一种砌体结构房屋抗震机理展示模型的制作方法

本发明涉及一种房屋抗震机理展示模型。

背景技术：

随着经济发展，社会财富日益累积，破坏性地震可能给社会带来的损失越来越大，公众对地震灾害及防震减灾的关注程度日益提高。地震科普教育在各地广泛开展，科学防震减灾知识的普及程度日益提高。防震减灾科普教育中，具有实时展示效果的模型道具能够将相应的科学知识以最直观的方式展示在公众面前，在地震科普教育中具有重要作用。由于结构抗震措施是重要的防震减灾措施之一，因此结构抗震展示模型在地震科普教育中意义重大。结构抗震展示模型通常将缩尺的结构模型放置于展示振动台上，通过施加模拟震动以展示结构地震破坏性态和抗震机理。但对于砌体结构的常规抗震措施(构造柱和整体现浇楼盖)，目前尚无能够直观展示其对砌体结构房屋抗震性能的展示模型。

与此同时，作为量大面广的房屋类型，砌体结构房屋广泛应用于城乡建筑中，尤其是广大乡镇的公用、民用建筑中。但是大量的砌体结构房屋为民众自建，难以通过强制技术标准进行约束。多次破坏性地震中，相当数量的砌体结构民居房屋缺少构造柱、整体楼盖等抗震措施,遭受严重震损甚至倒塌。因此通过生动、直观的模型展示砌体结构的抗震机理，可增强公众，尤其是乡镇民众对砌体房屋结构抗震措施的理解和认识，提高自建砌体结构房屋抗震构造措施的普及程度，为增强新建砌体结构房屋的抗震能力提供帮助。

技术实现要素：

本发明是为了解决目前缺少展示砌体结构房屋地震破坏及抗震机理的模型技术问题，而提供一种砌体结构房屋抗震机理展示模型。

本发明的砌体结构房屋抗震机理展示模型是由无抗震措施的砌体结构房屋模型1、有抗震措施的砌体结构房屋模型2、底板11、振动台面12、电磁激振器13、振动台基座15、振动台面支撑杆16、滑动轴承17、激振器支撑18、支撑架19和三角形台面连接件22组成；

振动台面12为一个长方形钢板，在振动台面12的下表面的四个角各设置一个滑动轴承17，在振动台面12的下表面沿较长边的两个滑动轴承17和另一个较长边的两个滑动轴承17中各穿过一个振动台面支撑杆16，两个振动台面支撑杆16通过支撑架19水平固定在振动台基座15上，固定在振动台面12上表面较短边的三角形台面连接件22与水平放置的电磁激振器顶杆14的一端固定连接，电磁激振器13通过两个激振器支撑架18固定在振动台基座15上；

无抗震措施的砌体结构房屋模型1设置在振动台面12的上表面远离电磁激振器13的一端；

所述的底板11为长方形薄板，在底板11的四个角按照中心对称的原则各设置四个通孔a20和四个通孔b21，通孔b21比通孔a20更接近底板11的中心点；底板11的四个通孔b21通过螺丝固定在振动台面12上靠近电磁激振器13的一端；

有抗震措施的砌体结构房屋模型通过底板11上的四个通孔a20固定在底板11上。

本发明的优点：

本发明将无抗震措施的砌体结构房屋模型和有抗震措施的砌体结构房屋模型放置于同一个展示振动台上，通过施加振动，观察对比两栋房屋结构模型的破坏情况。

由于构造柱模型和整体楼板模型的相互约束及其对砌块墙体模型的约束，使得有抗震措施的砌体结构房屋模型的整体性大大加强，在同样强度的振动作用下，具有构造柱模型和整体楼盖抗震措施的砌体结构房屋模型破坏程度明显轻于无抗震措施的砌体结构房屋模型。通过与电磁激振器连接的电脑、信号控制其及功率放大器，控制电磁激振器为振动台施加不同强度的模拟地震动作用。在较小强度的模拟地震动作用下，可实现无抗震措施的砌体结构房屋模型轻微破坏(少数砌块模型移位，个别砌块模型掉落)，有抗震措施的砌体结构房屋模型基本完好(无破坏现象)的展示现象；在中等强度的模拟地震动作用下，可实现无抗震措施的砌体结构房屋模型明显破坏(部分砌块模型移位或掉落，部分预制板模型及预制梁模型移位，少数预制板模型掉落)，有抗震措施的砌体结构房屋模型轻微破坏(个别砌块模型轻微移位)的展示现象；在较强的模拟地震动作用下，可实现无抗震措施的砌体结构房屋模型倒塌破坏(大量砌块模型掉落，部分预制板模型、预制梁模型倒塌掉落，上部楼层整体垮塌，底部楼层整体变形移位)，有抗震措施的砌体结构房屋模型中等破坏(部分砌块模型移位，个别砌块模型掉落)的展示现象，从而生动、直观地展示了现浇整体楼盖和构造柱对砌体结构房屋抗震性能的提高作用，以及“小震不坏，中震可修，大震不倒”的房屋结构抗震设计理念。

