不同柱跨距對樓版振動之影響

本節將探討結構柱跨距(span)對無人搬運車(AGV)行走在高科技廠

房無塵室樓版之振動影響。原始廠房結構跨徑為 9.6m(3×2bay)，本節參數 設定為跨徑 9.6m(取 3×2bay 進行模擬)、跨徑 14.4m(取 3×2bay 進行模擬)、

跨徑 19.2m(取 3×2bay 進行模擬)共三種情況，圖 3.30 為不同跨徑廠房結 構之 SAP2000 模型。各跨徑參數設定如表 3.1~3.9。

圖 3.31 為車重 1ton，車速（1m/s、1.5m/s、3m/s、6m/s）分別在不同跨 徑 下 的 廠 房 無 塵 室 樓 版 振 動 反 應 比 較。 結 果 顯 示 ， 結 構 在 主 要 頻率 span=9.6（16Hz）、span=14.4m（8Hz）、span=19.2m（5Hz）之振動分貝（dB）

值，依照著跨徑越長則振動分貝（dB）值就越大之情況越為顯著。在車速 不同方面對樓版振動影響說明：

當車速為 1m/s 時，頻率範圍在 13~20Hz 三種不同 span 振動反應幾

乎無任何明顯放大，頻率範圍在 20Hz 以後最大振動分貝值為跨徑 14.4m，

最小振動分貝值為跨徑 19.2m；車速為 1.5m/s 時，頻率範圍在 16~32Hz 三 種不同 span 振動反應幾乎無任何明顯放大，頻率範圍在 32~60Hz 最大振 動分貝值為跨徑 14.4m，最小振動分貝值為跨徑 19.2m，頻率範圍在 60Hz 後最大振動分貝值為跨徑 9.6m、最小振動分貝值為跨徑 19.2m；車速為 3m/s 時，頻率區間在 40~70Hz 最大振動分貝值為跨徑 14.4m，最小振動分貝值 為 span=19.2m，頻率範圍在 70Hz 後最大振動分貝值為跨徑 9.6m、最小振 動分貝值為跨徑 19.2m；車速為 6m/s 時，頻率範圍在 38Hz 後最大振動分 貝值為跨徑 9.6m，最小振動分貝值為跨徑 19.2m。

圖 3.32~3.33 為車重 2ton、車重 3ton，車速（1m/s、1.5m/s、3m/s、

6m/s）在不同 span 下的廠房無塵室樓版振動反應比較。在不同車速對樓 版振動影響趨勢與車重 1ton 時相同。

綜合上述分析，可歸納結論如下：

1. 樓版第一振頻隨跨徑增大而降低，跨徑 9.6m 時為 16Hz，跨徑 14.4m 時 為 8Hz、跨徑 19.2m 時為 5Hz，樓版低頻（10Hz 以下）振動反應隨著跨 徑增大而放大。

2.一般而言，跨徑越長者，低頻反應越大，高頻反應則越小；低頻反應隨 著車速增快而降低，高頻反應隨著車速增快而增大。

3.5 鋁桁架補強樓版之可行性評估

鋁桁架具有質輕、空間穿透性佳等特性，有助於補強工程之實務應 用，本節將探討利用鋁桁架來進行廠房樓版剛性補強的可行性。本研究將

考慮局部樓版之補強，針對須補強的區域下方（如敏感設備）加裝鋁桁架 提升剛性。無塵室內之空間受到限制，若補強之桁架高度過大時可能會影 響設備擺放或無法施工，故本研究考慮將補強桁架的深度設定為 1m。

3.5.1 鋁桁架之設計參數設定

本研究考慮之鋁桁架進行局部樓版補強，共有三種模式。分別為：（1）

於 擺 放 設 備 的 樓 版 下 方 加 裝 結 構 平 面 面 積 為 3.6m × 3.6m 的 鋁 桁 架

（Retrofit-A）（2）以十字形平面之鋁桁架加裝於設備底下樓版面並延伸 至結構主梁，其 X 向、Y 向面積大小為 2.4m×14.4m(SPAN=14.4m)及 2.4m×

19.2m(SPAN=19.2m)（Retrofit-B）（3）於 AGV 經過的跨徑下加裝鋁桁架 結構，其平面面積為 9.6m×1.2m（Retrofit-C）。此外，依桁架尺寸之不同 區分為：Truss-A，為不加桁架的原始結構；Truss-B，為由 216.3×8mm（直 徑×管厚）鋁管構成之桁架；Truss-C，為由 355.6×12mm 鋁管構成之桁架；

Truss-D 則為由 457.2×19mm 鋁管構成之桁架。圖 3.34~3.36 為結構樓版局 部加裝鋁桁架補強之 SAP2000 結構分析模型。各鋁桁架補強結構系統之參 數設定如表 3.10~3.11 所示。

