中，緩衝墊331設置於內部建築體2的底面22上；然而在其它實施例中，緩衝墊331亦可設置於內部建築體2的側面或反作用力面35上，而降低微震動對內部建築體2的影響。緩衝墊331的材質較佳為能吸收震動的泡棉及保麗龍或其他能吸收衝擊力量的材質；緩衝墊331的形狀較佳為正方體柱形，然而在其它實施例中，緩衝墊331的形狀亦可為其他幾何圖形。如圖3實施例所示，微震控制建築系統1進一步包含墩柱33，緩衝墊331設置於墩柱33之底面332，而墩柱33之頂面333連接內部建築體2之底面22；然而在其它實施例(圖未示)中，墩柱33亦可連接於反作用力面35，而將緩衝墊331設置於墩柱33之頂面333，用以緩衝內部建築體2對反作用力面35的衝擊。

如圖4所示之實施例中，內部建築體2容置於外部建築體3內，緩衝單元4為液體，液體較佳為水，但亦可為其他飽和液體或非飽和液體。在此實施例中，外部建築體3進一步包含槽壁2111，槽壁2111自反作用力面35向上延伸並與反作用力面35圍成容置槽211，緩衝單元4及部分內部建築體2容納於容置槽211中。具體而言，緩衝單元4(如水)環繞部分內部建築體2而提供內部建築體2反作用力，供吸收垂直方向外力所造成的微震動。如圖4所示，微震控制建築系統1進一步包含至少一浮板34，浮板34設置於容置槽211內之內部建築體2側壁23與槽壁2111之間，以防止緩衝單元4(如水)大量散失，及避免人員進出內部建築體2時，因不注意而掉落入內部建築體2與容置槽211之間的空間之內。浮板34較佳為單層設置於緩衝單元4上，浮板34之間用鐵鍊或其他金屬卡合件連接，然而在其它實施例中，浮板34亦可為雙層彼此交互疊設而置於緩衝單元4上。浮板34之材料較佳為發泡性熱溶膠材料構成；然而在其它實施例中，浮板34之材料亦可為其他塑料所構成。

如圖4所示，內部建築體2包含基座24及下部混凝土結構25，下部混凝土結構25連接基座24。下部混凝土結構25包含艙體3211及氣艙3212，艙體3211及氣艙3212相互連通，供平衡下部混凝土結構25及內部建築體2的重心，以維持內部建築體2的平衡，例如氣艙3212的氣體密度可影響艙體3211內的重心位置，而達成上述目的。在不同的實施例中，下部混凝土結構25亦可因應不同的設計結構及平衡原理而調整為不同的機構設計。

如圖4所示，下部混凝土結構25包含至少一艙體3211及氣艙3212，艙體3211可供導入或排出緩衝單元4(如水)以供調整內部建築體2的水平程度或重心位置，以達成吸收環境所傳遞的微震動及設置精密實驗儀器之用。換言之，緩衝單元4(如水)可流入或排出於艙體3211。在此實施例中，艙體3211包含第一艙箱3911及第二艙箱3912，第一艙箱3911及第二艙箱3912之間由逆止閥371連通。藉由逆止閥371的設計，下部混凝土結構25可精密地調控第一艙箱3911及第二艙箱3912所含緩衝單元4(如水)的比例，以供調整下部混凝土結構25或內部建築體2的重心或水平程度。然而在其它實施例中，艙箱的數量並不以此為限。此外，氣艙3212可導入或抽空內部氣體，亦可供調整下部混凝土結構25或內部建築體2的重心或水平程度。

如圖4所示，微震控制建築系統1更包含至少一第一斥力單元61及第二斥力單元62，第一斥力單元61設置於容置槽211內之內部建築體2內，第二斥力單元62則設置於相對第一斥力單元61之槽壁2111，第一斥力單元61與第二斥力單元62之相對距離小於或等於槽壁2111與內部建築體2之相對距離，以供維持內部建築體2的空間位置。在此實施例中，第二斥力單元62為突出槽壁2111的結構；但在其它實施例中，第二斥力單元62的形狀或結構並不以此為限，亦可與嵌入槽壁2111而與槽壁2111平整。此外，第一斥力單元61與第二斥力單元62之間存有一定強度的超距斥力，以供維持內部建築體2在空間中的相對位置。具體而言，第一斥力單元61為磁條61’，第二斥力單元62為磁鐵62’，其中磁鐵62’與磁條61’的磁極相同，以提供橫向斥力來維持內部建築體2在空間中的相對位置。

