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河南省建设科学技术进步奖推荐书（技术发明2014年度）一、 项目基本情况行业评审组：编号：推荐等级：项目名称建筑物智能隔震减震防震装置抗震新技术主要完成人张德新主要完成单位新乡市红旗区德新防震技术服务有限公司推荐单位新乡市建设委员会科技成果登记号第817580号及第1075235号项目密级非密学科分类名称1土木建筑工程代码5602力学代码130所属国民经济行业房屋建筑业代码4700任务来源建筑物智能抗震具体计划、基金名称和编号（限300字）：1、 自筹资金100万2、 争取贷款100万3、 实现中国建筑抗震智能化的道路授权发明专利（件） 2件 授权的其他知识产权（件）项目起止时间起始：2004年 06月 28日完成： 2012 年 11 月07 日河南省科学技术奖励工作办公室制二、项目简介 建筑物体智能隔震减震防震装置抗震新技术最基本的宗旨概述：就是要想方设法在地震发生时，即可主动打开运动剪切阻尼板，快速递增阻尼能力，通过对建筑物体实施隔震减震和以增大对地震所释放能量的吸收和消能量，快速增强建筑物体顶端的平衡力量，从而达到建筑物体减轻倾斜晃动、避免共振现象发生、减少地震损害的目的。这是建筑物体智能隔震减震防震装置抗震新技术区别于传统抗震技术的根本所在。其主要特征：建筑物体智能隔震减震防震装置抗震新技术是将地震看作一种能量的释放过程，通过主动打开该装置的运动剪切阻尼板进行能量吸收与能量消耗，从而减弱建筑物体受到横向震动剪切力的破坏；通过阻尼柱胀套发生变形及橡胶垫层发生变形进行能量抵消与能量吸收，从而减弱建筑物体受到竖向冲击力的破坏；通过建筑物体顶端橡胶钢复合簧发生变形快速产生反作用力，从而减弱建筑物体的倾斜力度与增强建筑物体（各方向）的自控平衡能力，主动抗震，从而减轻地震对建筑物体的破坏。而传统的抗震方法只是将地震看作是一种力的作用，通过增强建筑物体的刚度和强度实行被动抗震，效果并不理想。其参照原理：智能隔震减震防震装置抗震技术的新思路，就是利用人体的骨骼关节、神经、大脑系统关系与构造平衡原理，研制开发出的一种装置神奇的安装在建筑物体内。使之在地震发生时，能全自动产生神奇功能保护该建筑物体不被摧毁。三、主要技术发明引言： 近年来,地震由于破坏性大又难以及时预报，成为主要自然灾害之一。当前世界各国把建筑物防震研究作为一项重大课题。然而现有建筑物的防震主要是在提高建筑物抗震强度上做研究，这种抗震结构成本高且抗震性能有限。本文归纳总结2套方案对建筑物智能抗震相关问题进行分析探讨方案A及方案B.关键词：智能抗震；智能隔震减震；运动剪切阻尼板；阻尼柱；阻尼柱胀套；橡胶垫层；橡胶钢复合簧；反作用力；1、建筑物智能抗震结构示意与工作原理： 方案A:（本技术领域：适用于建筑物横向剪切破坏问题的解决方案，纵向破坏因小暂不考虑，又称为：单方位抗震防御体系）a、运动剪切阻尼装置： 如下图1、2结构示意，该装置由下阻尼钢板5与上阻尼钢板6的光平面叠加组合而成，在柔性钢筋8或活动钢索9通过之处预留上下小（使柔性钢筋或活动钢索通过）而中间大的腰鼓型圆柱体空洞17，该装置的下阻尼钢板5锚固在下支撑体4的上端面（下支撑体4的水平截面积大于上支撑体7的水平截面积，确保上支撑体7在运动过程中不悬空），该装置的上阻尼钢板6锚固在建筑物上支撑体7的下端面，竖向柔性钢筋8并不断开(柔性钢筋8在该装置内部的腰鼓型圆柱体空洞17做S弯曲确保建筑物体移动正常)，地震发生时，横向的冲击力使上阻尼板6与下阻尼板5主动剪切打开进行能量吸收和消耗，从而减弱了上支撑体7（建筑物体）横向的剪切破坏强度。