TWI284695B - Isolation platform - Google Patents

Description

1284695 五、發明說明（1)

【發明所屬之技術領域J 本發明係關於一種隔離平台，供使用來支撐多種結 ，更具體而言，係關於一種平台，供之結構隔離 平台外在之震動。 二、【先前技術】 j用於橋樑、建築物、機械及其他可能遭受地震影響 之总構的隔離承載元件係典型地裝設供支撐一載重，亦 =—被支撐之結構之重量。就這一點而言，係需要一種地 震隔離承載元件供Φ 4 ~〆 千仏支撐苑加於母一侧向位移位置之規定最 大垂直重力。 他外Γϊ i地震隔離承載元件係著重於其將地震活動或其 ϊ移恢復的能力。在這-點上，*外力造成 :儲件r原本正常之位置。就這 ΐ之：m釋放能量將承載元件拉或推回正常設 置承載元件可達成侧向力，，守恆”。 已知之隔離承載元件包含薄片 加強。具體而$，薄鋼板係插入於二並以：： 鋼/橡膝間層之薄片承載體。在橡膠少之板之間，以製成 止因施加垂直承載應力而造成橡膠’·鋼板係用以防 任外緣處向外凸起。此 1284695

一安排允許承載體支撐之垂直力遠大於使用同樣體積之橡 膠但未使用鋼板時所能承受之垂直力。 鋼彈簧與減震器（亦即吸震裝置）之組合係常用於前述 之機械’以垂直支撐機械之重量。一般而言，在應用於可 能遭遇向上垂直力的結構（例如機械）時’彈簧係較鋼/橡膠 薄片為佳，因向上垂直力可能造成鋼/橡膠薄片分離。 承載元件典型地係由高阻尼橡皮所製成，或由供 消散此1之鉛或鋼降伏產物（yielder)所補強。妷而，目前 所知之金屬降伏產物之缺點在於他們無法達成有效之垂直 隔離是當金屬降伏產物同時連接至上承載板及相對 之下承載板’其中橡膠承載體係夾在其間。 f前所知之地震隔離承載元件之進一步缺點在於難以 分離冋阻尼橡片承載元件之黏性及磁滯阻尼特性：因此需 要能有效減低承載元件之黏性及磁滯特性之地震隔 元件。 秋1 =供連結機械之鋼彈簀底座，1不能藉由使承 件充=動而使能量消冑。此處所言之使承載元件充分： 動可措由使用減震器或吸震裝置加以補償。然而，在 上，減震斋可能分給機械—加速度大於地震所施加 上之加速度。 々、域械

第8頁 1284695 五、發明說明

針對很南的垂直載重， 然而’卻很難控制或維持隔 種隔離裝置通常並不提供垂 枱能力之應用。 常使用滑動式地震隔離襄置。 離裝置之摩擦係數；此外，此 直方向隔離且不適用於需要卜 隔離承載元件的其中 的滚動承載元件減少噪音 載元件，而承載元件包含 似腔體之上板，且剛性球 支撐的結構設置在上板的 設置被支撐結構之地面上 時，下板試著藉由球形承 板運動。因此，被支標之 然而，這類裝置還〜 類裝置可能具有移動的限 量可能被承载元件之尺寸 已產生不穩定的狀態。例 的承載元件上時，結構有 於非常大且重的結構而言 一個例子是藉由使用在剛性板間 的影響。例如，上述裝置包含承 具有圓錐形腔體之下板及具有類 形承載元件係在腔體之間。當被 上表面，下板可能設置於通常供 或底面。因此，當外來震動產生 載元件在上下板間滾動以相對上 結構係與外在震動隔離。 是 具有缺點。例如，根據尺寸，這 制範圍。意即，上下板間的位移 所限制。此外，承載結構可能自 如’ Μ大的結構設置在一相對小 可能會傾倒及/或掉落。顯然，對 ’此種缺陷可能造成災難。 相似於不穩定性 到其尺寸的限制。同+承載、、'Q構所能抵抗的載重亦受 门樣地有關於承載元件的不穩定性，若

第9頁 1284695 五、發明說明（4)

是被支撐結構的重量分佈 遭到較多的彎折或偏斜， 不2 ’上板或下板的一部分可能 且整個承載結構可能因此分離。 此外 感的設備等要進行安穿時，A :、電子顯微鏡或其他敏 & ^ M -ita WT ^ίτ 'f ^ r l吊欲安裝之建築物及區域不 易挺供如刖所述之承載元件。 〜

