专利名称：建筑物消震装置的制作方法
“建筑物消震装置”属土建工程领域，是根据地震冲击力对建筑设施的破坏状态分析，并总结了历史和现行使用的，以吸收地震能量为主的插入式刚箍捆住内力的结构体系，在实际的地震灾害中，建筑物受破坏的程度仍然是很严重，进而给人民的生命和财产造成的损失是非常惨重的教训，所研究出来的尽量减少消除地震灾害的消震装置。本装置适用于工业与民用建筑;铁路和公路桥梁;塔式结构;高大钢(刚性)结构和高大烟囱，地下铁道和建筑以及一切地下和地面上设施，在地震灾害时的消震作用。在今后的上述建筑物中采用本装置，和在现有的上述建筑物中采用本装置，无凝将大大提高预防和低抗地震灾害的能力。并直接减轻地震灾害给人民的生命财产和国家经济建设造成的重大损失。
地震给人类造成的灾难是十分严重的，人类为了在地球上更好的生存下去，对地震灾害的成因进行了长期的观察和研究，并根据历史上地震灾害的实际经验教训，逐步提高了建筑物抵抗地震破坏的能力。
目前，世界各国采用的抵抗地震破坏的建筑类型，仍然是以吸收地震能量为主的插入式整体结构(对地球而言)，即将建筑物基础和上部结构设计为绝对不可分割的刚体插入地球。因而建筑抵抗地震破坏力的受力分析，就不得从整体考虑建筑物的抗震性能。地震破坏力是通过土层和岩层冲击建筑物基础，并直接将冲击力传递给上部结构，上部结构由此产生的内力，又反作用于基础，因而建筑物基础的强度要求，应是地震力和上部结构反作用力的叠加，地震破坏力是往复水平剪切力，上部结构的反作用力是垂直于地面的，这两种互相垂直并处于运动状态的作用力，在一个平面上会交。地震破坏力以强大的往复水平推动力推动建筑物基础作水平运动，而建筑物上部结构垂直地面的反作用力又阻碍着这个运动，因而不难分析，在这两种力的会交面上，实质形成了远大于地震破坏力的往复剪切力。因此，建筑物抗震能力在插入式整体结构中是很难达到实际抗震设计要求的。现在的建筑物一般都是偏于保守的理想设计和施工，即便如此，在实际的地震灾害中，建筑物受破坏的程度仍然是很严重的，进而给人民的生命和财产造成的损失是非常惨重的。
历史的教训足以充分说明了，插入式建筑体系受到了严重的检验。在过去的年代，建筑物还处于低层范围时，问题还不太严重，而在现代化高层建筑中，所采用的插入式刚箍捆住内力的结构，在实际的地震灾害中，存在着严重的隐患。插入式建筑体系在正常情况下都设有大的问题，而在地震灾害时，插入式结构的传力路线明显的发生了混乱。建筑结构设计原则中最重要的一条，就是不论在任何情况下，结构的传力路线必须清楚。设计的第二条重要原则，是要以当地的最不利外界因素为设计依据，如很多地区必须考虑可能发生的最大地震破坏力。这就是说建筑物抵抗地震破坏的最佳条件是运动中建筑结构内力的传递必须正确、清楚。
插入式结构在地震时，将地震破坏力直接传递给上部结构，使上部结构发生摇晃，由于上部结构是刚箍式捆住内力的结构，因而在摇晃中产生的能量找不到释放点，而被迫反回基础。而地震又在很快的不断的向上部结构输送地震能量，这样上部结构反回的作用力。同基础传来的地震力发生冲撞，冲撞最利害的集中点，就是能量释放的突破点，也是结构的破坏点。这个破坏点通常都在基础与上部结构的交面上，破坏的形式是剪切破坏，而整个建筑物不是倒塌就是倾斜。
目前，许多国家在高层建筑的抗震设计方案中，已经出现了新的结构，如美国纽约的42层高层建筑建在与基础分离的98个橡胶弹簧上，日本的建在弧形钢条上的防地震屋，都明显的改变了传统式的插入式结构。这种弹簧、弧形减震器，由于传力路线和传力形式还存在一定问题，还需进一步研究，才能达到抗震减震要求，使结构在使用中合理。又如日本在高层建筑顶上增设由电脑控制的铁柱体，插入建筑物体内，在地震时，电脑控制在铁柱体上产生反作用力，从而减少建筑物的摇晃(摇晃使建筑物破坏严重)等等，都无不说明插入式建筑结构存在实际问题，需要在技术上有新的突破。日本采用的电脑控制减少建筑物摇晃的技术，由于没有摆脱插入式结构体系，结构的传力路线，在地震灾害时必然发生混乱，尤其是地震破坏力冲击 ＝缒钥刂圃谔喜姆醋饔昧Γ餐垢卟憬ㄖ胁坎槐渫渚兀庋鼋ㄖ迥谀芰渴头诺耐黄频悖飨缘募性诟卟憬ㄖ胁浚ㄖ胁考械哪芰吭洞笥诘卣鹆Γ┐恿ρУ母驹矸治觯馐呛芪Ｏ盏摹 建在弹簧或弧形钢条上的建筑，虽然摆脱了插入式结构体系，能起到一定的减震作用(只能对建筑物驱壳而言)，在地震时，地震力将通过弹簧和弧形钢条的功能，使建筑物摇晃加大(比插入式结构的摇晃更大)，建筑物在摇晃中不受损害，但是在建筑物中的人和设备，由于不可能固定在建筑物上，而遭受的实际震害还要大。这一点是不必太多分析，就清楚的。
