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181_090-040BP-TW

發佈日期 : 2009-04-29
　　 　　新型專利說明書
﹝本說明書格式，順序及粗體字，請勿任意更動，※號部份請勿填寫﹞
※申請案號： 090220546
※申請日期： 20011128
※ＩＰＣ分類： Int.Cl.(7) E04B 1/98，E02D 31/08

 

一、新型名稱： (中文/英文)
　
振波納消塊所組合之格巢式減震牆(全文下載)

 
二、申請人： 共 1 人

 
　 　 1 .
　姓名或名稱：(中文/英文)

 

　　 國立成功大學 / NATIONAL CHENG KUNG UNIVERSITY

　代　表　人：(中文/英文)

 

　　 /

　住居所或營業所地址：(中文/英文)

 

　　 台南巿東區大學路一號 /

　國　　　　籍：(中文/英文)

 

　　 中華民國 / TW

 
三、創作人： 共 2 人

 
　 　 1 .
　姓名：(中文/英文)

 

　　 倪勝火 / NI, SHENG-HUO

　國　　　籍：(中文/英文)

 

　　 中華民國 / TW

 

　 2 .
　姓名：(中文/英文)

 

　　 宋見春 / SUNG, JIAN-CHUEN

　國　　　籍：(中文/英文)

 

　　 中華民國 / TW

 

 

 

四、聲明事項
　 □主張專利法第二十二條第二項 □ 第一款或 □ 第二款規定之事實，其事實發生日期為：年　月　日

 

□申請前已向下列國家(地區)申請專利:

 

　【格式請依:受理國家(地區)、申請日、申請案號、 順序註記】

 
　 　□ 有主張專利法第二十七條第一項國際優先權：

 


　□無主張專利法第二十七條第一項國際優先權：
　 □ 主張專利法第二十九條第一項國內優先權：

 

　【格式請依:申請日、申請案號、順序註記】

 
　 □ 主張專利法第三十條生物材料：

 

　□ 須寄存生物材料者：

 

　　　國內生物材料【格式請依:寄存機構、日期、號碼、順序註記】

　　　國外生物材料【格式請依:寄存國家、機構、日期、號碼、順序註記】
　
　　□ 不須寄存生物材料者:

　　 　所屬技術領域中具有通常知識者易於獲得時，不須寄存。

五、中文發明摘要：
　 　　一種振波納消塊所組合之格巢式減震牆，係藉由內填有阻尼材料之格巢體所組成一減震單元體之振波納消塊結構，向平行板板面之垂直及平行方向，承接另外數個減震單元體之振波納消塊，而可延伸成至少一層格巢式減震牆者。
　　　　　
　　　　　
　　　　　
　　　　　
　
六、英文發明摘要：
　  
　
七、指定代表圖：
　 　（一）本案指定代表圖為：
　 　（二）本代表圖之元件符號簡單說明：

