[发明专利]圆柱壳体建筑单元及其构成的低成本模块式抗震建筑物

说明书

本发明涉及一种圆柱壳体建筑单元及其构成的低成本模块式抗震建筑物。圆柱壳体建筑单元主体是由轴向钢梁和圆环形钢梁构成的长径比足够大的笼型钢结构体，其内部布置有一层或多层房间构成的建筑物；由低成本基础、设置在低成本基础之上的砂砾摩擦阻尼层、以层叠方式堆积在砂砾摩擦阻尼层之上的圆柱壳体建筑单元堆、设置在圆柱壳体建筑单元堆外面的外形限制框架构成的低成本模块式抗震建筑物；以及由圆柱壳体建筑单元堆与中心长方体楼房相结合的低成本模块式抗震建筑物。本发明在设计抗震烈度9度以下时，只发生弹性晃动，而不破坏；在地震烈度9度以上时，依靠管堆的主动预设缓慢塌落过程来消弱地震的巨大破坏力，具有超强抗震能力。

技术领域

本发明涉及抗震建筑物，具体是一种圆柱壳体建筑单元及其构成的低成本模块式抗震建筑物。

背景技术

古今中外，人类在抗震方面的研究可以说硕果累累，如中国专利CN 1184875A“大型抗震建筑物及其设计方法”、中国专利CN 205046695U“一种超高层建筑约束支撑抗震结构”、中国专利CN 205206444U“一种设置有砂垫层和腰带的减震抗震建筑物”等，但大多属于主动加强整体强度、弹性建筑减弱地震能量、选址优化、加强地基、对整体建筑物缚扎弹性缆、设置阻尼层或滚动隔离层、格局优化等，它们在超过设计的极限地震或巨大爆炸等情况下，仍会产生巨大伤亡。

中国专利CN201502204U公开的“圆柱壳体建筑单元抗震楼房”，提到了关于管型单元房建筑的概念，给出了预制管型单元房吊装在矩形框架结构上并固定的设计方案，即双层抗震结构体系，该结构可为内圆外方形、椭圆形、拱形的管型单元房，具有极强的抗冲击挤压变形能力，能有效保证楼内人员的人身安全。该结构利用了管型单元房的良好力学结构，可又把管型单元房布置在力学结构很一般的矩形框架之内，其矩形框架的抗震能力也就成了限制环节，并没有大幅度地脱离传统矩形楼房的抗震能力范围，无谓地增加了造价，且破坏后不宜修复，在实施方面有一定的局限性。

中国专利CN202767239U“一种高抗震建筑物”的一个实施例中采用了蜂窝六边形框架内装单元房的建筑结构，对CN201502204U“圆柱壳体建筑单元抗震楼房”有了改进，但仍没有脱离框架和单元房并用的思想，蜂窝六边形框架的造价还是高。

中国专利CN 101619625A“震不倒球形经纬钢构建筑设计方案”给出了整体外形为一个大球形的建筑结构，具有了抵抗超级地震的能力，然而球的直径越大，其大球面的力学特性会逐渐接近平面，因此，此种结构的建筑规模受到一定限制，直径太大后造价也会急剧升高。另一个中国专利CN 1049889A“不倒型抗震建筑物”还给出了整体外形为“不倒翁”形的建筑结构，也具有类似的优缺点。

中国专利CN 101397819A“六角蜂窝抗震建筑框架结构”也采用了蜂窝六边形框架的建筑结构，提高了结构强度，而外形还是垂直框架柱，低造价时仍然不具备抵抗超级地震的能力。

发明内容

本发明旨在解决现有技术存在的上述问题，而提供一种圆柱壳体建筑单元，进而提供一种全部由所述圆柱壳体建筑单元构成的低成本模块式抗震建筑物，以及提供一种由所述圆柱壳体建筑单元堆与中心长方体楼房相结合的低成本模块式抗震建筑物。本发明基于一种新的抗震理念：“主动破坏式减震法”的组合结构模块式建筑，即在超过设计极限地震烈度(例如9度或强力爆炸)时，依靠管堆的主动预设缓慢塌落过程来消弱地震对建筑物产生的巨大破坏力，减少人员财产损失，且能在震后快速回复正常的生产生活，在应对地震，特别是罕遇地震(或强力爆炸)时，具有超强的能力。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种圆柱壳体建筑单元，包括圆柱壳体，圆柱壳体的主体是由轴向钢梁和圆环形钢梁构成的长径比足够大的笼型钢结构体，其内部布置有一层或多层房间构成的建筑物。