如圖5所示之實施例中，微震控制建築系統1包含內部建築體2、外部建築體3及緩衝單元4。外部建築體3可為家用住宅、別墅、宿舍、飯店、旅館、民宿、商用大樓、廠房建築、醫院病房、車站、機場或其他類型的複合式建築。如圖5所示，外部建築體3包含容置槽211，在此實施例中，容置槽211設置於外部建築體3所在之地平面以下；然而在其它實施例中，亦可依據不同的建築強度需求而調整設置於地平面以上，亦可不限於設置於外部建築體3所涵蓋的區域之內。如圖5所示之容置槽211具有槽壁2111與反作用力面35，由槽壁2111與反作用力面35所圍成的容置槽211可連通成圓環狀，但不限於此形狀，亦可連通成各種簡單幾何圖形，如正方形、三角形及橢圓形(詳見圖9說明)。

如圖5實施例中所示，下部混凝土結構25包含艙體3211及氣艙3212，氣艙3212連接於艙體3211，氣艙3212可藉由導入或抽空內部氣體的密度，進而改變艙體3211內緩衝單元4(如液體)的體積或蒸汽壓，來調整內部建築體2的重心位置，以達成吸收環境所傳遞的微震動及設置精密實驗儀器之用。具體而言，艙體3211可為水箱，其可分為不同區段，每一區段艙體3211的吸進液體(如水)或排出液體皆受到調控，以供調整內部建築體2或(下部混凝土結構25)的水平程度或調整重心位置。此外，此實施例中之外部建築體3及內部建築體2可環繞成圓環狀，但不限於此形狀，亦可連通成各種簡單幾何圖形，而為一連通的混凝土結構，以供一系列精密儀器設置運作或生產之用。此實施例中，浮板34、墩柱33、緩衝單元4及緩衝墊331的設置方式及功能如同上述實施例所示。在此實施例中，磁鐵62’設置於相對於內部建築體2之槽壁2111所突出的一端，相對於突出槽壁端之內部建築體2則設置磁條61’，磁鐵62’與磁條61’的極性相同，因此會產生超距斥力，以達成本發明目的。具體而言，若磁鐵62’的磁極為N時，磁條61’的磁極也為N。因此，容置槽211與內部建築體2可藉由相同磁極的磁鐵62’與磁條61’來吸收水平方向的微震動並維持內部建築體2的水平位置。然而在其它實施例中，磁鐵62’的磁極與磁條61’的磁極亦可不同，此時微震控制建築系統1受到兩相對邊磁鐵62’與磁條61’之間的吸引力，亦可維持一定的水平位置及吸收水平方向的微震動。

如圖6之實施例所示，緩衝單元4為氣墊41。在此實施例中，氣墊41較佳有氣墊柱42所支撐，氣墊柱42較佳設置於反作用力面35與內部建築體2之間，然而在其它實施例(圖未示)中，氣墊柱42亦可設置於側壁2111或內部建築體2側壁23上，而氣墊41則設置於其中以供調整水平剪力之分力，並進一步協助磁鐵62’及磁條61’在上述實施例中的功能。氣墊41亦可藉由其他裝置(如電控通氣孔)(圖未示)來調控各氣墊41內的含氣量，以供調整內部建築體2的水平程度或調控其重心位置，並同時吸收微震動。在其它實施例中(圖未示)，緩衝單元4亦可為相同磁極的磁力裝置(磁力裝置分別設置於內部建築體2之底面22及反作用力面35)，而提供穩定的反作用力以吸收環境垂直方向微震動對內部建築體2的影響。在此實施例中，微震控制建築系統1進一步包含至少一可撓性及吸震性之索狀物70，索狀物70連接於內部建築體2與容置槽211之間，此時索狀物70為可吸收衝擊及微震動的材料，如泡棉、發泡性熱溶膠等可提供相同類似功能的材料。

如圖7的實施例所示，內部建築體2亦可設置於外部建築體3之地平面以下，在此實施例中，磁鐵62’與磁條61’的數量較一般的實施例要多，因此整體微震控制建築系統1的抗震度要比圖5實施例的抗震度要強，且內部建築體2的位置也比較穩固，是故可藉由省略下部混凝土結構25來節省建構微震控制建築系統1的成本。如圖8實施例所述，下部混凝土結構25包含至少一艙體3211及氣艙3212，此實施例可藉由較大面積的下部混凝土結構25調節內部建築體2的水平程度或重心位置。

如圖9所示之實施例中，由於內部建築體2與外部建築體3並無直接連接，而且內部建築體2與外部建築體3之間係利用磁極斥力來吸收微震動的影響。內部建築體2容置於容置槽211中，在此實施例中，外部建築體3的外部建築並無繪製其位置，換言之，圖中只顯示連通成圓形的容置槽211可容置內部建築體2於其內；然而在其它實施例中，容置槽211與內部建築體2亦可設計成橢圓形、三角形或多角形，以避免內部建築體2任意沿圓心轉動。圖9顯示在此實施例中，磁鐵62’與磁條61’的相對結構可為卡榫形狀，但不以此為限，而使內部建築體2與外部建築體3的相對位置並不因為旋轉而改變。然而在其它實施例中，亦可設計其它形狀(如橢圓形、三角形)以避免內部建築體2與外部建築體3產生相對旋轉。