以上对建筑物在实际地震灾害情况下的受力状态，进行力学分析。指出了过去包括现在仍在广泛使用的建筑类型，即以吸收地震能量的插入式整体结构，存在着严重的隐患。近几年来，北京以及其他地区，对建筑物采取了抗震(刚箍式捆住内力)加固措施，这种加固措施，实质上只是增大了原建筑物吸收地震能量的作用。在其结构上没有改变建筑物的受力性能，仍然是插入式刚箍捆住内力的结构，因而在地震力作用下。其整体结构的传力路线仍然是混乱，而存在着隐患，这种隐患的产生，是由结构设计理论依据存在着实际问题所致。历史上，不论古今中外的地震灾害，给人民生命财产造成的无法估计的巨大损失，早已充分说明地球上广泛使用的建筑物抵抗地震的理论，需要总结教训，不断发展和进步了。
在“建筑物消震装置”发明前，本技术发明人，已经发明了“建筑物抗震减震装置”，并于1987年1月6日申请了发明专利“建筑物抗震减震装置”主要是针对今后新修建筑物所采取抗震措施。而“建筑物消震装置”，主要是针对现时使用中的建筑物等抗震措施，(对今后新修建筑物采用本装置，同样有很好的抗震效果)。“建筑物消震装置”由外侧挡土壁、消震坑，内则挡土壁(靠建筑物一方)和盖板四部组成，“建筑物消震装置”从说明书附
图1，就一了然了，图2是“建筑物消震装置”平面图，“建筑物消震装置”是根据挡土墙的受力原理，并将其原理扩大，用于地面以下部份。其力学性能，从图3和图4中建筑物在地震往覆冲击力下的对比，就非常清楚了。图3是原建筑(插入式结构)、受到地震力的直接冲击，图4是采用“建筑物消震装置”后，地震力冲击挡土壁同挡土壁以外的地层着往覆水平移动，这种移动所产生的位移在消震坑中进行，这样地震冲击力就在消震坑中，随着挡土壁的往覆位移而消耗。地震力使挡土壁以下的土层也在往覆位移。图3所示，本装置将地震的冲击力降低到建筑物基础以下。这样原结构(插入式受力体)的受力应力状态发生变化，消震坑内则的挡土壁同靠近建筑物基础部份的地层，共同对建筑物起到了加强稳定的作用。地震冲击力主要通过位置是建筑物基础以下部份，由图4可知，采用建筑物消震装置后，将原建筑物插入式受力体的受力状态改变了，本装置将地震冲击力降低到基础以下，使直接冲击建筑物基础，造成建筑物摇晃的往覆冲击，大大减少了。“建筑物消震装置”的另一种处理方式。如图5所示，即减少靠建筑物一方的挡土壁，只留下消震坑和承受地震冲击力的外侧挡土壁两部份，而消震坑中应填充易压伸缩建筑材料也可利用废料填充，总之以保证地震冲击力在消震坑中消耗掉为设计原则。
说明书附图是以高层建筑采用“建筑物消震装置”，为例的示意图。其他所有建筑物都可根据上述原理和方法，针对具体建筑物的形状，布置“建筑物消震装置”的位置和埋深。如果是比较集中的建筑群体采用本装置时，可根据具体的地理位置，将“建筑物消震装置”群体性连续组合使用，但必须注意的是，在群体建筑物中，每个体建筑物消震装置必需是独立体系。组合在一起时，只起到互相间的加强作用和解决施工中建筑物中间距离少，可利用一道消震装置，两面使用的效果。在群体建筑物中，这样布置，“建筑物消震装置”，是以将地震冲击力降低到基础以下为设计条件的，否则消震装置的作用减弱，当然抗震效果也降低了。
尽量将地震冲击力降低到建筑物基础以下部份，是“建筑物消震装置”的设计依据。建筑物根据不同地质状态，一般分为深基础(包括桩基)和浅基础两类，原建筑物是浅基础的情况下，采用消震装置的效果是能够达到很好的抗震效果的。在深基础情况下，采用消震装置，也能达到比较好的效果，虽然“建筑物消震装置”不能根据深基础的条件，而埋置相当的深度，但从降低了地震冲击力和靠近建筑物周围的土层(在消震装置内侧的土层)增强建筑物的稳定来分析。原建筑物抵抗地震的芰Ψ浅Ｃ飨缘奶岣吡恕６哉庖宦劬莸闹っ鳎彩蔷哂幸话懔ρЩ±砺鄣墓こ碳际跞嗽保灰云浣惺芰ν剂ρХ治觯鸵荒苛巳涣恕 以上主要是指在原建筑物和正在修建的建筑物中采用“建筑物消震装置”的说明。以下就今后新修的建筑物使用本技术说明如下1、在建筑物是深基础(包括桩基)情况下，将“建筑物抗震减震装置”结合使用。如图6所示，即“建筑物抗震减震装置”设置在深基础的承台上，“建筑物消震装置”设置高度于深基础承台位置相平行。这样在整体建筑结构中的抗震条件都可以基本满足了。