 
　
八、新型說明：
　 【技術領域】
本創作係關於一種振波納消塊所組合之格巢式減震牆，特別是指一種藉由振波納消塊所組合之格巢式減震牆其主要目的是為了減少或降低震源產生震動向外傳播。
【先前技術】
振動之防治，分為主動隔震和被動隔震，主動隔震是將震源屏柵主動隔離，以減少或降低震源產生震動向外傳播，而被動隔震則是針對固定或不詳之震源，主動設防。而在被保護之結構物四周建屏障以阻隔或降低外來震波之進入，而無論是主動隔震或被動隔震均需建立震波阻隔屏障，此阻隔屏障最常用者為槽溝，而槽溝中以空槽溝對震波阻隔最為有效，然而由於空槽溝開挖太深，易坍塌而無法自行站立，故常以填充槽溝代之：填充槽溝建造於地表下而形成減震牆或隔震牆。而減震牆對震波阻隔之效果與減震牆之設計使用之填充材料及牆周圍之材料有關。
現有之振波阻隔牆對振波阻隔效果之要求不是很高，因此 ， 目前現有之減震牆，通常在深度不深時使用空槽溝，如要深層阻隔振波，則以建造類似混凝土之連續壁體。空槽溝法雖佳，然畢竟以應用於深度不深之場合為限，若使用實體填充槽溝或連續壁體在使用上有下列幾個缺點：1.用實體填充槽溝或連續壁體，雖可阻隔部份振波但其對震波阻隔之效果視建造之深度、長度、寬度（或厚度）及材料等因素而定：2.波傳入壁體，無法吸納震波，只將能量反射與折射出去；3.不透水之壁體建造於地層下，則會阻隔地下水路，造成地下水理環境嚴重改變問題。
由此可見，上述習用技藝仍有諸多缺失，實非一完善之設計者，更由於未來都會捷運或高速鐵路行經鄰近住宅區、商業區或科學園區，可能造成環境振動公害之問題，而亟待加以改良。
本案創作人鑑於上述習用防震技藝所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件利用振波納消塊所組合之格巢式減震牆。
【新型目的】
本創作之目的即在於提供一種振波納消塊所組合之格巢式減震牆，係根據土層中振波波傳原理所發展之減振隔震牆，其對牆外入射之振波，藉減震牆內之振波納消塊(簡稱WTB, Wave trapped Block)內之格巢及其填充之消能材，以利用入射波在界面不斷折射及反射而有吸納消減震波之效果，且能將透入部份之低頻振波經牆內波傳折射及反射處理後，轉為較高頻之振波發散出去，使其震波能量更易在短距離內衰減，以達到振波阻隔之效果。
本創作之另一目的係在於提供一種振波納消塊所組合之格巢式減震牆，係在該振波納消塊之結構之空心柱體內，內填有阻尼材料，可吸納震波。
本創作之他一目的係在於提供一種振波納消塊所組合之格巢式減震牆，該減震牆各部尺寸,可視欲阻隔之波長或頻率將其尺寸按比例變換其大小或形狀，亦即可經改變格巢之形狀或大小而形成之格巢式（或蜂巢式）減震牆，均可利用入射波在界面不斷折射及反射而有吸納消減震波之效果。
本創作之再一目的係在於提供一種振波納消塊所組合之格巢式減震牆，係藉由至少四個振波納消塊之平行板的板緣並接成為一減震單元體，並藉由該單元之振波納消塊向平行板板面之垂直及平行方向，承接另一減震單元體之振波納消塊，而可延伸成至少一層格巢式減震牆，而視建築物之類型或希望達到之成效，可增加減震牆之層數。
【技術內容】
可達成上述新型目的之振波納消塊所組合之格巢式減震牆，該振波納消塊之結構，係藉由在兩平行板之間，設置有一正四方形空心柱體，而成為一格巢體，而該空心柱體內並另填有阻尼材料，藉由至少四個振波納消塊之平行板的板緣並接戌為一減震單元體，並由該單元之振波納消塊向平行板板面之垂直及平行方向，承接另一減震單元體之振波納消塊，而可延伸成至少一層格巢式減震牆，而藉由振波納消塊可有效吸納入於之振波，使其能量在減震壁體內利用反射與折射之原理消減，因此藉由此格巢體結構排列而成之減震壁體，當低頻波入射進入格巢式壁體後，由於內部之反射與折射可將其碎減成許多較高頻能量，以利衰減。
圖式簡單說明
請參閱以下有關本創作一較佳實施例之詳細說明及其附圖，將可進一步瞭解本創作之技術內容及其目的功效；有關該實施例之附圖為：
圖一為本創作振波納消塊之立體視圖；
圖二為該振波納消塊所組合之一格巢式減震牆單元視圖
圖三(A)及(B)為該振波納消塊所組合之格巢式減震牆之實施例視圖；
圖四為該振波納消塊所組合之格巢式減震牆之試驗佈設視圖；
圖五為該振波納消塊所組合之格巢式減震牆之在不同頻率震波之平均試驗結果統計視圖；
圖六(A)~(C)為該振波納消塊所組合之格巢式減震牆之施工視圖；以及
圖七為本創作振波納消塊試驗視圖。
主要元件符號說明
1．．．振波納消塊
12．．．空心柱體
2．．．減震單元體
3．．．減震牆
5．．．土層
52．．．吊車
61．．．偵測器
11．．．平行板
13．．．阻尼材料
21．．．減震單元體
4．．．減震牆
51．．．槽溝
6．．．垂直振動振源
【較佳實施例】
請配合參看圖一及圖二，本創作之可達成上述新型目的之振波納消塊所組合之格巢式減震牆，該振波納消塊1之結構，係藉由在兩平行板11之間設置有一正四方形空心柱體12，而成為一格巢體，而該空心柱體12內並另填有阻尼材料13，該製做振波納消塊1之材料的剛性，須比阻尼材料13剛性為大，而藉由至少四個振波納消塊1之平行板11的板緣並接成為一減震單元體2，該減震單元體2之振波納消塊1向平行板11板面之平行方向，係另承接有一波納消塊11，如圖二所視之減震單元體2，該減震單元體1中之巢格體組合中，該每一振波納消塊1之巢格體空心柱體12之軸，係與相鄰之兩個振波納消塊1巢格體空心柱體12之軸相垂直 ， 即四個振波納消塊1相互以九十度疊合。
