底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施的制作方法

本发明涉及一种底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施，属于水利与土木工程技术领域。

背景技术：

地震灾害是一种突发性的自然灾害，它的成因是由于板块构造运动，造成地壳相互之间的挤压和碰撞，当地壳中的岩石长期累积的能量达到一定程度时瞬间释放，造成地表面产生剧烈波动。严重的地震会在短时间内造成巨大人员伤亡和大量的财产损失，地震会摧毁房屋、道路、桥梁和堤坝等生命线设施，引发火灾、海啸和泥石流等次生灾害，使一座现代化的城市在几十秒内遭到毁灭性地打击，对人类心理上造成的恐惧影响也是深远的。因此，地震灾害是对人类威胁最大，影响最深远的自然灾害之一。在我国的城市中，临街的住宅或办公楼建筑，常因为使用功能地需要，在底层或底部两层设置商店、餐厅和银行，这就需要底层或底部两层有足够的空间。底部框架-抗震墙砌体房屋满足了这种要求。底部框架-抗震墙砌体房屋是指底部或底部两层为框架-抗震墙，上部为多层砌体结构的混合承重体系房屋。该类结构的优点是底部空间较大，布置灵活，沿街的底部框架-抗震墙砌体房屋底层可以开设商场、餐厅，是城市旧城改造和避免商业过分集中的较好形式；上部砌体结构施工方便，砌筑材料造价低廉，与全框架结构相比能大大节约建筑成本，缩短施工周期。因此在我国，特别是中西部地区城镇的临街建筑中，底部框架-抗震墙砌体房屋得到了广泛地应用。但该类结构是由框架-剪力墙结构和砌体结构两种不同结构体系组成的混合结构，属于抗震性能不理想的一种结构形式，存在以下缺点：上部砌体主要由纵横墙承重，墙体自重和刚度都很大，底层框架-抗震墙结构刚度相对较小，结构竖向上刚度变化剧烈。两种结构体系所用材料差异很大，钢筋混凝土框架梁柱和抗震墙有良好的延性和耗能的能力，能够承受较大的层间变形；而砌体属于脆性材料，抗剪强度低，对位移敏感，在层间位移超过一定限值时墙体即开裂甚至严重破坏，砌筑所用的砂浆强度也很低，抗拉能力差，粘结强度低，在地震作用下也很容易破坏。因此，有文献指出，在高烈度区应尽量避免采用底部框架-抗震墙砌体房屋。我国仍是发展中国家，该结构形式在我国仍将长期大量存在。因此，完善和改进底部框架-抗震墙砌体房屋的抗震设计方法，提高其抗震性能具有十分重大的现实意义。历次震害表明建筑结构会因为扭转效应而产生破坏。造成结构扭转的原因，主要是结构刚心和质心之间存在着偏心距。在地震作用下，结构所受外界作用的合力作用在结构的质心并且绕结构刚心转动，造成结构扭转，加重了震害。造成结构存在偏心距的原因有两点：一是结构平面形状不规则。