3.5.2 樓版補強效益評估（等速方面）

參數設定為車速（1m/s、1.5m/s、3m/s、6m/s）為等速、AGV 車重 3ton 及跨徑（14.4m 及 19.2m）進行結構剛性補強分析。

A. Retrofit-A 補強架構

圖 3.37 為設備正下方樓版加裝不同尺寸之鋁桁架（詳圖 3.34），結 構跨徑 14.4m，AGV 車重 3 ton 在不同車速等速行進下之樓版振動反應比 較。結果顯示，無論採用 Truss-B、Truss-C 或 Truss-D 的構件尺寸進行 樓版補強，低頻（＜13Hz）振動反應均無任何降低改善，減振較明顯的頻 率在 20~50Hz 內，其中以 Truss-D 加裝的減振效果較為明顯。

圖 3.38 為設備正下方樓版加裝不同尺寸之鋁桁架（詳圖 3.34），結 構跨徑 19.2m，AGV 車重 3ton 在不同車速等速行進下之樓版振動反應比 較。結果顯示，低頻（＜10Hz）振動反應沒有任何明顯改善，減振較明顯 的頻率在 50Hz 後，其中以 Truss-D 加裝的減振效果較為明顯。

B. Retrofit-B 補強架構

圖 3.39 分別為結構樓版加裝不同尺寸之 Retrofit-B 型鋁桁架（詳圖 3.35），結構跨徑 14.4m，AGV 車重 3 ton 在不同車速等速行進下之樓版振 動反應比較。結果顯示，採用 Truss-B、Truss-C、Truss-D 方式進行樓版 補強，頻率在低頻範圍（10Hz 以下）樓版振動反應略微降低約 1 分貝，減 振效果有限，無論車速為何；頻率在大於 16Hz 後則有明顯改善，振動量 最多折減達 17 分貝，其減振程度隨鋁桁架構件尺寸而增加，其中以 Truss-D 加裝的減振效果較明顯，而在頻率為 16Hz 處改善幅度達到 17 分貝。

圖 3.40 分別為結構樓版加裝不同尺寸之 Retrofit-B 型鋁桁架（詳圖 3.35），結構跨徑 19.2m，AGV 車重 3 ton 在不同車速等速行進下之樓版振 動反應比較。結果顯示，低頻（＜10Hz）振動反應略微降低，減振效果有

限，無論車速為何。頻率在大於 20Hz 後則有明顯改善，其減振程度隨鋁 桁架構件尺寸而增加，其中以 Truss-D 加裝的減振效果較明顯。

C. Retrofit-C 補強架構

圖 3.41 分別為結構樓版加裝不同尺寸之 Retrofit-C 型鋁桁架（詳圖 3.36），結構跨徑 14.4m，AGV 車重 3 ton 在不同車速等速行進下之樓版振 動反應比較。結果顯示，採用 Truss-B、Truss-C、Truss-D 方式進行樓版 補強，低頻（＜10Hz）振動反應均無任何降低改善，減振較明顯的頻率在 25~63Hz 範圍內折減約 5 分貝，其中以 Truss-D 加裝的減振效果較明顯。

圖 3.42 分別為結構樓版加裝不同尺寸之 Retrofit-C 型鋁桁架（詳圖 3.36），結構跨徑 19.2m，AGV 車重 3 ton 在不同車速等速行進下之樓版振 動反應比較。結果顯示，低頻（＜10Hz）振動反應幾乎沒有任何明顯改善，

頻率在大於 20Hz 後則有明顯改善，其減振程度隨鋁桁架構件尺寸而增加，

其中以 Truss-D 加裝的減振效果較明顯，而在頻率範圍 80Hz 後振動量改 善幅度達到約 10 分貝。

綜合上述分析，可歸納結論如下：

1.局部樓版剛性補強對於高頻範圍的振動有較明顯的減振效果，低頻

（10Hz 以下）振動則效果有限。

2.本研究提出的三種局部補強方法中以 Retrofit-B 之架構效果較佳，因 其涵蓋之範圍較大。

3.鋁桁架構件尺寸越大，減振效果越顯著。

3.5.3 樓版補強效益評估（煞車方面）

參數設定為車速（1m/s、1.5m/s、3m/s、6m/s）為煞車情形、AGV 車重 3ton 及跨徑（14.4m 及 19.2m）進行結構剛性補強分析。

A. Retrofit-A 補強架構

圖 3.43 為設備正下方樓版加裝不同尺寸之鋁桁架（詳圖 3.34），結 構跨徑 14.4m，AGV 車重 3 ton 在不同車速煞車情形下之樓版振動反應比 較。結果顯示，無論採用 Truss-B、Truss-C 或 Truss-D 的構件尺寸進行 樓版補強，低頻（＜10Hz）振動反應下降量有限且車速增加後減振效果越 少，減振較明顯的頻率在 30Hz 後，其中以 Truss-D 加裝的減振效果較為 顯著。