因此，需要可抵抗更大載重 且較容易結合至結構欲安裝 ’較穩定（亦即，較不易解 之區域的震動隔離結構。 三、【發明内容】 本發明提供一種平台供支撐多種設備及/或結構，並協 助自上述結構隔離外在之震動（「噪音」）。一般而言，根 據本發明之多種實施例，平台包含具有圓錐形凹陷之上板 及下板，上板支撐上述之結構，且下板接觸供支撐結構之 表面/區域。在上下板之間，複數個剛性球形承載元件係設 置於圓錐形凹陷中，以允許上下板相對運動。 因此，當侧向力（例如，以震動的方式）施加於平台，

上板即相對於下板側向移動，使其間之球體相對於所容納 之凹陷滾動，且上升至較高之位置。就其本身而論，結構 之重力形成一側向力分量使平台恢復至原來的位置。因 此’根據本發明，可達成實質上為常數之恢復力及阻尼 力0

第10頁 1284695 五、發明說明（5) 根據本發明進一步之方面，藉由調整「足印 (footprint)」（寬度相對於高度）之尺寸及/或多種維持 構，可增加平台之穩定性。例如，第一開放盆形結構中凸 起部之間距與載重之高度、寬度及/或深度之比例較佳係小 於1 · 25。此外，較佳者，載重的一半重量係位於載重的上^ 例如，在上板及下板間可附加多種束帶，以允許上下 板間之側向位移，但可避免上下板間未預期之分離^。此 =卜，根據本發明之多組實施例，維持機構（例如，維持束 帶）可增加額外之阻尼效應。根據本發明之進一步方面，多 種機構可提供穩定性及阻尼效應，亦可避免髒污，例如在 上下板之周圍設置橡膠、泡沫塑料或其他密封物（襯墊）。

同樣地’在較佳實施例中，根據本發明用以支撐載重 之隔離平台係包含具有四個板形結構之第一開放盆形結 構’板形結構具有面向下承載面，其中第一開放盆形結構 具有連接於板形結構之複數個剛性元件，以形成一四邊 形。第一開放盆形結構在每一板形結構及每一承載面間具 有開口’且母一承載面包含凹陷，凹陷具有凸起部及從凸 起部連續延伸至凹陷邊緣之圓錐面，其中凹陷中凸起部的 間距至少相等於載重足印之相對點距離。第二開放盆形結 構係實質上與第一開放盆形結構相同，其中第一及第二開

五、發明說明（6) ϊ Π“冓係定位？第一及第二開放盆形結構之承載面在 二B =義四腔體，每一腔體容納至少一個剛性球體，且第 一及，二開放盆形結構係可移動地以束帶束紮在一起，以 =制第一開放盆形結構相對於第二開放盆形绪構之垂直位 乂 2時減低S —開放盆形結構相對於第放 構在水平面上之位移。 7 α 灸者發明之多組實施例’第-開放盆形結構 結構於在水平面上移動，且相對於第二開放盆形 第-門：盆开'姓：移動。上述之預設參數係有關於相對於 第一開放盆形結構之可能水平位移最大值。相似地 :開放盆形結構以最大為一預設力之速率移動，1第：3 =形結構在水平面上相對於第二開放盆形結構二 移動。 了弟開放盆形結構係可在水平面上 四、【實施方式】 根據本發明之多個示笳眚始加 台1 0供滹除震動並、ώ I ίΐ-純： 1 ’本^明係提供隔離平 ,1 0 i、f除震動並減少隔離平台J 0所支撐之裝置之。 百先，热知此項技藝者必需了解，以 ’、曰 不犯貝靶例，且亚非以此在各方面限 ;^ 用或組裝。更確切地說，、以下教α ^ ^月之靶圍、應 絲太旅明夕少插者心 ”速僅提供合宜的說明供實 砭本發明之夕種只施例。例如，在 仏灵 中所述範圍之狀況下，在示g〇申5月專利範圍 在不乾貝轭例♦之元件係可加以進 1284695 五、發明說明（7) 行各種變化 一般而言，平台10包含裝設於基座之下板2〇，供支標 結構之用。一第二板（上板）3 〇係相對地裝設於下板2 〇之 上，且選擇性固設於被支撐之結構。根據多種不同的實施 例’每一個板20及30均包含複數個對應之凹陷且大體上為 圓錐形之表面（凹陷面）1 5，且在其間形成複數個圓錐腔體 4 〇。一般而言，必須指出的是，根據本發明，任何適當放 射形或線性表面之組合均可應用於前述之凹陷面丨5。此 外，平台10進一步包含承載球體5〇，一般為鋼製承載球 體。承載球體50係裝設於下板2〇及上板3〇之間，且在圓錐 腔體40内。 具體而言，上板30供支撐結構，且具有複數個面向下 之圓錐形剛性承載面。下板2〇係固設於基座上 =或利用平台10本身之重力），以支撐被支撐之結構。= 20具有複數個面向上之圓錐形剛性承載面，係相對於 之面向下圓錐形剛性承載面裝設。因&，面向下及面向上 ϋ載!f上板30及下板2〇間定義複數個承載腔體，且盆 中插入複數個剛性球體。 /、 針對此實施例，更具體而 包含具有和剛性球體相同 實質上為常數。此外，面 言’面向下及面向上承載面 之中央凸起部，使一恢復力 及面向上承載面包含具有和