随着社会地发展和经济水平地提高，单一矩形的建筑平面已经难以满足人们对审美的要求，各种造型新颖奇特的建筑层出不穷。因此，平面的不规则造成了结构存在静力偏心距。二是即使建筑平面是规则的，但由于平面构件布置得不合理，刚度分布得不均匀，导致刚度很大的构件都集中在平面一侧，也会造成存在较大的偏心距，进而造成扭转。底部框架-抗震墙砌体房屋是在我国现阶段经济发展状况下所特有的一种建筑结构形式。由于这类结构形式能较好地满足不同使用功能的需求，又具有工程造价较低等优势，因此在我国中西部地区城市和乡镇的临街建筑中被广泛采用。底部框架-抗震墙砌体房屋的结构形式主要有以下几个特点：(1)建筑材料性质差异大。从材料上看，底层框架-剪力墙结构主要材料构成是钢筋混凝土，上部砌体层是砂浆和烧结普通砖或砌块，属于不同材料、且材料性质差别很大的混合式结构。(2)过渡层墙体受力复杂易成为薄弱楼层。砌体砖墙的自重和侧向刚度都很大，但抗剪强度和抗拉强度都很低，又因为砌体材料延性差，因此易发生脆性破坏。过渡层砌体处于结构竖向上刚度剧烈变化的部位，受力复杂，在地震作用下易成为薄弱楼层。(3)平面内刚度不均匀易产生扭转。设计时，结构刚心和质心应尽量重合，避免产生静力偏心距引起结构扭转耦联反应。但实际使用过程中，当底层作为商业店铺使用时，常出于增大使用空间的目的，使得临街面几乎无纵墙，而背街面的纵墙较完整，这会造成结构纵向上的偏心。其次，底层出于分隔空间的目的，常常会随意增拆填充墙或改变填充墙的位置，填充墙位置和数量上地变动常常会给底框结构整体带来不利影响。上部砌体结构住宅部分为了拓展使用空间，有时会形成局部的大开间，造成结构平面内刚度分布不均匀，同样会造成扭转反应加重震害。我国现有规范尚无限制底框结构平面内刚度不均匀性的具体规定。底部框架-抗震墙砌体房屋是我国经济发展现阶段所特有的一种结构形式，由于底框结构工程造价低、施工周期短、底层空间布置灵活，在我国中小城镇的临街建筑中有着广泛地应用。然而，底框结构是由底部的框架-抗震墙结构和上部砌体结构组成的混合结构体系，结构竖直向刚度变化大，过渡层受力复杂，抗震性能不够理想。因此如何克服底框结构混合结构建筑抗震性能不够理想成为急需解决的一大难题，所以利用在底框混合结构建筑的长边两侧对称设置缓冲柱，在砌体结构顶部通过顶部横桥将两个缓冲柱相连，在地震时，缓冲柱为砌体结构提供一种横向的牵引阻力，从而增加了底框混合结构建筑的减震性能，减小地震对底框混合结构建筑的破坏程度，最终达到克服底框结构混合结构建筑抗震性能不够理想的目的，发明一种底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施是必要的。

