专利名称：抗震的建筑结构的制作方法
地震给人类带来的灾难是惨重、毁灭性的，历史上许多文化名城堙灭在地震的破坏中。如1995年1月的日本神户大地震使几千人丧生，造成了一千五百亿美元的经济损失；我国云南和川南等地区这几年也先后发生过几次地震。人们在长期同自然搏斗中找到了许多抗震、防震的措施。在抗震建筑结构中，如CN115903A抗震低层楼房加层结构、CN1158934A建筑结构、CN1148127A多支柱、高稳定、仿树态树上(空中)别墅、CN1144866A高层和超高层框架结构设计施工等，仅从增加柱、梁和材料强度、建筑造型及施工等方法进行了一般探讨。利用材料的强度和结构构件的塑性变性能力来抵抗外来的地震作用的刚性结构体系，通过增加配筋、增大结构截面，结构上采用纯框架结构、框架～支撑(带边框剪力墙)结构、筒体结构、巨型框架结构及钢框架～钢筋混凝土核芯筒混合结构等，增大了结构的刚性来提高建筑物的抗震能力，但刚性越大，结构对地震反应也越大而利用柔软底层减少上部结构的地震反应，在后来实践中证明这种结构底层变形过大，易倒塌；利用结构构件的塑变性能来吸收地震能量，虽然效果较好，但对结构设计及其经济要求较高，且传统理论与地震作用随机性的差异，如许多是按平面波来设计的，难以在地震中控制其破坏；在建筑物与基础之间设置一层具有足够可靠性的隔离层，来控制地面运动向上部结构传递原理的基础隔震系统，如普通橡胶叠层支座、橡胶铅芯叠层支座、螺旋弹簧支座等隔震系统承担着主要的结构变形能量，现世界上已有300多幢这类建筑，减震效果明显，但对支座材料有特殊要求，目前一些材料还在进一步的研究中，因而此种作法未能普及开来。为更好地提高建筑物的抗震能力，提出该发明。
该发明目的就是提供一种新的建筑结构设计方法以减轻地震带来的破坏。地震是地球内部运动的巨大能量瞬时释放后传到地表的振动波，离震源越近的地方破坏越大。它造成建筑物的撕裂、扭曲、坍塌，因此通过该结构设计使建筑物结构整体性更好，且与地面间有一定的游动间隙来减缓地震突发而来的冲击能量及缓冲竖向震力的作用，当外震力消失后又具有回位性，形成本发明的结构设计方法。
为实现上述目的，本发明其结构主要是由主体1、支撑体2、悬索3、基座4组成。支撑体2位于基座4上，相互间的接触面可以相对滑动，通过悬索3将支撑体2中的柱脚、滑块托架等连接起来构成的缓冲体悬托或支撑主体1形成抗震的建筑结构。附
图1、2和附图3、4分别为悬托式和支撑式两种建筑结构示例的立面图及平面图。
在附图1、2的悬托式结构中，主体1为六棱柱(也可为其它形状)，支撑体2为三脚架(也可为其它多脚架，支柱可为三角形、梯形等，截面可为T型、H型、矩型和环型等)，支柱脚除图示外也可为圆形等，基座4为抗压的水平平台(也可带倾斜角，如圆、棱锥面)分别支撑着支撑架的三个柱脚，并允许其在上面滑动，通过支撑体2顶端(也可在支柱中部、底部)使用悬索3将主体1悬托起来，并用悬索3将支撑体2的三个脚呈三角形连接起来，构成悬托式抗震的建筑结构。
在附图3、4的支撑式结构中主体1为无尖顶圆锥体(也可设计成其他任意形状)底端球面(也可为圆锥面、棱锥面等)置于支撑体2上，支撑体2上端面是与主体1底端球面吻合的球面(也可为圆锥面、棱锥面等)，使主体1在该支撑体2构成的上端面上可以滑动，支撑体2由四块滑块组成(也可为多块)均匀放置在锥形基座4上(也可为平面等，基座4为整体或分块，该实例为四块)，基座4中心设有索环，用悬索3穿过索环相连到主体1上，构成支撑式抗震的建筑结构。
工作原理由于地震波不仅是平面波，而且还有竖向震力，且地基土层结构也并非均匀。当来自任意方向的水平震力，使主体1沿水平方向阻尼滑动或摆动缓解水平震力对主体带来的破坏力，同时悬索3的延伸性和柔软性也缓解这一震力，降低结构的自振频率，增大地震动与结构体的频率比，减少地震对结构的作用；而对于竖向震力，则通过对悬索3的拉伸塑变起到缓解作用；由于地面沉降不均匀使支撑脚不在同一水平面上，受主体1的重力作用，在软土层中压迫基座4偏转一定角度，以适应支撑体2的结构要求(对于悬托式，是由支撑体2的结构刚性要求，对于支撑式，是由支撑体2的上端面相对包容主体1底面要求)，则主体1通过重力摆动到一个新的与地面垂直的稳定位置，防止将建筑物撕裂、扭曲或倾斜造成坍塌。
对于超大超高层建筑，可使用多组悬托式或支撑式或混合使用，也可把悬托式的柱脚采用支撑式结构形成抗震性能更好的结构，可在每隔一定层数设置一组滑动层，这样避面振动时剪切应力过于集中，也可在滑动层间加有填料，增加或阻尼滑动的作用，如砂子。
采用该发明除提高建筑结构的抗震能力外，避免了那种硬抗，改善了大型建筑及超高层建筑庞大复杂的沉箱作业以满足基础要求。且建筑物不易侧倒，该结构简单、易于维修，适应于现行建筑材料和施工技术，工程造价低。由于建筑物往往达上百万吨，对于人们日常活动载荷及风载荷所受影响很小，且保持建筑物主体的垂直受力，防止倾斜，解决柔性底层变形过大，建筑物易倒塌的矛盾。
权利要求
1．本发明是用于抗震的建筑结构，它是由主体1、支撑体2、悬索3、基座4组成，其特征在于基础与建筑物间采用可滑动接触，通过悬索3将支撑体2中的各个构件相连接构成的缓冲体悬托或支撑主体1。
2根据权利1所述，它的特征在于对超大超高层建筑，立柱可以采用该结构，可使用多组悬托式或支撑式或混合使用，可在每隔一定层数设置一组滑动层；也可在滑动层间加有填料，增加或阻尼滑动的作用。
3．根据权利1所述，它的特征在于主体1在震动过程中，依靠自身的地球引力，在外震力消失后，自动回位于稳定位置。
全文摘要
抗震的建筑结构,通过悬托和支撑方式,利用基础与建筑物间采用可滑动接触及悬索的抗拉延伸性和柔软性将支撑体中的构件相连接形成的缓冲体悬托或支撑主体来减弱地震力的破坏,降低结构的自振频率,增大地震动与结构体的频率比,减少地震对结构的作用,提高建筑物的抗震能力,该结构简单,适应于现行建筑材料及施工技术,工程造价低,易于推广。
文档编号E04H9/02GK1222620SQ9712194
公开日1999年7月14日 申请日期1997年11月27日 优先权日1997年11月27日
发明者胡静文, 盛革, 胡静宇 申请人:胡静宇, 盛革