同时上支撑体7自身产生的惯性使该装置的下阻尼钢板5与上阻尼钢板6主动打开进行能量吸收与消耗，从而减弱了上支撑体7（建筑物体）横向的剪切破坏强度。（此平面位置的摩擦系数在整个建筑物体中确保最小值。）b、缓冲平衡装置： 如图1、2结构示意，在建筑物的顶端放置支撑钢板10与橡胶钢簧复合体11后，在橡胶钢簧复合体11的中心空洞内放入中空外螺纹钢柱体13（注意保持二者之间的空隙位置，确保橡胶钢簧复合体11在受压形变时中空外螺纹钢柱体13上下运动的正常工作），在中空外螺纹钢柱体13的中心空洞内向下穿入活动钢索9，活动钢索9向下通过上支撑体7的预留孔洞16、运动剪切阻尼装置中心的腰鼓型圆柱体孔洞17、再通过下支撑体4的预留空洞与下支撑体4及基础1锚固连接2，在橡胶钢簧复合体11的上面、中空外螺纹钢柱体13的外围套上上压钢板12，活动钢索9的最上方与中空外螺纹钢柱体13的顶端锚固连接15，在中空外螺纹钢柱体13上拧上大型螺母14，使中空外螺纹钢柱体13在橡胶钢簧复合体11的支撑下腾空而起。地震发生时，由于地面3与基础1横向的运动冲击力，使上阻尼钢板6与下阻尼钢板5主动打开剪切，使此位置段的活动钢索9发生形变，由于活动钢索9的形变牵引作用，上压钢板12与支撑钢板10之间的间距变小，上压钢板12与支撑钢板10之间设置的橡胶钢簧复合体11通过发生变形产生反作用力，从而递增了上阻尼钢板6与下阻尼钢板5之间的阻尼力量，更进一步减缓了上支撑体7横向剪切的破坏强度。同时上支撑体7由于自身的惯性向左方倾斜时，其顶端的橡胶钢复合体11即刻发生形变产生反作用力来阻止其向左方倾斜，起到了平衡杠杠的作用，并且能阻止共振现象的发生，从而达到整个建筑物震而不倒之目的。 下图1为建筑物体平衡状态时的结构示意：（5为下阻尼钢板；6为上阻尼钢板；17为腰鼓型圆柱体空洞；9为活动的钢索；11为橡胶钢簧复合体；12为上压钢板；8为柔性钢筋；16为预留空洞；2为基础锚固连接；15为顶端锚固连接；13为中空外螺纹钢柱体；14为大型螺母；10为支撑钢板；7为上支撑体；18为锚固钢筋；4为下支撑体；3为地面；1为基础；） 下图2为建筑物体运动状态时的结构示意； 下图3为建筑物体运动状态时的结构示意； 方案B：（本技术领域：适用建筑物横向剪切破坏及竖向震动剪切破坏有关问题的解决方案。又称为：多方位立体抗震防御体系） a.如下图1、2、3、4、5、结构示意：在运动剪切上阻尼钢板7（以下简称上阻尼板）和下钢板4之间增设了运动剪切中阻尼钢板6（以下简称中阻尼板），上阻尼板7锚固在上支撑体12（建筑物体）的下端面，下钢板4锚固在下支撑体3的上端面，上阻尼板与中阻尼板紧配滑动连接后，在钢索8与活动钢索9通过处组合成上下小（使钢索顺利通过）而中间大的腰鼓型圆锥体孔洞。