技术实现要素：

为了克服底框结构混合结构建筑抗震性能不够理想的难题，本发明提供了底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施，该种底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施利用在底框混合结构建筑的长边两侧对称设置缓冲柱，在砌体结构顶部通过顶部横桥将两个缓冲柱相连，在地震时，缓冲柱为砌体结构提供一种横向的牵引阻力，从而增加了底框混合结构建筑的减震性能，减小地震对底框混合结构建筑的破坏程度，最终达到克服底框结构混合结构建筑抗震性能不够理想的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施，由缓冲柱1、底框结构2、砌体结构3、顶部横桥4、牵拉索滑轮18组成，其特征在于：所述的缓冲柱1是位于底框混合结构建筑的长边两侧，在砌体结构3顶部又通过顶部横桥4相连，缓冲柱1由固着支柱5、单元间隔板6、缓冲单元7、牵拉索杆8、缓冲弹簧9和防脱钢架10组成；缓冲柱1由钢筋水泥混合制成；缓冲柱1下部为固着支柱5，固着支柱5呈长方体形，长方体的长度为1-10米，宽度为0.5-1米，高度为3-10米，固着支柱5设置在底框结构2中；在固着支柱5的内部中央设置有十字形的防脱钢架10；防脱钢架10为钢质，呈十字形，横截面为圆形，圆形的直径为2-10厘米，防脱钢架10在固着支柱5的上表面中央露出部分形成一个圆环；缓冲柱1上部包括多个缓冲单元7，相邻两个缓冲单元7之间为单元间隔板6，每个缓冲单元7均呈直角的棱台形，多个缓冲单元7和单元间隔板6上下连在一起，从砌体结构3底部到顶部共同形成直角的棱台形；棱台形缓冲柱1垂直方向的直角面紧靠在底框混合结构建筑砌体结构3的长边所在侧面的外面，并在建造时每个缓冲单元7均与砌体结构3的长边所在侧面建造在一起连同缓冲单元7之间的单元间隔板6形成一个整体，棱台水平方向的直角面紧靠在固着支柱5上表面的外面，并在建造时与固着支柱5的上表面建造在一起形成一个整体；缓冲单元7中央垂直方向有一个斜向的圆孔，圆孔内设置有牵拉索杆8，缓冲单元7与牵拉索杆体15在制作时紧密相贴，牵拉索杆体15嵌在缓冲单元7内部，牵拉索杆8的牵拉索杆钩14则露在缓冲单元7的上下表面，上下牵拉索杆8的牵拉索杆钩14通过缓冲弹簧9勾连在一起；单元间隔板6为塑料质，厚度为5-10厘米，在缓冲弹簧9穿过的地方有一个圆孔，用于容纳缓冲弹簧9；牵拉索杆8是中间的牵拉索杆体15嵌在缓冲单元7内、两端形成露出缓冲单元7上下表面的牵拉索杆钩14的杆状结构，由牵拉索杆钩14和牵拉索杆体15组成，牵拉索杆体15为钢质，呈长杆状，长度为2-3米，横截面为圆形，圆形的直径为2-5厘米，嵌在缓冲单元7内部；牵拉索杆钩14为钢质，由牵拉索杆体15弯折而成，呈圆钩形，横截面为圆形，圆形的直径为2-5厘米；缓冲弹簧9为弹簧钢质，弹簧钢条的横截面为圆形，圆形的直径为1-5厘米，通过缓冲弹簧钩17与牵拉索杆8或固着支柱5相连；缓冲弹簧9由缓冲弹簧体16和缓冲弹簧钩17组成，缓冲弹簧体16为弹簧钢质，呈螺旋筒形，由横截面为圆形的弹簧钢条螺旋形缠绕而成，螺旋筒的直径为10-30厘米，缓冲弹簧体16的螺距为0.5-1厘米；缓冲弹簧钩17是缓冲弹簧体16两端弯折而成，呈圆钩形，横截面为圆形，圆形的直径为1-5厘米。

所述的底框结构2是底框混合结构建筑下面的部分，呈长方体形，长方体的长度为30-500米，宽度为10-50米，高度为3-10米，由钢筋混凝土制成的框架分割成不同的空间单元；底框结构2长度方向每隔10-50米设置一对缓冲柱1，每一对缓冲柱1中央面与砌体结构3顶部的顶部横桥4的中央面位于同一个平面内，一对缓冲柱1和其相应的顶部横桥4组成一个底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施；在每个底框混合结构建筑中至少有两个缓冲设施，相邻两个缓冲设施之间相距10-50米；砌体结构3是底框混合结构建筑上面的部分，呈长方体形，长方体的长度为30-500米，宽度为8-40米，高度为10-100米，由钢筋混凝土或钢架制成的框架分割成不同的空间单元；砌体结构3长度方向侧面外设置有一对缓冲柱1的上部，砌体结构3顶部设置有顶部横桥4，顶部横桥4与缓冲柱1上端相连接处设置有牵拉索滑轮18。

所述的顶部横桥4是砌体结构3顶部横向设置的长方体形结构，顶部横桥4的长度为8.5-42米，宽度为0.5-1米，高度为0.6-1.5米，是连接一对缓冲柱1上部顶端的结构，包括顶部横桥体11、牵拉索杆腔12和牵拉索13；顶部横桥体11是顶部横桥4的主体，由钢筋混凝土制成，建造时，与砌体结构3一同浇筑形成一个整体；牵拉索杆腔12是顶部横桥体11中央的空腔，牵拉索13在牵拉索杆腔12中穿行，牵拉索杆腔12呈圆柱形，圆柱的直径为0.1-0.3米，圆柱的长度为8.5-42米；牵拉索13是连接缓冲柱1顶部牵拉索杆钩14的钢索，由直径为0.5毫米的钢丝编织而成，牵拉索13横截面的直径为2-10厘米，两端穿过牵拉索滑轮18滑轮后连接在缓冲柱1顶部牵拉索杆钩14上。

