[发明专利]一种具有低频表面波带隙的隔震带及其实施方法

说明书

本发明公开了一种具有低频表面波带隙的隔震带及其实施方法，包括土层，所述土层呈框结构包围在建筑外部，土层表面设置有以二维晶格的周期排列方式纵向延伸的柱状洞，各柱状洞内插设有的隔震单元；所述隔震单元包括盖住柱状洞的顶板，以及固定在顶板底侧中部的插杆；所述插杆插入到柱状洞中与柱状洞之间形成环形间隙，插杆的底侧与柱状洞底壁无接触；所述顶板与二维晶格的形状相契合，各顶板均位于二维晶格的正中心。本发明旨在提供一种结构简单易造且具有较宽带隙的隔震带来衰减地震表面波，该隔震带建造在建筑外，并能根据目标建筑物的固有频率值来设计。

技术领域

本发明涉及抗震结构技术领域，尤其涉及一种具有低频表面波带隙的隔震带及其实施方法。

背景技术

地震对生命财产安全的主要威胁是由于地震引起的建筑物的倒塌产生的，特别是一些重要的建筑物和工业设施的毁坏会带来无可挽回的灾难和损失，例如核电站和古建筑等。目前的建筑物的抗震隔震措施主要是在建筑物底部安装隔震支架，但是这种减振装置价格昂贵且抗震能力有限，而且这种隔震措施对具有重要文化意义的古建筑则无能为力。

现有的减震方法多为向建筑地基中填充减震材料，因其是实体材料填充，普遍需要量大，安装搬运造成诸多不便，并且带隙宽度较小，减震效果差，难以广泛推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种结构简单易造且具有较宽带隙的隔震带来衰减地震表面波，该隔震带建造在建筑外，并能根据目标建筑物的固有频率值来设计。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有低频表面波带隙的隔震带，包括土层，所述土层呈框结构包围在建筑外部，土层表面设置有以二维晶格的周期排列方式纵向延伸的柱状洞，各柱状洞内插设有的隔震单元；所述隔震单元包括盖住柱状洞的顶板，以及固定在顶板底侧中部的插杆；所述插杆插入到柱状洞中与柱状洞之间形成环形间隙，插杆的底侧与柱状洞底壁无接触；所述顶板与二维晶格的形状相契合，各顶板均位于二维晶格的正中心。

进一步的，所述柱状洞直径是插杆直径的1.1倍，所述柱状洞深度是插杆长度的1.1倍。

进一步的，所述柱状洞与所述插杆的截面均为圆形。

进一步的，所述二维晶格的形状为正方形、长方形、六边形或等边三角形其中的一种构成。

进一步的，所述顶板和所述插杆均由钢材制成。

本发明还涉及一种具有低频表面波带隙的隔震带实施方法，包括如下步骤：

(1)在待保护建筑的外部，预先规划出呈框结构包围在建筑外部的土层施工区域；

(2)在土层施工区域内，以二维晶格的周期排列方式开设出纵向延伸围在建筑外部的柱状洞群；

(3)在柱状洞中插入的隔震单元，所述隔震单元包括顶板，顶板的下表面中心位置设置有插杆，即形成围在建筑物周围的隔震带。

进一步的，步骤(1)中呈矩形框结构的土层施工区域，其框边宽度可设置10-30个柱状洞。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明中的柱状洞和隔震单元建造在待保护建筑的外部，以二维晶格的周期排列方式排布，并共同形成呈框结构包围在建筑外部。柱状洞内插杆的杆壁与柱状洞之间具有环形间隙，能产生低频表面波带隙，使处于带隙内的地震表面波到达建筑物之前被控制并减弱，能保护固有频率范围在0.1-165Hz的建筑物。另外该隔震带是置于地面下方，相对于放置于地面之上使用的隔震支架，由土层表面向下开设柱状洞和钢材制成的隔震单元，极大地减少了占地面积和建造成本。相对于放置于建筑以下的地震超材料，本发明的埋入深度较浅，相对带隙较宽，能够在不影响地下设施建设的前提下，尽可能地保护目标建筑物。