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

1．．．微震控制建築系統

2．．．內部建築體

211．．．容置槽

2111．．．槽壁

22．．．底面

23．．．側壁

24．．．基座

25．．．下部混凝土結構

3．．．外部建築體

3211．．．艙體

3212．．．氣艙

33．．．墩柱

331．．．緩衝墊

332．．．底面

333．．．頂面

34．．．浮板

35．．．反作用力面

371．．．逆止閥

3911．．．第一艙箱

3912．．．第二艙箱

4．．．緩衝單元

41．．．氣墊

42．．．氣墊柱

61．．．第一斥力單元

61’．．．磁條

62．．．第二斥力單元

62’．．．磁鐵

70．．．索狀物

圖1顯示微震控制機構實施例之示意圖；

圖2顯示微震控制機構之另一實施例之示意圖；

圖3顯示微震控制機構之變化實施例之示意圖；

圖4顯示微震控制機構之另一變化實施例之示意圖；

圖5顯示微震控制建築實施例之示意圖；

圖6顯示微震控制建築另一實施例之示意圖；

圖7顯示下部混凝土結構變化實施例之示意圖；

圖8顯示下部混凝土結構另一實施例之示意圖；以及

圖9顯示微震控制建築實施例之俯視圖。

1．．．微震控制建築系統

2．．．內部建築體

211．．．容置槽

2111．．．槽壁

24．．．基座

25．．．下部混凝土結構

3．．．外部建築體

3211．．．艙體

3212．．．氣艙

33．．．墩柱

331．．．緩衝墊

34．．．浮板

35．．．反作用力面

3911．．．第一艙箱

4．．．緩衝單元

61’．．．磁條

62’．．．磁鐵

Claims (11)

1. 一種微震控制建築系統，包含：一外部建築體，該外部建築體包含一反作用力面及一槽壁，其中該槽壁自該反作用力面向上延伸並與該反作用力面圍成一容置槽；一內部建築體，容置於該外部建築體內並包含一基座及一下部混凝土結構，其中該下部混凝土結構連接該基座並包含一艙體及一氣艙，且該艙體及該氣艙相互連通；以及一緩衝單元，該緩衝單元設置於該內部建築體與該反作用力面之間，其中該緩衝單元係為一液體並自該反作用力面接收一反作用力以支撐該內部建築體，並吸收自該外部建築體傳遞之微震動，且該緩衝單元可流入或排出於該艙體，或是該氣艙可導入或抽空內部氣體以調整該內部建築體的重心位置及吸收環境傳遞的微震動。
2. 如請求項1所述之微震控制建築系統，其中該緩衝單元及至少部份該內部建築體係容納於該容置槽。
3. 如請求項2所述之微震控制建築系統，進一步包含至少一第一斥力單元及至少一第二斥力單元，該第一斥力單元設置於該容置槽內之該內部建築體內，該第二斥力單元則設置於相對該第一斥力單元之該槽壁，該第一斥力單元與該第二斥力單元之相對距離小於或等於該槽壁與該內部建築體之相對距離，以供維持該內部建築體的空間位置。
4. 如請求項3所述之微震控制建築系統，其中該第一斥力單元為一 磁條，該第二斥力單元為一磁鐵，該磁鐵與該磁條的磁極相同。
5. 如請求項2所述之微震控制建築系統，進一步包含至少一可撓性及吸震性之索狀物，該索狀物連接於該內部建築體與該容置槽之間。
6. 如請求項1所述之微震控制建築系統，進一步包含一磁鐵，該磁鐵設置於相對於該內部建築體之該槽壁所突出的一端，相對於該突出槽壁端之該內部建築體則設置一磁條，該磁鐵與該磁條的極性相同。
7. 如請求項1所述之微震控制建築系統，其中該艙體包含一第一艙箱及一第二艙箱，該第一艙箱及該第二艙箱之間由一逆止閥連通。
8. 如請求項1所述之微震控制建築系統，進一步包含至少一緩衝墊，該緩衝墊設置於該內部建築體之一底面。
9. 如請求項8所述之微震控制建築系統，進一步包含一墩柱，該緩衝墊設置於該墩柱之一底面，該墩柱之一頂面連接該內部建築體之該底面。
10. 如請求項1所述之微震控制建築系統，進一步包含至少一浮板，該浮板設置於該容置槽內之該內部建築體側壁與該槽壁之間。
11. 如請求項1所述之微震控制建築系統，其中該液體選自水、飽和液體或非飽和液體。