所述的牵拉索滑轮18是设置在顶部横桥4与缓冲柱1上端相连接处，包括牵拉索滑轮轴腔19、牵拉索滑轮滑槽20、牵拉索滑轮轴21和牵拉索滑轮体22；牵拉索滑轮轴腔19是牵拉索滑轮体22中央供牵拉索滑轮轴21穿行的空腔，牵拉索滑轮轴腔19呈圆柱状，圆柱的直径为3-15厘米，圆柱的高度为10-30厘米；牵拉索滑轮体22是牵拉索滑轮18的主体，中央有牵拉索滑轮轴腔19，外表面中央向内凹入形成牵拉索滑轮滑槽20，牵拉索滑轮滑槽20是牵拉索13滑动的轨道，牵拉索滑轮滑槽20两端的牵拉索滑轮体22外表面向外突出，突出形成的圆最大直径为50厘米；牵拉索滑轮轴21是将牵拉索滑轮18固定在顶部横桥4与缓冲柱1上端相连接处的部件，并能使牵拉索滑轮体22能够绕牵拉索滑轮轴21转动，牵拉索滑轮轴21为锰钢质，呈圆柱形，圆柱的直径为2.8-14.4厘米，圆柱的高度为20-50厘米。

本发明的有益效果为：底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施利用在底框混合结构建筑的长边两侧对称设置缓冲柱，在砌体结构顶部通过顶部横桥将两个缓冲柱相连，在地震时，缓冲柱为砌体结构提供一种横向的牵引阻力，从而增加了底框混合结构建筑的减震性能，减小地震对底框混合结构建筑的破坏程度，最终达到克服底框结构混合结构建筑抗震性能不够理想的目的。本发明制作简单，可操作性强，成本低廉，效果明显。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施的整体结构示意图。

图2是底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施的顶部横桥横截面结构示意图。

图3是底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施的牵拉索杆结构示意图。

图4是底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施的缓冲弹簧结构示意图。

图5是底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施的牵拉索滑轮结构示意图。

图中，1.缓冲柱，2.底框结构，3.砌体结构，4.顶部横桥，5.固着支柱，6.单元间隔板，7.缓冲单元，8.牵拉索杆，9.缓冲弹簧，10.防脱钢架，11.顶部横桥体，12.牵拉索杆腔，13.牵拉索，14.牵拉索杆钩，15.牵拉索杆体，16.缓冲弹簧体，17.缓冲弹簧钩，18.牵拉索滑轮，19.牵拉索滑轮轴腔，20.牵拉索滑轮滑槽，21.牵拉索滑轮轴，22.牵拉索滑轮体。