2、在建筑物是浅基础情况下将“建筑物消震装置”按图1、图4和图5直接采用。
3、在建筑物地基是岩层情况下、基础类形是浅基础时，可视岩层为承台，将“建筑物抗震减震装置”设置在岩层上(岩层用混凝土找平，为承台面，)“建筑物消震装置”设置高度为地面与岩层面的深度。
4、建筑物是多层以下结构(2-10层)地基是承载力大的均匀土层，基础设计为浅基础时，可独立使用“建筑物消震装置”，但在基础与地基吻合面上用混凝土现浇成隔离板，将基础与地基隔离。
对地下设施采用“建筑物消震装置”技术的说明1、如图7所示，是在正在使用的地下设施中增设“建筑物消震装置”的示意图。
2、图8是新修地下设施直接采用基础与地基部位增设“建筑物抗震减震装置”，设施两侧(地下铁道、公路和大型管道等设施)或四周(地下商场等独立性设施)直接设置“建筑物消震装置”。“建筑物消震装置”的使用可根据具体情况，如该地区历史上地震情况不太严重，对抗震要求不是很高的情况下，或者是原建筑物的刚性很强等条件下，也可以只用消震抗如图9所示并在消震坑中填充易压伸缩建筑材料)，也能达到抗震的目的，地下设施中采用“建筑物消震装置”可依据图4和图5两类，根据具体情况选用“建筑物消震装置”中挡土壁的设计，可分为柔性结构(如细长的挡土壁)和刚性结构两种，具体设计选型，应根据满足具体情况而定。挡土壁的截面设计，根据采用本技术地区的抗震要求进行设计，一般采用地震等效静力荷载及极限强度的设计方式。
地震给人类造成的灾害，使人类越来越清醒的认识到，科学技术的发展(不可能存在着被垄断的顶峰)，是人类不断发展和生存下去的必然结果。人类为了更好的在地球上生存和发展下去，就必须不断的认识地球的客观实际、不断的提高科学技术水平，使建筑物抵抗地震灾害的能力不断增强，以减免地震灾害时对人民生命财产和国家经济建设造成的巨大损失。
权利要求
1.建筑物消震装置，设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离(根据具体建筑物的高度和建筑体型确定)的位置，设置消震装置，消震装置的整体由外侧挡土壁、消震坑、内侧挡土壁和盖板四部份组成。
2.在一般要求防震条件下，可采用消震坑和外侧挡土壁。
3.在有的地区地震灾害不太严重，对抗震要求不高时，可只采用消震坑。
4.在地下设施中，如铁道、公路、大型油管，气管和水管等，由于这些设施很长，消震装置中的挡土壁不好设置，可只采用消震坑在设施两侧设置。但在这些永久性设施中，对其重点部位，仍按整体建筑物消震装置使用，视为重要部位加强处理。对地下单体设施如商场等，按四周布置消震坑。
5.在消震坑内，不论在任何情况下使用，都要填充易压伸缩材料。
6.盖板是用来保护消震坑在使用过程中不受其他之物的破坏，包括汽车行驶以至人为等。
7.在群体建筑物中可采取即独立又组合的贯通方式将消震装置按上述几种方式连续组合使用。
全文摘要
建筑物消震装置是根据地震冲击力对建筑设施的破坏状态分析，并总结了历史和现行使用的，以吸收地震能量为主的插入式刚箍捆住内力的结构体系，所研究出来的尽量减少消除地震灾害的消震装置。本装置适用于工业与民用建筑铁路和公路桥梁塔式结构；高大钢(刚性)结构和高大烟囱；地下铁道和建筑以及一切地下和地面上设施，在地震灾害时的消震作用，在今后的上述建筑物中采用本装置，和在现有的上述建筑物中采用本装置，无疑将大大提高预防和低抗地震灾害的能力。
文档编号E02D27/34GK1036424SQ88108470
公开日1989年10月18日 申请日期1988年12月13日 优先权日1988年12月13日
发明者陆建衡 申请人:陆建衡