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            立管防震設計原理
            立管防震設計
          為使立管防震系統能有效隔絕噪音與振動,同時考慮地震來襲時所引起的水平與垂直方向外力及共振所可能引起的破壞,因此立管配管的長度、支撐點的間隔距離、防振橡膠 避震器的選擇及伸縮軟管的安裝,應依照下列要點來設計立管防震系統。
          1.軸向壓縮荷載考量
          立式配管的長度 h 必須考慮滿水時的總重量,不可超過管件的最大容許壓縮應力 s 范圍,又基于地震時鉛直方向可承受外力的安全考量,將安全系數fs定為 2 使系統可承1G的加速度,即得式 (1)。
          h <= ( s * S ) / ( fs* W2 )  --------------------------------------------(1)
          2.樓層發生移位所引起的彎曲距
          地震水平方向的力若引起樓層間的位移 d (d<=20mm),所產生的彎曲距 M 必需在最大容許應力 s 范圍內,所以支撐點的最小間距應如式(4)。
          M = ( 12 * E * I * d ) / l 2 ----------------------------------------(2)
          s >= M * r / I -------------------------------------------------------(3)
          =>  l >= ( 12 * E * r * d / s ) 1/2 -----------------------------(4)
          r :平均半徑
          l :支撐間距
          3.地震時與建筑物之共振檢討
          一般地震的振動頻率約 1~2 Hz,為必免發生共振所以支撐間距要使配管的第一自然頻率 fn1 大于 5Hz 以上如式(6)。
          fn1 = ( l2 / 2 p l 2 ) * ( E I g / W2 ) 1/2  ---------------------------(5)
          =>  l <= [ ( l2 / 2 p * 5 ) * ( E I g / W2 )1/2 ] 1/2  ----------------(6)
          g:980 cm/s2
          r :平均半徑
          l :支撐間距
          4.防震與隔音效果
          為了能有效隔絕固體噪音與振動的傳遞,防振橡膠避震器的選擇,要使配管系統鉛直方向的自然頻率低于20Hz,再依前述的地震考量自然頻率 fn 設計應在 5 < fn < 20 的范圍內如式(7)。 (通常是以實際重量乘上1.5倍后的值來選擇避震器即可)
         
        fn = ( 1 / 2 p ) * ( k * g / W ) 1/2 ------------------------------------(7)
          5.配管之冷縮熱膨脹效應
          為消除因溫度變化所產生的壓縮或拉伸應力,應在各支撐點間應安裝一合適的伸縮接頭,以吸收因熱脹冷縮所引起的軸向變位,一般鋼管在0~100℃間之線膨脹系數平均值a=0.011 mm/M* ℃。
          例:試計算配管長度15米,由5℃升溫至35℃時之軸向變位量。
          △=0.011*15*(35-5)=4.95mm
          6.防震支撐點之安裝
          防振支撐點可分為水平活動式及軸向固定式兩種,其安裝必需依照下列幾點進行。
        1.不論是水平活動式或軸向固定式每點的間距必需符合(6)、(7)兩式所得之值。
        2.每隔2~3 處水平活動式必需設一軸向固定式支撐點以承載立管的重量。
        3.配管的起、終兩端必需各設置一軸向固定式支撐點。
         
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