具体实施方式

实施例一：

如图所示，本发明底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施，由缓冲柱1、底框结构2、砌体结构3、顶部横桥4、固着支柱5、单元间隔板6、缓冲单元7、牵拉索杆8、缓冲弹簧9、防脱钢架10、顶部横桥体11、牵拉索杆腔12、牵拉索13、牵拉索杆钩14、牵拉索杆体15、缓冲弹簧体16、缓冲弹簧钩17、牵拉索滑轮18、牵拉索滑轮轴腔19、牵拉索滑轮滑槽20、牵拉索滑轮轴21、牵拉索滑轮体22组成。缓冲柱1是位于底框混合结构建筑的长边两侧，在砌体结构3顶部又通过顶部横桥4相连，在地震时，能够为砌体结构3提供一种横向的牵引阻力，从而增加了底框混合结构建筑的减震性能，减小地震对底框混合结构建筑的破坏程度，缓冲柱1由固着支柱5、单元间隔板6、缓冲单元7、牵拉索杆8、缓冲弹簧9和防脱钢架10组成；缓冲柱1由钢筋水泥混合制成；缓冲柱1下部为固着支柱5，呈长方体形，长方体的长度为1-10米，宽度为0.5-1米，高度为3-10米，固着支柱5设置在底框结构2中，一方面为缓冲柱1提供基础支撑，另一方面在地震过程中，为牵拉索杆8提供固着基点；为了增加牵拉索杆8与固着支柱5之间连接的牢固程度，在巨力牵引下牵拉索杆8能够紧密连接在固着支柱5上，在固着支柱5的内部中央设置有十字形的防脱钢架10；防脱钢架10为钢质，呈十字形，横截面为圆形，圆形的直径为2-10厘米，防脱钢架10在固着支柱5的上表面中央露出部分形成一个圆环，以便牵拉索杆钩14钩住圆环，使得牵拉索杆8与固着支柱5牢固地连接在一起；缓冲柱1上部包括多个缓冲单元7，相邻两个缓冲单元7之间为单元间隔板6，每个缓冲单元7均呈直角的棱台形，多个缓冲单元7和单元间隔板6上下连在一起，从砌体结构3底部到顶部共同形成直角的棱台形；棱台形缓冲柱1垂直方向的直角面紧靠在底框混合结构建筑砌体结构3的长边所在侧面的外面，并在建造时每个缓冲单元7均与砌体结构3的长边所在侧面建造在一起连同缓冲单元7之间的单元间隔板6形成一个整体，棱台水平方向的直角面紧靠在固着支柱5上表面的外面，并在建造时与固着支柱5的上表面建造在一起形成一个整体；缓冲单元7中央垂直方向有一个斜向的圆孔，圆孔内设置有牵拉索杆8，缓冲单元7与牵拉索杆体15在制作时紧密相贴，使得缓冲单元7与牵拉索杆体15形成牵拉索杆体15嵌在缓冲单元7内部的结构，牵拉索杆8的牵拉索杆钩14则露在缓冲单元7的上下表面，上下牵拉索杆8的牵拉索杆钩14通过缓冲弹簧9勾连在一起，从而使得所有的缓冲单元7与缓冲弹簧9在上下方向上连接形成一个具有缓冲功能的缓冲柱1；单元间隔板6为塑料质，厚度为5-10厘米，在缓冲弹簧9穿过的地方有一个圆孔，用于容纳缓冲弹簧9，单元间隔板6的周边与同处的缓冲单元7的周边相同；牵拉索杆8是中间的牵拉索杆体15嵌在缓冲单元7内、两端形成露出缓冲单元7上下表面的牵拉索杆钩14的杆状结构，由牵拉索杆钩14和牵拉索杆体15组成，牵拉索杆体15为钢质，呈长杆状，长度为2-3米，横截面为圆形，圆形的直径为2-5厘米，嵌在缓冲单元7内部；牵拉索杆钩14为钢质，由牵拉索杆体15弯折而成，呈圆钩形，横截面为圆形，圆形的直径为2-5厘米，能够钩住缓冲弹簧钩17，从而将牵拉索杆8和缓冲弹簧9勾连在一起；缓冲弹簧9为弹簧钢质，弹簧钢条的横截面为圆形，圆形的直径为1-5厘米，通过缓冲弹簧钩17与牵拉索杆8或固着支柱5相连，在地震发生时，能够在砌体结构3沿宽度方向摇摆时，为砌体结构3复位提供拉力，从而增