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研究生: 柯敏琪
Ko, Min-Chi
論文名稱: 高科技廠房自動化倉儲系統耐震補強研究
A Study on Seismic Retrofit of Automated Storage Systems in a High-tech Fabrication Plant
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: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 150
中文關鍵詞: 設備物耐震補強高科技廠房自動化倉儲系統
外文關鍵詞: non-structural component, high-tech fab, automated storage systems, seismic retrofit
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  • 2016年0206美濃地震重創南科,以其中某一面板廠為例,廠房內無塵室內自動化倉儲系統(Automated Storage System)受地震作用下產生搖晃,且與相鄰懸吊式物料運輸系統相互撞擊,以致倉儲(Stocker,STK)中的產品存放卡匣損壞,造成內部產品破損。本研究目的針對自動化倉儲系統進行耐震補強,藉由實驗進行現況與補強分析,並透過數值分析比對各結構模型正確性,提出建議之廠內補強設計,以提升系統剛度、降低系統震動反應。
    本研究以足尺三層單跨STK構架進行系統識別,並推算其短向(X向)自振頻率1.3 Hz,與廠房結構體自振頻率0.8 Hz接近,可能有共振現象導致反應過大,因此進行初步斜撐補強設計,利用振動台實驗驗證現況(1.5 Hz)與補強後(5.0 Hz)之自振頻率,確認斜撐補強為可行之補強方式。
    針對斜撐補強形式進行設計優化,同時將振動台實驗試體擴大至三層四跨STK,用以模擬廠內現況,並藉由振動台實驗做系統識別,了解現況(1.4 Hz)與補強後(4.8 H)之自振頻率,且推算可能之破壞加速度500 gal。
    最後以SAP2000進行模態與動力歷時分析,針對三層四跨STK現況與補強做建模,驗證結構模型與實際STK相符,並利用相同設定建置廠內實際STK系統結構模型,在模態分析下確認其短向自振頻率0.8 Hz確實與廠房共振,並以斜撐補強為基礎下,提出適合的整體補強設計,使自振頻率由0.8 Hz提升至6.2 Hz,STK系統在歷時分析下之加速度與位移亦有大幅減少。此補強方式藉由結構分析驗證本研究所提出之補強設計可有效提升STK系統之耐震能力。

    Based on the experiences learned from current earthquakes, it is recognized that the losses to the high-tech fab can be significant. This study aims to increase the seismic capacity of an automated storage system STK in the cleanroom of a high-tech fab. In order to reduce the responses of STK system during earthquake, a practical seismic retrofit program is proposed in the end of this study. The efficiency of the retrofit programme was verified by a series of small-scale STK shaking table tests and numerical analyses. For the study of different options, a numerical model of the STK system was builded and its accuracy was verified by comparing to the experimental results. Eventually, a full-scale computation was established and used to numerically reduce retrofitted acceleration of STK system to be kept under 500 gal. The results show a 86.5 % reduction of the acceleration reaction.

    摘要 I Extended Abstract II 誌謝 VI 目錄 VII 表目錄 IX 圖目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究方法與流程 1 1.3 文獻回顧 3 1.4 自動化倉儲系統 5 1.4.1 構造方式 5 1.4.2 震損狀況 11 1.5 振動台性能介紹 13 第二章 STK之補強策略及可行性探討 15 2.1 STK接合介紹 15 2.2 半剛接試驗 22 2.2.1 半剛接實驗 23 2.2.2 半剛接模擬比較與剛接界定 31 2.3 STK補強策略 33 2.3.1 STK方向設定與廠房自振頻率 33 2.3.2 三層單跨STK自由振盪實驗 37 2.4 可行性現況實驗 42 2.4.1 單儲位實驗 42 2.4.3 三層單跨STK實驗 48 2.5 小結 59 第三章 STK補強設計與實驗分析 61 3.1 補強設計 61 3.2 補強實驗 65 3.2.1 單儲位補強實驗 65 3.2.2 三層四跨STK補強實驗 74 3.3 小結 92 第四章 SAP2000 數值模型之建立與分析 94 4.1 Turnbuckle抗壓試驗 94 4.2 STK電腦模型設定 99 4.3 三層四跨STK分析與比較 106 4.3.1 現況三層四跨STK 106 4.3.2 斜撐補強三層四跨STK 112 4.4 L02 STK補強設計與分析 117 4.4.1 三層STK四跨與兩跨分析與比較 118 4.4.2 L02現況分析 122 4.4.3 L02補強設計與分析結果 129 4.5 小結 136 第五章 結論與建議 138 5.1 結論 138 5.2 建議 140 參考文獻 142 附錄一 143

    [1] 黃秉毅,《高科技廠房懸吊式運輸系統之耐震補強研究》,國立成功大學建築研究所碩士論文,2017。
    [2] Weaver, W. Jr., Timoshenko, S. P., Young, D. H., “Vibration Problems in Engineering”, 5th Edition, John Wiley&Sons, (1990).
    [3] 內政部營建署,《建築物耐震設計規範及解說》,2011。

    下載圖示 校內:2021-08-31公開
    校外:2021-08-31公開
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