請參圖三(A)及(B)。當波納消塊1向平行板11板面之垂直行方向，承接另一減震單元體2之振波納消塊11時，可延伸成至少一層格巢式減震牆3，該減震牆3係由相同之減震單元體2所組合；而當該減震單元體2中之巢格體組合，該每一振波納消塊1之巢格體空心柱體12之軸，與相鄰之兩個振波納消塊1巢格體空心柱體12之軸相平行時，可形成另一種型式減震單元體21，如圖三(B)所示即為該減震單元體21所組成之格巢式減震牆4之形式，該減震牆4係由相同減震單元體21所組合，而藉由振波納消塊1，可有效吸納入射之振波，使其能量在減振壁體內利用反射與折射之原理消減，因此藉由此格巢體結構排列而成之減震壁體（即減震牆3或4），當低頻波入射進入格巢式壁體後，由於內部之反射與折射可將其碎減成許多較高頻能量，以利衰減。
另外需再提及的是，振波納消塊1可由比土壤剛性強之材料如鋼筋混凝土製作，格巢內係填充具阻尼之材料，此阻尼材料13之剛性則需比製作振波納消塊1之材料之剛性低如保麗龍或發泡材料，兩種材料之剛性比值愈大愈好，原則上至少需五倍以上，如此，振波納消塊1可容納消減三個方向過來之振波，亦即此減震單元體，能有效吸納消減由振源產生之P波(Primary wave)、SV波(Secondaryvertical wave)及SH波(Secondary horizontal wave)之能量）P波又稱主要波、壓力波或縱波，波速向前，質點沿波速方向前後振動，S波又稱次要波、剪力波或橫向波，S波分為SH波及SV波，SH波之波速向前，質點沿垂直波速方向水平左右振動，本種波對結構物較具破壞性，SV波速向前，質點沿垂直波速方向垂直上下振動，藉由振波納消塊1之格巢內可填充具阻尼材料13，請再參看圖一，當振波由方向X1進入振波納消塊1之平行板11時，基於Sne11之波反射定理，將有部份能量反射回，而部份能量折射進入本格巢（即空心柱體12）內，而在格巢內傳播之波能，藉由其角度之入射、折射，反射之波將不斷地在格巢內傳遞，最後將在格巢內消減，而在穿過格巢之波則會透入方向X2，因低頻波在格巢內之傳播過程中，受格巢內之反射與折射，造成高頻波。
請參看圖四及圖五，在此以一個較佳實例來驗本創作之技術成效。先設地面上有一固定垂直振動振源6及等距設置偵測器61，該垂直振動振源6在地表上產生SV之振波向外傳播，欲以振波納消塊1組合之格巢式減震牆3減震，圖四所示之減震牆3為依此例之排列施工成一排振波納消塊1長185cm深90cm之格巢式減震牆3，並進行其減震成效試驗 。 試驗時，以90至130H之之固定垂直起振器6振動地表，同時量測牆前牆後不同距離之振動量，其不同頻率之平均試驗結果如圖五所示，圖五同時標示無槽溝及空槽溝之量測比較結果，圖中顯示本格巢式減震牆之減震成效可達空槽溝之2/3以上，故其具有明顯之減震效果。
請參看圖七，一般地表傳播之振波複雜，欲阻隔來自於各方向振動之振波，本格巢式減震牆3之最佳狀況之一是將每四個振波納消塊1依圖七之方式排列成之一個減震單元體2，在此減震單元體2中，左上角之振波納消塊1對P波及SH波之傳播之減振最為有效，而對SV波較無效，右上角之振波納消塊1對P波及SV波之傳播之減振最為有效，而對SH波較無效，故若交錯排兩層減震單元體2或21，如圖三(A)所示，則對P波、SV波及SH波均可作有效阻隔。因此，交錯排兩層減震單元體3或4之格巢式減震牆可對P波、SV波及SH波可作第一道之有效阻隔，若欲作更有效阻隔，則可設多重之交錯減震單元體組成之格巢式減震牆，如圖三(A)及(B)所示之朝厚度方向增加排列。至於製作格巢式減震牆3或4之材料，則只要選取比鄰接土壤大五倍剛性以上之材料如鋼筋即混疑土製作振波納消塊1即可，而格巢內可放置比鄰接土壤小五倍剛性以上之材料如保麗龍或發泡材料等具有阻尼性之材料為佳。
請參圖六(A)~(C)，築造格巢式減震牆之施工方法，可參考下列步驟：首先，可以連續壁開挖工法，在土層5內開挖至所需之長度、厚度及深度之槽溝51，再將此每四個振波納消塊1組成之減震單元體2或21，在地表先行組構與槽溝51厚度相同之減震單元體2或21塊體，再藉由吊車52將減震單元體2塊體吊放置入槽溝52，依序堆疊減震單元體2或21塊體而成為地下連續式之格巢式減震牆3或4，以消減或阻隔振源產生之振波。
【特點及功效】
本創作所提供之振波納消塊所組合之格巢式減震牆，與前述引證案及其他習間技術相互比較時，更具有下列之優點：
(1)藉由內填於振波納消塊之阻尼材料應用，可有吸納震波以達有效降低振動之傳播能量並加速振波能量衰滅之效果，即藉由振波納消塊有效吸納入射之振波，使其能量在減振壁體內利用反射與折射之原理消減，而由於振波納消塊組合之減震壁體，為許多格巢構成，所以當低頻波入射進入格巢式壁體後，由於內部之反射與折射可將其碎減成許多較高頻能量，以利衰減。
(2)由本創作之振波納消塊築構而成機減震牆，易於視需要組合（長度、厚度或深度），又振波納消塊可大量預鑄、品質容易控制，更由於減震單元體體組合容易，施工簡易快速，成本較低。
(3)相對環保之觀點而言，本格巢式減震牆內部由部份中空格巢構成，建築於地表下，對地下水之流動影響不大，不致造成地下水通過牆體太大之阻隔之效應，即不會完全隔絕地下水流。
(4)振波納消塊單元構造簡單，製作容易，成本底廉。
(5)應用本創作結構建造減震牆時，可在地表先行組構減震單元體後，再以連續壁工法將組構好之減震單元體體放入壁溝即可。
上列詳細說明係針對本創作之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定新型專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件新型專利申請案，以勵創作，至感德便。