1284695 五、發明說明（8) " ' * 剛性球體相同曲率之凹陷周圍，使中央凸起部和凹陷周圍 以連續之斜率相連結。因此，球體、面向下及面向上承載 面之曲率设定係使球體、上板及下板係可相對另外兩者其 中之進行側向位移，且上板及下板之垂直位移近似於Q。 · 因此’當如地震斷層或其他環境造成之外在震動產生 一側向力施加於平台丨〇上時，下板2〇及上板3〇即相對運 動’且球體50由下板20及上板30分別之凸起部25a及25b向 腔體40之邊緣移動。當下板2〇及上板3〇由原本的位置相對 於另一者侧向位移時，被平台丨〇所支撐結構之重量施加一 向下的力於上板30 ;此一力量經球體5〇傳至下板2〇。由於_ 凹陷面1 5之傾斜角度，由結構所施加垂直重力的一個分量 形成一側向（例如水平）恢復力，供驅動下板2 〇及上板3 〇回 復至正常位置。 參考圖1及圖2所示之實施例，平台丨〇係包含上板3 〇及 下板20 ’且上板30及下板2〇均各自包含以凸起部25為特徵 之四個凹陷面1 5。球體50係裝設於凹陷面丨5所形成之腔體 區域中。在正常位置時，球體5 〇係適當地位於其所屬凹陷 1 5中之中間位置，使每一球體5 〇設置於對應之凸起部内。¥ 根據本發明進一步之方面，此處所言之對應凹陷1 5係可適 當地由任何高強度鋼料或其他具有高降伏強度（high-yieid strength)之材料所製成。此外，多數表面係可以鐵氟龍 (Teflon)或其他保護層加以覆蓋，以延長平台1〇之使用年

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限，減低表面1 5及球體5 0及其他元件間之摩終 如上所述複合腔體實施例之其中一個優點是，平△工〇 之承載力隨著凹陷15數目之增加而上昇。例如，就相^之 材料及尺寸而言，雙凹陷配置係適當地提升強度為單凹陷 配置之兩倍，然而四凹陷配置之實施例（如圖1及圖2所示） 係適當地提升承載力強度為單球體配置之四倍。因此，即 便此處係以四凹陷配置加以敘述，根據本發明，平台1〇亦 可具有任意數量及尺寸之凹陷供任何特定之應用所使用， 以提供被支撐載重所需之承載力。 參閱圖1，襯墊（gasket )60係可適當地設置環繞下板2 上板30的周圍。襯墊6〇適當地包含任何可隨下板2〇及上 =對位移而彈性變形之材料，例如橡膠（rubber)或類 二二。根據本發明之較佳實施例，襯墊6〇係黏附（例如！ ，固疋）於下板20及上板30或其中之一，較佳者係位於下 反0 3 0之外周。此類襯墊6 0之優點在於可防止水、塵 菸ί Ϊ f進入了、上板2〇、30之間的區域。此外，根據本

/月的夕個方面，襯墊6〇係可提供額外之阻尼效應 (damping effect)0 〜 程产根據本發明之選擇性實施例，平台丨〇係在某種 °午在尺寸上被加以調整，及/或輕量化。請參閱圖 ^本毛明之另一實施例，可藉由以一組連接元件8 0固