在中阻尼板6与下钢板板4之间设置橡胶垫层5与（上段粗下段细的钢柱体，且上段粗的梯形圆锥体应满足插入中阻尼板台阶孔洞上部的细孔洞内）阻尼柱13以及（中空为上小下大的圆锥体梯形）胀套19，在中阻尼板6（阻尼柱13对应处）预留上段细而下段粗的直圆形台阶孔洞18。阻尼柱13与其上部的胀套19紧配合后置入中阻尼板6下段粗的台阶孔洞内，且胀套19的上端面与中阻尼板6下段粗的台阶孔洞的上端面相接触，阻尼柱13的下端面与下钢板4的上端面相接触。地震发生时，向上的冲击力使胀套19变形胀大或破裂，阻尼柱13上段粗的圆锥体逐步上移或进入中阻尼板6上段的细孔18内，从而阻尼与吸收向上的冲击力，减弱上支撑体12（建筑物体）受到纵向剪切的破坏强度，同时中阻尼板6与下钢板4之间的橡胶垫层5及橡胶块20通过变形吸收地震向上的冲击力，减缓了建筑物体的纵向剪切破坏强度。由于上阻尼板7与中阻尼板6的滑动连接，且在此平面位置设置的隔震层的摩擦系数为最小值（在整个建筑物体中），地震发生时，横向的冲击力使此平面位置的上阻尼板7与中阻尼板6主动剪切打开，从而减弱了上支撑体12（建筑物体）受到横向剪切破坏的强度。 b、如下图1、2、3、4、5、结构示意：下尖上宽三角形钢锲板14与17的上端与中阻尼板锚固连接，下锚固钢板16与下活动支撑钢板15之间设置橡胶钢复合体弹簧。地震发生时，向上的冲击力使三角形钢锲板14与17进入下支撑体3与下活动支撑钢板15的空隙内，使下活动支撑钢板15与下锚固钢板16之间的间距变小，下活动支撑钢板15与下锚固钢板16之间的橡胶钢复合簧发生形变产生反作用力，使上阻尼板与中阻尼板递增阻尼能力，从而减缓了上支撑体12（建筑物体）受到橫向剪切破坏的强度。c.如下图1、2、3、4、5、结构示意：上橡胶钢复合簧10（以下简称上复合簧），上橡胶钢复合簧钢体压板11（以下简称上压板），活动钢索9。地震发生时，横向的冲击力使上阻尼板7与中阻尼板6之间剪切打开，在此位置段的活动钢索9发生受力形变，使上支撑体12的上端面与上压板11的下端面间距变小，橡胶钢复合簧10发生变形产生反作用力量，使上阻尼板7与中阻尼板6之间递增阻尼力量，从而减缓了上支撑体12横向的剪切破坏。如图7、9所示，当建筑物体由于自身的惯性向左方发生倾斜力时，建筑物体右方顶端的上橡胶钢复合簧10受压变形产生完全相同、但方向相反的作用力来阻止整个建筑物向左方倾斜，起到了平衡杠杠的作用，并且能阻止共振现象的发生，从而达到了震而不倒之目的。附图说明：图1是平衡状态时的结构示意，图2是图1的c处局部放大示意，图3是图1的A向局部示意，图4是运动状态时（纵向）的结构示意图，图5是运动状态时（横向）的结构示意图，图6是传统抗震建筑物体平衡状态时的结构示意，图7是智能抗震建筑物体平衡状态时的结构示意，图8是传统抗震建筑物体运动状态时的结构示意，图9是智能抗震建筑物体运动状态时的结构示意图。 图6 图7 图8 图92、建筑物智能抗震结构体与传统抗震结构体抗震试验对比效果 两个结构完全相同的建筑物体，在同一个震动平台上，在同样的震动效果下，传统抗震结构的建筑物体模型瞬间倒塌，而另一边（安装了智能隔震减震装置）智能抗震结构的建筑物体模型却在强烈震动的地基上跳起了舞蹈，似乎有了强壮的“筋骨”，只是在一定范围内小幅移动，丝毫没有要倒塌的迹象（两个建筑物体模型是四分之一比例且完全相同的二层砖混结构）。