圖 3.44 為設備正下方樓版加裝不同尺寸之鋁桁架（詳圖 3.34），結 構跨徑 19.2m，AGV 車重 3ton 在不同車速煞車情形下之樓版振動反應比 較。結果顯示，低頻（＜10Hz）振動反應無任何明顯改善，減振較明顯的 頻率在 30Hz 後，最多折減約 4 分貝，其中以 Truss-D 加裝的減振效果較 為明顯。

B. Retrofit-B 補強架構

圖 3.45 分別為結構樓版加裝不同尺寸之 Retrofit-B 型鋁桁架（詳圖 3.35），結構跨徑 14.4m，AGV 車重 3 ton 在不同車速煞車情形下之樓版振

動反應比較。結果顯示，採用 Truss-B、Truss-C、Truss-D 方式進行樓版 補強，頻率在低頻範圍（10Hz 以下）樓版振動量降低有限且增加車速後減 振效果越少；頻率在大於 20Hz 後有明顯改善，振動量最多折減達 7 分貝，

其減振程度隨鋁桁架構件尺寸而增加，其中以 Truss-D 加裝的減振效果較 明顯，而在頻率為 16Hz 處改善幅度達到 10 分貝。

圖 3.46 分別為結構樓版加裝不同尺寸之 Retrofit-B 型鋁桁架（詳圖 3.35），結構跨徑 19.2m，AGV 車重 3 ton 在不同車速煞車情形下之樓版振 動反應比較。結果顯示，低頻（＜8Hz）振動反應略微降低且增加車速後 減振效果越少，減振效果有限。頻率在大於 20Hz 後則有明顯改善，其減 振程度隨鋁桁架構件尺寸而增加，其中以 Truss-D 加裝的減振效果較明 顯，以 Retrofit-B 補強架構最多折減 6 分貝。

C. Retrofit-C 補強架構

圖 3.47 分別為結構樓版加裝不同尺寸之 Retrofit-C 型鋁桁架（詳圖 3.36），結構跨徑 14.4m，AGV 車重 3 ton 在不同車速煞車情形下之樓版振 動反應比較。結果顯示，採用 Truss-B、Truss-C、Truss-D 方式進行樓版 補強，低頻（＜10Hz）振動反應均沒有任何改善且增加車速後減振效果越 少，頻率在大於 20Hz 後則有明顯改善，其中以 Truss-D 加裝的減振效果 較佳。

圖 3.48 分別為結構樓版加裝不同尺寸之 Retrofit-C 型鋁桁架（詳圖 3.36），結構跨徑 19.2m，AGV 車重 3 ton 在不同車速等速行進下之樓版振 動反應比較。結果顯示，低頻（＜8Hz）振動反應無任何明顯改善且車速 增加後減振效果越少，頻率在大於 20Hz 後則有明顯下降趨勢，其減振程

度隨鋁桁架構件尺寸而增加，其中以 Truss-D 加裝的減振效果較明顯，以 Retrofit- C 補強架構最多折減 4 分貝。

綜合上述分析，可歸納結論如下：

1.局部樓版剛性補強對於高頻範圍的振動有較明顯的減振效果，低頻

（10Hz 以下）振動則效果有限。

2.本研究提出的三種局部補強方法中以 Retrofit-B 之架構效果較佳，因 其涵蓋之範圍較大。

3.鋁桁架構件尺寸越大，減振效果越顯著。

第四章 無塵室樓版動態剛性之評估

4.1 前言

目前高科技廠房有關生產晶圓、液晶薄膜顯示器廠（TFT-LCD）等製 程設備常以樓版動態剛度（dynamic stiffness）作為檢核標準。惟目前 樓版動態剛度並未從學理上作明確之定義，在工程實務上多以衝擊載重

（impact loading）試驗求取樓版振動特性，進而評估設備之動態反應。

為利用衝擊載重試驗求取樓版剛性須在建廠完成後方得為之，萬一剛性不 足其補救非常困難，即使做得到，業主也要付出更高之代價。因此，發展 一套分析方法，於設計階段即先行評估樓版之剛度有工程實務價值。有鑑 於此，本章將發展一套方法，結合 SAP2000 建立廠房結構模型，模擬真實 衝擊載重之特性以求出樓版動態剛度。

4.2 設備動態反應目標【13～15】

4.2 設備動態反應目標【13～15】