[发明专利]一种逆梯度十字型钢式波屏障结构及制作方法

说明书

本发明公开了一种逆梯度十字型钢式波屏障结构及制作方法，该十字型钢式地震表面波屏障结构的单胞主要由十字型钢(1)和土壤(2)组成。将不同高度的十字型钢(1)预制好，之后将其按高度从大到小，从远离建筑一侧逐渐向建筑所在方向依次布置在土壤层(2)上方。通过改变十字型钢结构的截面尺寸和材料特性等因素，改变和调整衰减域的位置和宽度，用于保护不同地区的多种建筑。本发明所涉及逆梯度十字型钢式地震表面波屏障结构主要由逆梯度十字型钢式地震表面波屏障结构单胞按高度从大到小逐渐递减的逆梯度排列顺序组成，将上述不同高度的单胞结构预制完成后，按照逆梯度顺序布置在土壤层上方，结构构造简单。

技术领域

本发明涉及一种逆梯度十字型钢式波屏障结构，是对地震表面波有良好控制和衰减作用的新结构。

背景技术

地震是最具灾难性的自然灾害之一，它会对建筑物造成广泛的破坏，并导致环境、经济和社会的破坏。全世界每年都会发生数百万次地震，这严重影响着人民群众的生命和财产安全。当地震发生时，地震波从地下深处的震源传播，并携带巨大的能量向各个方向发射，这可能会对民用建筑造成重大破坏。传统的抗震设计主要集中在结构本身的抗震设计上，对结构的刚度、强度和延性要求很高。此外，在过去的几十年里，隔震和消能减震也得到了广泛的研究。一般来说，这些设计方法都是为了提高结构本身的抗震性能。然而，这些设计对于处理大地震引起的结构变化是无效的。近年来，周期性波屏障结构的发展提供了一种新的方法，它可以在一定的频率范围内显著降低地震波能量来保护建筑结构，特别是在0.1-20Hz的范围内，这相当于许多民用建筑的共振基频。这些周期性波屏障结构具有天然材料所没有的非凡的特性。

按照周期性地震波屏障产生带隙的机理可以分为布拉格散射型周期性地震波屏障和局域共振型周期性地震波屏障。前者结构尺寸与地震波波长相近，但在土木工程中，设计与波长相近的隔震结构，其尺寸太大，应用性较低。后者结构尺寸可以比地震波波长小两个数量级，更有利于周期性地震波屏障的应用，但其产生的带隙通常较窄。上述两种类型的周期性波屏障结构都存在不同问题，这限制了其广泛应用。因此，发明一种结构简单、适应性强、具有广泛应用特性，并且可以有效控制和衰减低频地震表面波的结构，对保护古建筑、核电站和炼油厂，以及城市居民区建筑都具有十分重要意义！本发明借鉴周期性地震波屏障控制地震波的机理，采用逆梯度排列的特定顺序，布置不同高度的十字型钢式波屏障结构，实现对低频地震表面波的衰减。

发明内容

本发明所设计的一种逆梯度十字型钢式波屏障结构涉及一种具有逆梯度排列性质且用于衰减低频地震表面波的十字型钢式地震波屏障。其目的是为了提供一种衰减地震表面波的装置、保护建筑、有效减少地震灾害、减小建筑灾后修复和维护成本的十字型钢式地震表面波屏障结构。

本发明涉及的一种逆梯度十字型钢式地震表面波屏障结构，该地震表面波屏障结构由十字型钢式波屏障结构单胞高度从远离建筑一侧逐渐向建筑所在方向递减，高度从十米以相同倾斜角逐渐递减至一米，呈逆梯排列，布置在建筑周边。十字型钢式地震表面波屏障结构单胞主要由十字型钢(1)和土壤(2)组成。将不同高度的十字型钢(1)预制好，之后将其按高度从大到小，从远离建筑一侧逐渐向建筑所在方向依次布置在土壤层(2)上方。

十字型钢式地震表面波屏障结构中，腹板部分长度为1.0m，翼缘部分长度为0.6m，厚度均为0.1m，高度从10m开始，以0.3m为公差，逐渐递减至1m。高度为1m的十字型钢式波屏障结构单胞距离建筑最近，其距离为10m。两个相邻单胞结构形心之间的间距均为2m。

本发明所设计的逆梯度十字型钢式地震表面波屏障结构布置在建筑周边，沿建筑物环向布置，距离建筑物最近的水平距离10m。本发明所设计的逆梯度排列单胞结构外围尺寸不小于建筑物基础外围尺寸。

本发明的技术方案是：