[发明专利]利用船舶外形和压舱石原理设计的地震中不倒的建筑

说明书

本发明公开了一种利用船舶外形和压舱石原理设计的地震中不倒的建筑，属于建筑抗震领域，主要解决地震中建筑损毁和倒塌的问题。本发明将建筑基座设计为船舶外形结构，利用比重较重的金属或非金属作为压舱石结构，并在外沿船舷部分构筑一圈缓冲压板，使其在地震发生时，缓冲压板压碎下面的缓冲构筑体，将地震产生的冲击力吸收绝大部分，建筑在地震中不会受到破坏。可在建筑利用缓冲压板消耗地震冲击力后触到基坑底面的角度设计为45‑60°，建筑物在任何情况下也不会超出以上角度，可以保证人员、设备、建筑本身的安全。

技术领域

本发明涉及建筑抗震技术领域，具体地讲，是涉及一种利用“船舶外形”和“压舱石”原理设计的地震中不倒的建筑。

背景技术

我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带，是世界上地震灾害最严重的国家之一，地震强度大、分布广、频率高、损失重。20世纪全球大陆7级以上地震35％发生的我国。1970年7月28日凌晨发生的唐山大地震倒塌房屋321.9万间，死亡24.4万人，直接经济损失54亿元。当时人口65万，房屋95％以上倒塌。

地震具有突发性强、难以预测的特点，目前地震的监测预报还是世界性难题，而且即使做到了震前预报，但如果建筑工程自身的抗震能力薄弱，也难以避免建筑遭受巨大的损失(资料来源《地震破环与建筑设计》，中国建筑工业出版社2017年5月第一版，建筑防灾系列丛书编委会主编，‘前言’页)。

当代建筑防震技术绝大多数采用了传统防震技术。为了减轻地震对建筑的影响，传统的设计方法是将结构设计为“抗震”结构，通过增加结构构件截面和强度来抵抗地震作用。多次地震震害表明，这样设计的结构虽然能够在大震中不至于倒塌，但建筑内部设备和装修的破坏所造成的损失往往也是巨大的，因此对建筑内的设备、设施有更高保护要求的建筑，所采用传统的抗震设计方法有时难以满足需求，所花费的代价也是巨大的(资料来源《隔震建筑设计指南》，中国建筑工业出版社2016年12月第一版，薛彦涛等编著，序页)。

另有一本中立的并对当现代各种建筑有客观分析的书。此书由建筑科学院48位专家编著，当为权威看法。书中指出：传统建筑物基础固结于地面，地震时建筑物收到的地震作用由底向上逐渐放大，从而引起结构构件的破坏，建筑物内的人员也会感到强烈的振动。为了保证建筑物的安全，必然加大结构构件的设计强度，耗用材料多，而地震力是一种惯性力，建筑物的构件断面大，所用材料多，质量大，同时受到地震作用也增大(资料来源《地震灾后建筑修复加固与重建技术》，中国建筑工业出版社2017年第一版，仇保兴主编，192页)。

在建筑抗震领域，另一大门派为隔震技术。

隔震技术有100多年历史。1881年日本学者何合浩藏提出：先在地基上纵横交错放置几层原木，在上面浇灌混凝土，然后再在上面盖房。但隔震技术适用条件比较严苛，适用范围比较狭窄：1、要求“体形基本规则，高度不超过40m”；2、只适用地震区各类中、低层工业民(用)建筑；3、建筑场地只适宜I、II、III类，对松软的场地并不适合(资料来源《地震灾后建筑修复加固与重建技术》，中国建筑工业出版社2017年第一版，仇保兴主编，195页)。

“铅芯橡胶支座”据称被广泛应用于实际结构，但研究表明这种支座受地震波的频率的影响较大，对以具有地频率特性的地震波，安装铅芯橡胶支座反而会放大结构地震响应，产生对抗震不利的作用。“聚四氟乙烯支座”这种支座虽然“隔震范围广泛，但这种装置不易控制，上部结构与隔震装置间会发生相对位移”(资料来源《建筑抗震设计》，科学出版社2007年第二版，薛素铎等编著，304页)。其他资料表明，这种企图达到隔震消能目的的防震技术，由于材料要求严、制作技术难、成本偏高等原因，很难在全世界大面积推广。

日本是世界“地震强国”，也是隔震技术的发明国，但经历了一百多年的隔震技术在事业上的发展，日本全国到目前只有两千余栋。到目前为止，美国已建筑和加固的隔震建筑仅有百个(资料来源《隔震建筑设计指南》，中国建筑工业出版社2016年12月第一版，薛彦涛等编著，5-6页)。虽然隔震建筑只比非隔震建筑增加5％左右造价，但有其他资料表明，全世界只有隔震建筑3100多栋。