第15頁 1284695 五、發明說明（10) ' 一 定複數個實質上平坦的平板區段70達成較經濟的下、上板 2 0、3 0結構。當兩板裝没於另一者上時，平板區段7 〇係可 適當地與前述之凹陷15配合，以提供前述承載元件5〇之接 觸及平台1 0之作用。 根據圖3及圖4所示之實施例，連接元件8 〇係附接於區 段70，使具有足夠強度供抵抗平台1〇所經歷之震動及平台 上之載重。相似地，區段70及元件8〇之材料應具有足夠 強度抵抗上述之外力。在此實施例中，區段7 〇係由不鏽鋼 所構成，而元件80係由A36軟鋼（mild steel)所構成，然而 任何可提供上述特性之材料均可替代使用。 較佳者，區段70及元件80係採用螺母犮螺栓式扣件附 接，然而可供選擇用以固定之方式可包含鍛接、焊接及其 $類似者。以栓接方式附接區段7〇及元件8〇之優點包含可 分解下、上板2 0、3 0之能力及根據平台丨〇裝設地點調整 下、上板20、30尺寸之能力。

根據圖3所示之實施例，區段70間之間隙區域90係可選 加性地以充填材料如塑膠、纖維、金屬或類似者（未繪示） t以充填’或者’替代性地可維持間隙開放不加以充填。 =而，替代性地維持間隙區域9 〇開放不加以充填，係可維 &供電線、纟覽線、控制盤連接至被支撐結構之連接入口。

1284695 五、發明說明（12) ' 3 0 1係藉由套管（s 1 e e v e ) 3 0 2側向地維持不變（相對於其他球 體）（為求清楚’未繪示其他球體）。連接條（c 0 n n e c t i n g bars) 3 0 3、304係適當地連接於套管3 0 2。條303係依平行平. 台1 0之y軸的方向3 0 5設置，因此允許平台1 〇之r南北」側 · 向承載位移。條3 0 4係依平行平台1 〇之义軸的方向3 〇 6設置， 因此允許平台1 〇之「東西」側向承載位移。此外，當平台 · 產生側向位移時，籠300可能會旋轉，因此y方向可能會與 方向305不一致，且X方向可能會與方向3〇6不一致。然而， 方向3 0 5、3 0 6間之角度仍保持一定，例如，如同X方向和y 方向之間相同之90度。因此，籠（cage)300確保任何在籠 30 0内球體之固定位置307相對於其他在同一籠中的球體而 言保持不變，但並非相對於地面或施加於平台之載重而 言。此外，如同載重係由垂直於球體30 i的2方向施加，籠 3 0 0確保當任何在籠3 〇 〇内之球體所承受之載重消失時（例加 由於被抬起的因素），在平台因地震位移期間未承受載重之 球體不會滾出行列（a 1 i gnment)之外。 根據本發明之另一實施例，並請參閱圖7，底板 (fl〇〇r)401 支撐一内底板（access fl〇〇r)4〇2，而内底板 402支撐平台403。如前所述，設備4〇4設置在平台4〇3上， 且適當地以纜索4 〇 5連接於如天花板之類之上支撐4 〇 6。因 此，在底板因地震產生運動期間，設備4 〇 4可移至位置 407，並使纜索4〇5(約束裝置）成為緊崩狀態4〇8，以避 備4 0 4翻轉。

1284695 五、發明說明（13) 根據本發明之另一實施例，並請參閱圖8，一下框架 5 0 1設置於位於上框架5 〇 2上之隔離承載元件上（為求清楚，-未加以繪示）。被承載元件（為求清楚，未加以繪示）結合之· 框架501、502形成平台1〇。伸縮阻尼器5〇3、504、505及 506於對應之框架角落連接框架5〇ι及5〇2。在其他實施例 中，阻尼器50 3、504、5 05及50 6可以為具有小支撐力及長 行程’且策略性設置於平台之球形承載元件間之氣壓、液 壓或摩擦力式之阻尼器。就此實施例而言，阻尼器5 〇 3及 505係在X方向上產生阻尼效果，而阻尼器5〇4及5〇6係在y方 向上產生阻尼效果。因此，阻尼器5〇3、5〇4、5〇5及506之霽 結合提供平台1 0扭轉之阻尼效果。 根據本發明之另一實施例，並請參閱圖9，係提供一 「外伸式（outrigger)」阻尼器配件6〇〇。此實施例包含可 供平台在上滑動之平滑底板60丨，供支撐具有球形承載元件 之平台底座602。平台上部6 03設置於球形承載元件上，並 連接供支撐設備6 05之設備支腳604。外伸板606係適當地鉸 接於平台上部603或支腳604其中之一，且適當地位於底板 6 0 1之上。根據本發明之多個方面，板6 8係鉸接於外伸板jp 6 〇 6，供協助控制摩擦力以增加阻尼效應。板6 〇 8係被如彈 片6 0 9所產生之彈力向下推擠。在此實施例中，板6 〇 8係具 有線紋，以在地震使配件位移期間有效地在外伸板6 〇 6及底 板6 0 1間產生摩擦力。當然，在多種實施例中，設備的單獨

