專利名稱：建筑物消震裝置的制作方法
“建筑物消震裝置”屬土建工程領域，是根據地震沖擊力對建筑設施的破壞狀態分析，并總結了歷史和現行使用的，以吸收地震能量為主的插入式剛箍捆住內力的結構體系，在實際的地震災害中，建筑物受破壞的程度仍然是很嚴重，進而給人民的生命和財產造成的損失是非常慘重的教訓，所研究出來的盡量減少消除地震災害的消震裝置。本裝置適用于工業與民用建筑;鐵路和公路橋梁;塔式結構;高大鋼(剛性)結構和高大煙囪，地下鐵道和建筑以及一切地下和地面上設施，在地震災害時的消震作用。在今后的上述建筑物中采用本裝置，和在現有的上述建筑物中采用本裝置，無凝將大大提高預防和低抗地震災害的能力。并直接減輕地震災害給人民的生命財產和國家經濟建設造成的重大損失。
地震給人類造成的災難是十分嚴重的，人類為了在地球上更好的生存下去，對地震災害的成因進行了長期的觀察和研究，并根據歷史上地震災害的實際經驗教訓，逐步提高了建筑物抵抗地震破壞的能力。
目前，世界各國采用的抵抗地震破壞的建筑類型，仍然是以吸收地震能量為主的插入式整體結構(對地球而言)，即將建筑物基礎和上部結構設計為絕對不可分割的剛體插入地球。因而建筑抵抗地震破壞力的受力分析，就不得從整體考慮建筑物的抗震性能。地震破壞力是通過土層和巖層沖擊建筑物基礎，并直接將沖擊力傳遞給上部結構，上部結構由此產生的內力，又反作用于基礎，因而建筑物基礎的強度要求，應是地震力和上部結構反作用力的疊加，地震破壞力是往復水平剪切力，上部結構的反作用力是垂直于地面的，這兩種互相垂直并處于運動狀態的作用力，在一個平面上會交。地震破壞力以強大的往復水平推動力推動建筑物基礎作水平運動，而建筑物上部結構垂直地面的反作用力又阻礙著這個運動，因而不難分析，在這兩種力的會交面上，實質形成了遠大于地震破壞力的往復剪切力。因此，建筑物抗震能力在插入式整體結構中是很難達到實際抗震設計要求的。現在的建筑物一般都是偏于保守的理想設計和施工，即便如此，在實際的地震災害中，建筑物受破壞的程度仍然是很嚴重的，進而給人民的生命和財產造成的損失是非常慘重的。
歷史的教訓足以充分說明了，插入式建筑體系受到了嚴重的檢驗。在過去的年代，建筑物還處于低層范圍時，問題還不太嚴重，而在現代化高層建筑中，所采用的插入式剛箍捆住內力的結構，在實際的地震災害中，存在著嚴重的隱患。插入式建筑體系在正常情況下都設有大的問題，而在地震災害時，插入式結構的傳力路線明顯的發生了混亂。建筑結構設計原則中最重要的一條，就是不論在任何情況下，結構的傳力路線必須清楚。設計的第二條重要原則，是要以當地的最不利外界因素為設計依據，如很多地區必須考慮可能發生的最大地震破壞力。這就是說建筑物抵抗地震破壞的最佳條件是運動中建筑結構內力的傳遞必須正確、清楚。
插入式結構在地震時，將地震破壞力直接傳遞給上部結構，使上部結構發生搖晃，由于上部結構是剛箍式捆住內力的結構，因而在搖晃中產生的能量找不到釋放點，而被迫反回基礎。而地震又在很快的不斷的向上部結構輸送地震能量，這樣上部結構反回的作用力。同基礎傳來的地震力發生沖撞，沖撞最利害的集中點，就是能量釋放的突破點，也是結構的破壞點。這個破壞點通常都在基礎與上部結構的交面上，破壞的形式是剪切破壞，而整個建筑物不是倒塌就是傾斜。
目前，許多國家在高層建筑的抗震設計方案中，已經出現了新的結構，如美國紐約的42層高層建筑建在與基礎分離的98個橡膠彈簧上，日本的建在弧形鋼條上的防地震屋，都明顯的改變了傳統式的插入式結構。這種彈簧、弧形減震器，由于傳力路線和傳力形式還存在一定問題，還需進一步研究，才能達到抗震減震要求，使結構在使用中合理。又如日本在高層建筑頂上增設由電腦控制的鐵柱體，插入建筑物體內，在地震時，電腦控制在鐵柱體上產生反作用力，從而減少建筑物的搖晃(搖晃使建筑物破壞嚴重)等等，都無不說明插入式建筑結構存在實際問題，需要在技術上有新的突破。日本采用的電腦控制減少建筑物搖晃的技術，由于沒有擺脫插入式結構體系，結構的傳力路線，在地震災害時必然發生混亂，尤其是地震破壞力沖擊　＝縋鑰刂圃諤喜姆醋饔昧Γ餐垢卟憬ㄖ脅坎槐渫渚兀庋黿ㄖ迥諛芰渴頭諾耐黃頻悖饗緣募性詬卟憬ㄖ脅浚ㄖ脅考械哪芰吭洞笥詰卣鵒Γ┐恿ρУ母駒矸治觶饈嗆芪Ｏ盞摹 建在彈簧或弧形鋼條上的建筑，雖然擺脫了插入式結構體系，能起到一定的減震作用(只能對建筑物驅殼而言)，在地震時，地震力將通過彈簧和弧形鋼條的功能，使建筑物搖晃加大(比插入式結構的搖晃更大)，建筑物在搖晃中不受損害，但是在建筑物中的人和設備，由于不可能固定在建筑物上，而遭受的實際震害還要大。這一點是不必太多分析，就清楚的。
