[发明专利]由浸入在可变低密度材料内的耐压缩球体制成的地震消散模块

说明书

技术领域

本发明涉及制造地震隔离装置，即，用于将建筑物的承重结构隔离免受地震影响的装置的工业，其包括地震消散隔离板或模块，其由烧结的氧化铝制成的耐压球通过可变低密度材料、聚氨酯泡沫、聚苯乙烯或其它相似材料相粘合而构成，将其置于待在地面上建造的钢筋混凝土床和建筑物的地基结构之间而用于新建筑物中，以便在发生地震的情况下，建筑物的移动与建造其的地面的移动无关，从而吸收和隔离地震波，因此降低这些结构受到的影响，直至从理论上消除影响。

背景技术

地震的发生是造成混凝土和砖石建筑物相当大的损害的原因，并具有对于许多人的生命的众所周知的后果。建筑物通过各种类型的地基与地面固定，因此它们会由于地震波通过地面传导至地基，进而使建筑物整体上受到影响，因此产生应力，该应力造成作用于结构质量的相当大的压力，通过铺设尽可能大的抵抗这些力的结构和金属钢筋来对其进行补偿。

为了应付由于确定结构建模参数(structural modeling parameters)的不确定性产生的不确定以及确保发生地震时结构的良好反应，必须采取下述特定措施，从而确保结构性因素和建筑物作为整体结构的延展特性。

在发生地震时，隔离的建筑物的基部可以相对于地基沿水平方向移动，因此，在移动后，如果残余移动相对于建筑物而言不是很小的量，则该建筑物有必要回到原始位置。为此，建筑物的基部必须具有适当的重定位系统(re-centre system)，也称之为辅助装置，其功能为消散能量和/或重定位所述系统和/或提供结构的侧面限制。

能够重定位结构且也能消散能量的装置可以包括液压装置，或者基于形状记忆合金(SMA)的特殊机械特性的装置。这些材料不同于其它类型的材料，通常由镍钛合金制成，具有“记忆”原始形状的能力。

通常，作为地震作用的结果，隔离结构所经历的移动必须在可以耐受的数值范围内，以包容结构连接件的尺寸并且不会引起装置/系统的连接出现问题。对于隔离结构，实际上应该想到所有装置/系统从地面水平挠性连接到上方结构。

地基结构必须抵抗来自于地面及其上结构的响应产生的影响，而不会产生与参考极端状态相矛盾的永久的移动。

建筑物必须具有结构性系统以保证对于地震作用的两个垂直-水平分量的刚度和抗性。

地基系统必须具有在水平面的高延展的刚度以及充分的抗弯刚度。

地基的结构性元件必须基于从上方结构传递至它们的压力来定尺寸大小，必须具有非消散性能，而无关于对其施压的结构的结构性能。

通过在地基和地上结构之间插入隔离装置，地震的频率与地上结构的频率不耦合，就会预防共振现象的发生。

一旦产生地震应力，隔离装置的插入允许结构的适当的振动周期增加，以使其从具有较大加速度的反应谱的区域移动离开。

这种结构有效地产生了建筑物相对地面的动态解联(“过滤”效果)，以减少由地震作用而产生的向上方结构的能量的传递。作为这种情况的最终结果，地基-隔离装置-结构系统能够消散在地面的地震能量，该消散几乎专门集中于隔离装置，在大的塑性变形的损失下，通过较宽的滞后周期，消散从地基传递至它们的地震能量。这允许上方结构通过相对于地面的运动保持几乎不动，事实上在弹性区域具有反应，这显著地改变了地震的输入，因为，通过降低传递至建筑物的加速度，结构对于最终的倒塌强度以及损害的极端状态的反应能力得到了显著的提高。

除了保护承重结构外，这些装置还允许对非结构部分和所有其包含的部分进行保护。实际上，作为几乎完全没有中间的着陆变形物(漂移)的结果，这项技术允许防止对于填充物、隔墙、装置/系统、或建筑物内的物品的破坏或损害，例如博物馆或图书馆、数据加工中心等。它使地震对结构产生的损害降至最小或完全消除，即使发生严重的地震事件，也能保持在其内部进行的活动不变。

在地震期间，隔离结构的作用如刚性主体，其相较于地面的振动保持静止。

使用地震隔离装置，其结构设计为即使在最剧烈的地震中也保持于弹性区域，并且通过其延展性给予该结构保持完整的能量消散能力。

目前，在地震工程领域，有三种隔离装置，且每种隔离装置又有各种类型。

由弹性体材料和钢制成的隔离装置由多层弹性体材料(天然橡胶或合适的人工材料)和钢板交替制成，具有优越的限制弹性体的功能，并且这种设计能够通过平行于多层的位置的作用以及垂直于多层的作用的垂直载荷，抵抗标定的水平作用和变形。