第19頁 1284695 五、發明說明（14) 重量係足以提供摩擦力，此時並不需要彈力之協助。因 此，外伸板6 0 6係協助提供設備6 0 5之穩定性。

第20頁 1284695 圖式簡單說明 2 0 7 垂直力 2 0 9 垂直力 3 0 1 球體承載元件 30 3、304 連接條 3 0 6x軸方向 4 0 1 底板 403 平台 40 5 纜索 407 位置 下框架 501 503 600 602 604 606 609 、5 0 4、5 0 5、5 0 6 伸縮阻尼器 「外伸式」阻尼器配件 601 平台底座 設備支腳 外伸板 彈片 2 0 8 水平力 3 0 0 籠 3 0 2套管 3 0 5 y 軸方向 3 0 7固定位置 4 0 2内底板 4 0 4設備 40 6 上支撐 40 8緊崩狀態 5 0 2 上框架 平滑底板 6 0 3 平台上部 6 0 5 設備 6 0 8板 «

Claims (1)

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案號 92119291 六、申請專利範圍 1. 一種隔離平台，供被支撐之—結構使用，該| 含： 以 一上板，該被支撐之結構係設置於讀上板之上，該上 板具有複數個面向下之圓錐形剛性承載面· 、一下板，係固設於一基座，該基座支撐該隔離平台及 該被支撐之結構’該下板具有複數個面向上之圓錐形剛性 承載面，且該複數個面向上之圓錐形剛性承載面係相對於 該複數個面向下之圓錐形剛性承載面加以設置，該面向下 承載面及該面向上承載面在該上板及該下板間定義複數個 承載腔體； 複數個剛性球體，該複數個剛性球體係介於該面向下 承載面及該面向上承載面之間； u亥面向下承載面及該面向上承載面係包含中央凸起 αΡ 該中央凸起部具有與该球體相同之曲率，並包含凹陷 周圍’該凹陷周圍具有與該球體相同之曲率，使該中央凸 起部及該凹陷周圍以連續斜率連接，其中該球體、該面向 下承載面及該面向上承載面之曲率係進一步被設定為使該 球體、该上板及該下板相對另外兩者其中之一進行側向位 移’一恢復力實質上為常數，該上板及該下板之垂直位移 近似於0 ;以及 一維持機構維持該下板及上板避免分離。 2 ·如申清專利範圍第1項所述之隔離平台，進一步包含一 彈性地可變形襯墊，係介於該上板及該下板之間。

1284695 ---^^J211929i ’、申凊專利範圍 I 3 .如中嗜直如々々 含複數個上 f圍第1項所述之隔離平台，其中該上板包 複數個上；I：板區段’該複數個上板區段係裝設有相對應之 板間隙區二連接疋件以定義該上板並進一步定義複數個上 I含複工:5圍第1項所述之隔離平台，其中該下板包 複數個二段，該複數個下板區段係裝設有相對應之 板間隙區域。元件以定義該下板並進一步定義複數個下 94 11. 21 主 i 日 修 5 ·如申請專利範園笫 隙區域# u t 2弟3項所遠之隔離平台 崠係以一充填材料加以充填。 6 ·如申晴專利範圍 隙區域係以一古枯f項所逸之隔離平台 域係以充填材料加以充填。 其中該上板間 其中該下板間 -:離載重，該隔離平台包含： 向下承載面，•一；載：： = ;，該板形結構具有面 ί圓錐面係㈣中央凸起部連= = ; = :錐面， 周 及第 第二結構，實質上 與该第一結構相同，其中 及第二結構之該承栽 該第 面在其間 第24頁 4S&W0309TW-VISTEK-替換頁-112105.ptc 1284695 案號 92119291 94 11.21 年月曰 修正 六、申請專利範圍 定義四腔體，每一腔體容納至少一剛性球體，該第一及第 結構係可移動地以束帶繫紮，以同時限制在一垂直平面 上該第一結構相對於該第二結構之位移，以及減少在一水 平平面上該第一結構相對於該第二結構之位移。 8 .如申請專利範圍第7項所述之隔離平台，其中該第一結 構在該第一結構之一上表面上進一步包含一載重固定裝 置。 及 9 .如申請專利範圍第7項所述之隔離平台，其中該第 第二結構係在一縱向端上開口，以允許纟覽索進入。 ❿

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