由于整体展示模型全部采用零件搭接的方式组装，即使整体房屋模型倒塌破坏，也不会在展示中出现零件的破坏，可反复组装，重复展示；同时由于砌块模型搭接的随意性，可根据展示需要组装不同形状、不同层数的砌体结构房屋模型，因此在搭建模型时，搭建者拥有一定的模型设计自由性和创作性。

由于目前已知的抗震科普展示模型中，尚无能够直观展示砌体结构房屋构造柱、整体现浇楼盖对房屋结构抗震性能提升的模型，因此本发明能够填补抗震科普展示模型中的技术空白。

本发明的模型的各个部件的尺寸可以根据实际情况自行选择，但部件尺寸的比例关系须满足前述规定。

附图说明

图1为具体实施方式一的砌体结构房屋抗震机理展示模型的整体示意图；

图2为具体实施方式一的砌体结构房屋抗震机理展示模型的局部示意图；

图3为具体实施方式一的砌体结构房屋抗震机理展示模型的无抗震措施的砌体结构房屋模型示意图；

图4为具体实施方式一的砌体结构房屋抗震机理展示模型的有抗震措施的砌体结构房屋模型示意图；

图5为具体实施方式一的砌体结构房屋抗震机理展示模型的无抗震措施的砌体结构房屋模型搭建示意图；

图6为具体实施方式一的砌体结构房屋抗震机理展示模型的无抗震措施的砌体结构房屋模型内部结构示意图；

图7为具体实施方式一的砌体结构房屋抗震机理展示模型的有抗震措施的砌体结构房屋模型内部结构示意图；

图8为具体实施方式二的砌体结构房屋抗震机理展示模型的无孔的砌块模型a的示意图；

图9为具体实施方式三的砌体结构房屋抗震机理展示模型的门窗过梁模型的示意图；

图10为具体实施方式四的砌体结构房屋抗震机理展示模型的无孔的砌块模型b的示意图；

图11为具体实施方式五的砌体结构房屋抗震机理展示模型的预制梁模型的示意图；

图12为具体实施方式六的砌体结构房屋抗震机理展示模型的预制板模型的示意图；

图13为具体实施方式七的砌体结构房屋抗震机理展示模型的有孔的砌块模型的示意图；

图14为具体实施方式八的砌体结构房屋抗震机理展示模型的整体楼板模型的示意图；

图15为具体实施方式九的砌体结构房屋抗震机理展示模型的构造柱模型的示意图；

图16为具体实施方式一的砌体结构房屋抗震机理展示模型的底板的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-16，本实施方式为一种砌体结构房屋抗震机理展示模型，是由无抗震措施的砌体结构房屋模型1、有抗震措施的砌体结构房屋模型2、底板11、振动台面12、电磁激振器13、振动台基座15、振动台面支撑杆16、滑动轴承17、激振器支撑18、支撑架19和三角形台面连接件22组成；

振动台面12为一个长方形钢板，在振动台面12的下表面的四个角各设置一个滑动轴承17，在振动台面12的下表面沿较长边的两个滑动轴承17和另一个较长边的两个滑动轴承17中各穿过一个振动台面支撑杆16，两个振动台面支撑杆16通过支撑架19水平固定在振动台基座15上，固定在振动台面12上表面较短边的三角形台面连接件22与水平放置的电磁激振器顶杆14的一端固定连接，电磁激振器13通过两个激振器支撑架18固定在振动台基座15上；

无抗震措施的砌体结构房屋模型1设置在振动台面12的上表面远离电磁激振器13的一端；

所述的底板11为长方形薄板，在底板11的四个角按照中心对称的原则各设置四个通孔a20和四个通孔b21，通孔b21比通孔a20更接近底板11的中心点；底板11的四个通孔b21通过螺丝固定在振动台面12上靠近电磁激振器13的一端；