强与底框结构2之间连接不太牢固的砌体结构3的抗震性能，使得整个底框混合结构建筑少受地震波的破坏；缓冲弹簧9由缓冲弹簧体16和缓冲弹簧钩17组成，缓冲弹簧体16为弹簧钢质，呈螺旋筒形，由横截面为圆形的弹簧钢条螺旋形缠绕而成，螺旋筒的直径为10-30厘米，缓冲弹簧体16的螺距为0.5-1厘米；缓冲弹簧钩17是缓冲弹簧体16两端弯折而成，呈圆钩形，横截面为圆形，圆形的直径为1-5厘米，缓冲弹簧钩17能够钩住牵拉索杆钩14或防脱钢架10上端的圆环，从而通过缓冲弹簧钩17将缓冲弹簧9和牵拉索杆8或固着支柱5勾连在一起。底框结构2是底框混合结构建筑下面的部分，呈长方体形，长方体的长度为30-500米，宽度为10-50米，高度为3-10米，由钢筋混凝土制成的框架分割成不同的空间单元，以便人们在其中活动，比如临街门市；底框结构2长度方向每隔10-50米设置一对缓冲柱1，每一对缓冲柱1中央面与砌体结构3顶部的顶部横桥4的中央面位于同一个平面内，从而一对缓冲柱1和其相应的顶部横桥4组成一个底框混合结构建筑中增强抗震性能的缓冲设施；在每个底框混合结构建筑中至少有两个缓冲设施，相邻两个缓冲设施之间相距10-50米。砌体结构3是底框混合结构建筑上面的部分，呈长方体形，长方体的长度为30-500米，宽度为8-40米，高度为10-100米，由钢筋混凝土或钢架制成的框架分割成不同的空间单元，以便人们在其中活动，比如住宅；砌体结构3长度方向侧面外设置有一对缓冲柱1的上部，砌体结构3顶部设置有顶部横桥4，顶部横桥4与缓冲柱1上端相连接处设置有牵拉索滑轮18。顶部横桥4是砌体结构3顶部横向设置的长方体形结构，顶部横桥4的长度为8.5-42米，宽度为0.5-1米，高度为0.6-1.5米，是连接一对缓冲柱1上部顶端的结构，包括顶部横桥体11、牵拉索杆腔12和牵拉索13；顶部横桥体11是顶部横桥4的主体，由钢筋混凝土制成，建造时，与砌体结构3一同浇筑形成一个整体；牵拉索杆腔12是顶部横桥体11中央的空腔，供牵拉索13在其中穿行，牵拉索杆腔12呈圆柱形，圆柱的直径为0.1-0.3米，圆柱的长度为8.5-42米；牵拉索13是连接缓冲柱1顶部牵拉索杆钩14的钢索，由直径为0.5毫米的钢丝编织而成，牵拉索13的横截面近似呈圆形，圆形的直径为2-10厘米，两端穿过牵拉索滑轮18滑轮后连接在缓冲柱1顶部牵拉索杆钩14上。牵拉索滑轮18是设置在顶部横桥4与缓冲柱1上端相连接处，供牵拉索13穿过并能以牵拉索滑轮18为轴沿滑动牵拉索滑轮18，包括牵拉索滑轮轴腔19、牵拉索滑轮滑槽20、牵拉索滑轮轴21和牵拉索滑轮体22；牵拉索滑轮轴腔19是牵拉索滑轮体22中央供牵拉索滑轮轴21穿行的空腔，使得牵拉索滑轮体22能够绕牵拉索滑轮轴21转动，牵拉索滑轮轴腔19呈圆柱状，圆柱的直径为3-15厘米，圆柱的高度为10-30厘米；牵拉索滑轮体22是牵拉索滑轮18的主体，中央有牵拉索滑轮轴腔19，外表面中央向内凹入形成牵拉索滑轮滑槽20，牵拉索滑轮滑槽20是牵拉索13滑动的轨道，牵拉索滑轮滑槽20两端的牵拉索滑轮体22外表面向外突出，突出形成的圆最大直径为50厘米；牵拉索滑轮轴21是将牵拉索滑轮18固定在顶部横桥4与缓冲柱1上端相连接处的部件，并能使牵拉索滑轮体22能够绕牵拉索滑轮轴21转动，牵拉索滑轮轴21为锰钢质，呈圆柱形，圆柱的直径为2.8-14.4厘米，圆柱的高度为20-50厘米。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书其等效物界定。