研發現況

字級:
小字級
中字級
大字級

農業設施連結機構強化技術

資料來源:財團法人金屬工業研究發展中心/黃金川、鄭伊芬、鍾登輝、顏立恆、劉芯君

現有強固型溫室之各結構型材之連接機構,主要以銲接工法進行結合。完整的銲接程序,包含銲接程序設計、銲角前處理、銲接環境控制、銲後處理等。並需考量銲後熱影響區及應力釋除後可能的變形,需專業技術及長時間之工序,為一高耗時耗工耗費工程。

而銲後之結構材料之後鍍製程,需經型材及銲接點之除銹處理,且因連接機構區多死角及不規則處,後續的酸洗除銹及浸鍍很容易有酸液殘留及浸鍍不完區。完整的後鍍程序將包含,鍍前處理,熱浸鍍處理、鍍後處理,這是需專業技術及專業製造廠才得以完成,此熱鍍製程目前也是溫室業者非常頭痛的排隊區段,往往造成工程的延誤。熱鍍工程計價以重量為主,外加型式加價,將成為溫室工程之一大成本。

溫室訂單之總工期不長,但往往需合約簽訂後才下料製作,但因連接機構之銲接及後鍍處理,需耗費很長工期,成本及工期很難估算(如圖1)。加上現在環保議題提升,合法熱鍍廠接單應接不暇,工期拖長且成本增加。另銲後工件重量加重,形狀不一,運輸及組裝都是一大難題。

圖1、強固型溫室結構材料之製作流程說明圖1、強固型溫室結構材料之製作流程說明

本研究蒐集國內外連接機構相關資料,進行連接機構之工程分析及模擬,以利開發設計新式之連結機構形成彈性組合之免銲接工程,設計開發結構型材之彈性化連接機構,以模組化之機械連接元件與模式,進行免銲接之結構設計。包含了主要構件之立柱、橫梁、桁架、屋架及整體組合結構等,此將省下銲接工法所會衍生的耗時耗工耗費工序及品質異常問題。

基於模組化的連接機構設計,使原本的銲接後之後鍍製程,轉變成所有連結機構均可預製及預鍍工法。此將讓溫室業者非常頭痛的排隊區段得以扭轉,物料可以預購,工期可以縮短。應用模組化的連結機構設計開發,解決了強固型溫室的銲接與後鍍製程瓶頸,將可創造整體施工的高品質、高效能及優勢成本,將可縮短工期,並可遠距離運輸,更可擴大商業服務的領域。重要技術產出如下:

1. 開發組合式立柱及橫樑,並完成工程分析及實驗測試技術。建立彈性組合的優化樑柱。(如圖2)

圖2、強固型溫室連接組合開發與力學測試圖2、強固型溫室連接組合開發與力學測試

2. 開發組合之平行桁架、單斜桁架及組合屋架之材料組合、形式設計組合及工程分析技術,建立優化的組合元件系統。(如圖3)

圖3、強固型溫室連接組合開發與模擬分析圖3、強固型溫室連接組合開發與模擬分析

3. 開發組合之溫室建築系統,並結合上述新式之樑、柱、桁架、屋架,並設計開發其相關之連接機構,建立新式高強度可快速安裝組合的新溫室系統。預計可加快工期30%,降低總成本20%以上。(如圖4)

圖4、VTP強固型溫室(C型鋼)連接工法設計圖4、VTP強固型溫室(C型鋼)連接工法設計

4. 開發組合之連接部位防蝕技術,本研究以各種新式結合模式,進行防蝕設計,並通過腐蝕測試,預計可提高壽命30%以上,提升可靠度及降低風險。(如圖5)

圖5 連結件腐蝕測試結果圖5 連結件腐蝕測試結果

5. 本研究以材料優化、形狀組合優化、形貌處理優化等三大技術建立裝配式建築工法之溫室連接機構系統,將可有效應用於農業設施之施作上。(如圖6)

圖6、裝配式工法_溫室連接機構系統架構圖6、裝配式工法_溫室連接機構系統架構

開發農業設施之彈性化、模組化與複合化之連結機構,可提高連結性能品質,加快生產速度,降低成本及降低使用風險,強化競爭力。未來發展成溫室構造技術專家系統,協助農民、溫室業者、溫室設計者進行智慧化之溫室總體規劃設計。

▲研發團隊:財團法人金屬工業研究發展中心

聯絡人:鄭伊芬

電話:07-3513121#2451

E-mail:efen1223@mail.mirdc.org.tw

TOP