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研究生: 林曉儷
Lin, Xiao-Li
論文名稱: 輪椅輔具耐震性能安全評估
Seismic performance assessment of wheelchairs
指導教授: 姚昭智
Yao, George C
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 116
中文關鍵詞: 輪椅安全防災地震
外文關鍵詞: Wheelchair Safety, Disaster Prevention, Earthquake
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  • 目前為止,對於輪椅臨震下之安全評估相關研究較少,然而不同於身體健康可以靈活面對地震的我們,多了一個輪椅讓使用者們在地震時,容易發生更嚴重的危險事故,原因除了使用者的身體機能條件比健康的人脆弱外,還包含了難以預期及無法控制的輪椅振動行為,最嚴重即為翻覆。而此研究目的,即是透過實驗,了解輪椅的振動行為,並且本研究希望能夠給予更多未來提升輪椅安全之建議。

      因此本研究探討輪椅使用者地震當下,根據臨震行為、環境等條件不同,討論可能減緩 / 加劇輪椅因地震受災的因素。而影響輪椅臨震安全的可能要素有四大方向:震波特性(建物特性)、肢體動作(包含使用者及照護者)、輪椅設備以及地板材質。

      本研究發現,輪椅振動行為包含:行走(Walking)、搖擺(Rocking)、以及翻覆(Overturning)。Rocking與Walking頻率不同,且非定值,會隨激振加速度振幅增加,發生區間變化:越大的加速度振幅,可激發越劇烈之輪椅低頻振動行為。而各加速度振幅所能激發之最劇烈振動行為越高,使其激發之頻率越小。亦即各行為頻率依小至大排序分別為:Overturning,劇烈Rocking,一定程度之Rocking,一定程度之Walking,當順序越前面頻率越小,所需加速度則需越大才可激發。另外,Overturning與劇烈Rocking時之頻率相當接近。

      概括所有試體之實驗結果為:在0.9 ~ 1.1 Hz,最易發生劇烈Rocking及Overturning;在0.8 ~ 2.3 Hz,可能產生一定程度之Rocking。換言之,在總樓高為4至13層的建物中,概括所有輪椅均有翻覆之風險,其中9至11層的建物中輪椅翻覆的風險最高。

      最後,本文亦提供關於臨震之安全建議,主要發現改變輪椅的邊界條件,可有效降低輪椅加速度,進而降低可能翻覆之風險,因此照護者於後側蹲馬步協助抵抗地震力,或使用者雙手緊握環境中之固定物,抑或是將雙腳放置地面,都會是可有效減緩輪椅地震反應之作法。

    This research studies factors that may mitigate or exacerbate the overturning risk of a wheelchair during an earthquake, depending on their response behavior or environmental conditions. Preliminary findings include the risk of wheel-chair overturning in buildings whose height range from 4 to 13-storeys, and the highest risk of wheel-chair overturning in buildings whose height is 9 to11-storeys. On the other hand, this article also provides safety advice on the face of earthquake. It is mainly found that changing the boundary conditions of the wheelchair can effectively reduce the acceleration of the wheelchair, thereby reducing the risk of possible overturning. Therefore, the caregiver martial-art squatting on the back side helps resist the earthquake force, or the user grasps the fixed objects in the environment with own hands, or place feet on the ground, which can effectively reduce the earthquake force.

    中文摘要 i Extended Abstract ii 致謝 viii 目錄 ix 表目錄 xi 圖目錄 xiii 符號表 xvii 第 一 章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機 2 1.3 研究目的 3 1.4 研究方法與流程 4 第 二 章 文獻回顧與試體選擇 5 2.1 日本相關研究文獻 5 2.1.1 實驗方法 5 2.1.2 人偶實驗結果與分析 8 2.1.3 真人實驗結果與分析 11 2.1.4 結論 12 2.2 實驗人偶參考數值與製作 13 2.2.1 人體重量統計資料 14 2.2.2 人體幾何設定與製作 15 2.2.3 實驗人偶製作成果 17 2.3 輪椅現況與實驗選擇 19 2.3.1 輪椅現況 19 2.3.2 實驗輪椅選擇 22 第 三 章 人偶實驗之研究方法與分析 25 3.1 定性實驗 25 3.1.1 找尋試體組合原型(實驗一) 26 3.1.2 驗證FEMA公式適用性(實驗二) 30 3.1.3 OA輪椅之Walking / Rocking 頻率(實驗三) 33 3.1.4 定性實驗小結 36 3.2 加速規定量實驗 39 3.2.1 NA輪椅之Walking / Rocking 頻率(實驗四) 43 3.2.2 NA輪椅之翻覆頻率(實驗五) 55 3.2.3 加速規定量實驗小結 60 3.3 傾斜儀定量實驗 64 3.3.1 NA / NB輪椅於X / Y雙向之各振動行為反應頻率(實驗六) 65 3.3.2 傾斜儀定量實驗小結 75 第 四 章 真人實驗之研究方法與分析 79 4.1 真人實測使用者安全自保姿勢(實驗七) 79 4.2 真人實測照護者安全照護位置(實驗八) 84 4.3 真人實測小結 89 第 五 章 數值模型 91 5.1 模型建立 91 5.2 數值模型成果 94 5.3 數值模型結果探討 95 第 六 章 結論與建議 97 6.1 試體差異 97 6.2 輪椅振動行為現象 97 6.3 振動行為反應頻率範圍 97 6.4 推算輪椅風險樓高 98 6.5 臨震之安全建議 99 6.6 輪椅設備之建議改良方針 100 第 七 章 參考資料 101 附錄一:本研究Walking與Rocking之定義 103 附錄二:傾斜儀問題探討 104 附錄三:掃頻實驗分析其它試體差異 105

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