有抗震措施的砌体结构房屋模型通过底板11上的四个通孔a20固定在底板11上。

具体实施方式二：结合图3，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的无抗震措施的砌体结构房屋模型(1)是由无孔的砌块模型a(3)、门窗过梁模型(4)、无孔的砌块模型b(5)、预制梁模型(6)和预制楼板模型(7)组成；多个无孔的砌块模型a(3)在振动台面(12)的上表面远离电磁激振器(13)的一端互相紧靠搭建一个空心的矩形，然后采用相同的方式错缝搭接逐层布置形成第一层墙体，在第一层墙体的门窗洞口侧边框的最下层靠近边框处使用无孔的砌块模型b(5)与无孔的砌块模型a(3)紧靠，在第一层墙体的门窗洞口上边框使用门窗过梁模型(4)与无孔的砌块模型a(3)紧靠，在第一层墙体的最上面一层的中间搭建预制梁模型(6)，预制梁模型(6)与门窗洞口所在平面平行，若干预制板模型(7)铺设在第一层墙体的最上面一层的无孔的砌块模型a(3)和预制梁模型(6)上，形成第一层无抗震措施的砌体结构房屋模型，按照预定的楼层数逐层搭建无抗震措施的砌体结构房屋模型；

所述的无孔的砌块模型a(3)为塑料或金属长方体，其中两个相对的表面为正方形，其余4个表面为长方形，并且较长边的长度为较短边长度的2倍。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图4，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：

所述的有抗震措施的砌体结构房屋模型(2)是由无孔的砌块模型a(3)、门窗过梁模型(4)、无孔的砌块模型b(5)、有孔的砌块模型(8)、整体楼板模型(9)和四个构造柱模型(10)组成；多个无孔的砌块模型a(3)和有孔的砌块模型(8)搭建互相紧靠搭建一个空心的矩形，其中砌块模型(8)搭建在四个拐角，其余为无孔的砌块模型a(3)，然后采用相同的方式错缝搭接逐层布置形成第一层墙体，在第一层墙体的门窗洞口侧边框的最下层靠近边框处使用无孔的砌块模型b(5)，在第一层墙体的门窗洞口上边框使用门窗过梁模型(4)，整体楼板模型(9)铺设在第一层墙体的最上面一层的多个无孔的砌块模型a(3)和有孔的砌块模型(8)上，按照预定的楼层数逐层搭建墙体，四个构造柱模型(10)穿过所有的整体楼板模型(9)的四个角和有孔的砌块模型(8)，形成有抗震措施的砌体结构房屋模型(2)；

有抗震措施的砌体结构房屋模型(2)中的四个构造柱模型(10)固定在底板(11)的四个通孔a(20)上；

所述的无孔的砌块模型a(3)为塑料或金属长方体，其中两个相对的表面为正方形，其余4个表面为长方形，并且较长边的长度为较短边长度的2倍。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图9，本实施方式与具体实施方式二的不同点是：所述的门窗过梁模型(4)为一个长方体，其中两个相对的表面为正方形，其余4个表面为长方形，并且较长边的长度为较短边长度的2n倍，n为正整数，门窗过梁模型(4)较短边长度等于无孔的砌块模型a(3)较短边长度。其他与具体实施方式二相同。

具体实施方式五：结合图10，本实施方式与具体实施方式二或三的不同点是：所述的无孔的砌块模型b5为塑料或金属立方体，且边长等于无孔的砌块模型a3较短边长度。其他与具体实施方式二或三相同。

具体实施方式六：如图11，本实施方式与具体实施方式二的不同点是：所述的预制梁模型6为金属材料的工字型多面体，厚度a与无孔的砌块模型a3较短边长度相等，预制梁模型6的上下边长b为厚度a的2倍，梁中间的宽度与厚度相等，即d＝0.5a。其他与具体实施方式二相同。

具体实施方式七：结合图12，本实施方式与具体实施方式二的不同点是：所述的预制板模型7为矩形金属板，尺寸根据房屋模型的尺寸和预制梁的布置确定。其他与具体实施方式二相同。

具体实施方式八：结合图13，本实施方式与具体实施方式三不同点是：所述的有孔的砌块模型8的材质与尺寸和无孔的砌块模型a3相同，在较长边所在的一个表面有一个通孔。其他与具体实施方式三相同。

具体实施方式九：结合图14，本实施方式与具体实施方式三的不同点是：所述的整体楼板模型9为矩形金属板，平面尺寸与整体模型房屋的平面外边缘尺寸相同，在四个角各设置一个通孔。其他与具体实施方式三相同。

具体实施方式十：结合图15，本实施方式与具体实施方式三的不同点是：所述的构造柱模型10为金属圆柱杆，两端设置丝扣，长度高于有抗震措施的砌体结构房屋模型2的总高度。其他与具体实施方式三相同。

模型搭建好后，即可通过与电磁激振器连接的电脑、信号控制其及功率放大器，控制电磁激振器为振动台施加不同强度的模拟地震动作用，对比展示在不同强度的模拟地震动作用下，两个砌体结构房屋模型的破坏情况。