 
　
九、申請專利範圍：
　 　　 1.一種振波納消塊所組合之格巢式減震牆，其中該振波納消塊之結構，係藉由在兩平行板之間，設置有一空心柱體，而成為一格巢體，而該空心柱體內並另填有阻尼材料，藉由至少四個振波納消塊之平行板的板緣並接成為一減震單元體，並藉由該單元之振波納消塊向平行板板面之垂直及平行方向，承接另一減震單元體之振波納消塊，而可延伸成至少一層格巢式減震牆者。
　　 2.如申請專利範圍第1項所述之振波納消塊所組合之格巢式減震牆，其中該振波納消塊之空心柱體係為正四方形柱體。
　　 3.如申請專利範圍第1項所述之振波納消塊所組合之格巢式減震牆，其中組成該每一減震單元體中之巢格體組合，該每一振波納消塊巢格體空心柱體之軸，係與互外相鄰之兩。個巢格體空心柱體之軸相垂直。
　　 4.如申請專利範圍第1項所述之振波納消塊所組合之格巢式減震牆，其中組成該每一減震單元體中之巢格體組合，該每一振波納消塊巢格體空心柱體之軸，係與互外相鄰之兩個巢格體空心柱體之軸相平行。
　　 5.如申請專利範圍第1項所述之振波納消塊所組合之格巢式減震牆，其中該製做振波納消塊材料之剛性為阻尼材料剛性的五倍以上。
　
十、圖式：
　  
　








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