以上對建筑物在實際地震災害情況下的受力狀態，進行力學分析。指出了過去包括現在仍在廣泛使用的建筑類型，即以吸收地震能量的插入式整體結構，存在著嚴重的隱患。近幾年來，北京以及其他地區，對建筑物采取了抗震(剛箍式捆住內力)加固措施，這種加固措施，實質上只是增大了原建筑物吸收地震能量的作用。在其結構上沒有改變建筑物的受力性能，仍然是插入式剛箍捆住內力的結構，因而在地震力作用下。其整體結構的傳力路線仍然是混亂，而存在著隱患，這種隱患的產生，是由結構設計理論依據存在著實際問題所致。歷史上，不論古今中外的地震災害，給人民生命財產造成的無法估計的巨大損失，早已充分說明地球上廣泛使用的建筑物抵抗地震的理論，需要總結教訓，不斷發展和進步了。
在“建筑物消震裝置”發明前，本技術發明人，已經發明了“建筑物抗震減震裝置”，并于1987年1月6日申請了發明專利“建筑物抗震減震裝置”主要是針對今后新修建筑物所采取抗震措施。而“建筑物消震裝置”，主要是針對現時使用中的建筑物等抗震措施，(對今后新修建筑物采用本裝置，同樣有很好的抗震效果)。“建筑物消震裝置”由外側擋土壁、消震坑，內則擋土壁(靠建筑物一方)和蓋板四部組成，“建筑物消震裝置”從說明書附

圖1，就一了然了，圖2是“建筑物消震裝置”平面圖，“建筑物消震裝置”是根據擋土墻的受力原理，并將其原理擴大，用于地面以下部份。其力學性能，從圖3和圖4中建筑物在地震往覆沖擊力下的對比，就非常清楚了。圖3是原建筑(插入式結構)、受到地震力的直接沖擊，圖4是采用“建筑物消震裝置”后，地震力沖擊擋土壁同擋土壁以外的地層著往覆水平移動，這種移動所產生的位移在消震坑中進行，這樣地震沖擊力就在消震坑中，隨著擋土壁的往覆位移而消耗。地震力使擋土壁以下的土層也在往覆位移。圖3所示，本裝置將地震的沖擊力降低到建筑物基礎以下。這樣原結構(插入式受力體)的受力應力狀態發生變化，消震坑內則的擋土壁同靠近建筑物基礎部份的地層，共同對建筑物起到了加強穩定的作用。地震沖擊力主要通過位置是建筑物基礎以下部份，由圖4可知，采用建筑物消震裝置后，將原建筑物插入式受力體的受力狀態改變了，本裝置將地震沖擊力降低到基礎以下，使直接沖擊建筑物基礎，造成建筑物搖晃的往覆沖擊，大大減少了。“建筑物消震裝置”的另一種處理方式。如圖5所示，即減少靠建筑物一方的擋土壁，只留下消震坑和承受地震沖擊力的外側擋土壁兩部份，而消震坑中應填充易壓伸縮建筑材料也可利用廢料填充，總之以保證地震沖擊力在消震坑中消耗掉為設計原則。
說明書附圖是以高層建筑采用“建筑物消震裝置”，為例的示意圖。其他所有建筑物都可根據上述原理和方法，針對具體建筑物的形狀，布置“建筑物消震裝置”的位置和埋深。如果是比較集中的建筑群體采用本裝置時，可根據具體的地理位置，將“建筑物消震裝置”群體性連續組合使用，但必須注意的是，在群體建筑物中，每個體建筑物消震裝置必需是獨立體系。組合在一起時，只起到互相間的加強作用和解決施工中建筑物中間距離少，可利用一道消震裝置，兩面使用的效果。在群體建筑物中，這樣布置，“建筑物消震裝置”，是以將地震沖擊力降低到基礎以下為設計條件的，否則消震裝置的作用減弱，當然抗震效果也降低了。
盡量將地震沖擊力降低到建筑物基礎以下部份，是“建筑物消震裝置”的設計依據。建筑物根據不同地質狀態，一般分為深基礎(包括樁基)和淺基礎兩類，原建筑物是淺基礎的情況下，采用消震裝置的效果是能夠達到很好的抗震效果的。在深基礎情況下，采用消震裝置，也能達到比較好的效果，雖然“建筑物消震裝置”不能根據深基礎的條件，而埋置相當的深度，但從降低了地震沖擊力和靠近建筑物周圍的土層(在消震裝置內側的土層)增強建筑物的穩定來分析。原建筑物抵抗地震的芰Ψ淺Ｃ饗緣奶岣吡恕６哉庖宦劬蕕鬧っ鰨彩薔哂幸話懔ρЩ±礪鄣墓こ碳際躒嗽保灰云浣惺芰ν劑ρХ治觶鴕荒苛巳渙恕 以上主要是指在原建筑物和正在修建的建筑物中采用“建筑物消震裝置”的說明。以下就今后新修的建筑物使用本技術說明如下1、在建筑物是深基礎(包括樁基)情況下，將“建筑物抗震減震裝置”結合使用。如圖6所示，即“建筑物抗震減震裝置”設置在深基礎的承臺上，“建筑物消震裝置”設置高度于深基礎承臺位置相平行。這樣在整體建筑結構中的抗震條件都可以基本滿足了。
2、在建筑物是淺基礎情況下將“建筑物消震裝置”按圖1、圖4和圖5直接采用。
3、在建筑物地基是巖層情況下、基礎類形是淺基礎時，可視巖層為承臺，將“建筑物抗震減震裝置”設置在巖層上(巖層用混凝土找平，為承臺面，)“建筑物消震裝置”設置高度為地面與巖層面的深度。
4、建筑物是多層以下結構(2-10層)地基是承載力大的均勻土層，基礎設計為淺基礎時，可獨立使用“建筑物消震裝置”，但在基礎與地基吻合面上用混凝土現澆成隔離板，將基礎與地基隔離。
對地下設施采用“建筑物消震裝置”技術的說明1、如圖7所示，是在正在使用的地下設施中增設“建筑物消震裝置”的示意圖。
2、圖8是新修地下設施直接采用基礎與地基部位增設“建筑物抗震減震裝置”，設施兩側(地下鐵道、公路和大型管道等設施)或四周(地下商場等獨立性設施)直接設置“建筑物消震裝置”。“建筑物消震裝置”的使用可根據具體情況，如該地區歷史上地震情況不太嚴重，對抗震要求不是很高的情況下，或者是原建筑物的剛性很強等條件下，也可以只用消震抗如圖9所示并在消震坑中填充易壓伸縮建筑材料)，也能達到抗震的目的，地下設施中采用“建筑物消震裝置”可依據圖4和圖5兩類，根據具體情況選用“建筑物消震裝置”中擋土壁的設計，可分為柔性結構(如細長的擋土壁)和剛性結構兩種，具體設計選型，應根據滿足具體情況而定。擋土壁的截面設計，根據采用本技術地區的抗震要求進行設計，一般采用地震等效靜力荷載及極限強度的設計方式。
地震給人類造成的災害，使人類越來越清醒的認識到，科學技術的發展(不可能存在著被壟斷的頂峰)，是人類不斷發展和生存下去的必然結果。人類為了更好的在地球上生存和發展下去，就必須不斷的認識地球的客觀實際、不斷的提高科學技術水平，使建筑物抵抗地震災害的能力不斷增強，以減免地震災害時對人民生命財產和國家經濟建設造成的巨大損失。
權利要求
1.建筑物消震裝置，設在建筑物四周地面以下部位，其特征在于在建筑物四周一定距離(根據具體建筑物的高度和建筑體型確定)的位置，設置消震裝置，消震裝置的整體由外側擋土壁、消震坑、內側擋土壁和蓋板四部份組成。
2.在一般要求防震條件下，可采用消震坑和外側擋土壁。
3.在有的地區地震災害不太嚴重，對抗震要求不高時，可只采用消震坑。
4.在地下設施中，如鐵道、公路、大型油管，氣管和水管等，由于這些設施很長，消震裝置中的擋土壁不好設置，可只采用消震坑在設施兩側設置。但在這些永久性設施中，對其重點部位，仍按整體建筑物消震裝置使用，視為重要部位加強處理。對地下單體設施如商場等，按四周布置消震坑。
5.在消震坑內，不論在任何情況下使用，都要填充易壓伸縮材料。
6.蓋板是用來保護消震坑在使用過程中不受其他之物的破壞，包括汽車行駛以至人為等。
7.在群體建筑物中可采取即獨立又組合的貫通方式將消震裝置按上述幾種方式連續組合使用。
全文摘要
建筑物消震裝置是根據地震沖擊力對建筑設施的破壞狀態分析，并總結了歷史和現行使用的，以吸收地震能量為主的插入式剛箍捆住內力的結構體系，所研究出來的盡量減少消除地震災害的消震裝置。本裝置適用于工業與民用建筑鐵路和公路橋梁塔式結構；高大鋼(剛性)結構和高大煙囪；地下鐵道和建筑以及一切地下和地面上設施，在地震災害時的消震作用，在今后的上述建筑物中采用本裝置，和在現有的上述建筑物中采用本裝置，無疑將大大提高預防和低抗地震災害的能力。
文檔編號E02D27/34GK1036424SQ88108470
公開日1989年10月18日 申請日期1988年12月13日 優先權日1988年12月13日
發明者陸建衡 申請人:陸建衡