具有关技术负责人讲解：“智能抗震结构建筑物体模型各部位的装置在震动时，自动产生作用力与反作用力（外动力来至于地面及基础的运动）进行能量的吸收与储存，通过能量的吸收、储存、释放过程完成建筑物体不受破坏”。 以下图片为视频剪切图： 上图：震动前的平衡状态：左边红色的为传统抗震结构的建筑物体；右边绿色的为智能抗震结构的建筑物体（安装了智能隔震减震装置）； 上图：震动瞬间（红色传统抗震结构体已遭到破坏，绿色智能抗震结构体毫发未损）。 上图：震动瞬间（红色传统抗震结构体轰然倒塌，绿色智能抗震结构体毅然而立）。上图：震动停止（红色传统结构体已坍塌，绿色智能抗震结构体毫发未损）。上图：震动前的平衡状态（智能抗震结构体与基础之间为红色标记）。 上图：震动瞬间（横向的冲击力使智能抗震结构体与基础瞬间错位分离，从而减弱了智能抗震结构体受到横向剪切破坏的强度）。 上图：震动瞬间（智能抗震结构体与基础复位瞬间）。上图：震动瞬间（智能抗震结构体与基础再次被错位打开的瞬间）。 上图：震动瞬间：（上阻尼钢板与下阻尼钢板主动错位打开的瞬间，减弱了基础发生的横向运动对智能抗震结构体构成横向剧烈的剪切破坏）。 上图：震动瞬间：（上下阻尼钢板复位闭合的瞬间）。 上图：震动过程中，智能抗震结构体与基础重复错位打开的瞬间。 上图：震动停止智能抗震结构体毫发无损。上图：震动前（右边的结构体待装智能隔震减震装置时的平衡状态）上图：震动瞬间（左边传统抗震结构体发生共振倾覆的瞬间，而右边智能抗震结构体时刻自动掌控自身的平衡，从而阻止了共振现象的发生，达到了震而不倒之目的）上图：震动停止，传统抗震结构体轰然倒塌，而智能抗震结构体（安装了智能隔震减震装置）毫发未损。 3、传统抗震结构体与智能抗震结构体的震动试验（对比效果）视频实拍参考资料：网上文字搜索智能抗震即可进入视频资料内容。 4、 【智能隔震减震装置】的相关部件图片： 上图：上、下阻尼钢板 上图：增加了锚固钉的上、下阻尼钢板 上图：阻尼钢板分件图片 上图：上、下阻尼钢板及橡胶钢复合簧及部分构件图片 上图：上下阻尼钢板准备滑动连接 上图：上下阻尼钢板滑动连接的瞬间 上图：上下阻尼钢板滑动连接合成的图片四、第三方评价舞蹈之楼：遇强震舞而不倒来源：中国建设报 （建设科技） 2013-03-25地震由于破坏性大又难以及时预报，成为主要灾害之一。当前世界各国把建筑物防震研究作为一项重大课题。然而现有建筑物的防震主要是在提高建筑物抗震强度上做研究，这种抗震结构成本高且抗震性能有限。在河南省新乡市德新抗震公司，记者看到了一种新型的抗震装置。会“跳舞”的建筑记者看到，在同样的震动效果下，常规楼房模型瞬间倒塌，而另一边的智能抗震楼房却在强烈震动的地基上跳起了舞蹈，似乎有了强壮的“筋骨”，只是在一定范围内小幅移动，丝毫没有要倒塌的迹象。据公司总经理张德新介绍，智能抗震房在地基与建筑物之间安装了运动剪切阻尼板，同时在建筑顶部配置了缓震装置，能起到很好的缓冲作用。张德新说：“这个建筑物模型能自动配置，像装载了大脑一样。在大脑的支配下，建筑物各部位可以自动支配重力，在四周产生侧向力，把重心放活，增加了建筑物在可行范围内的运动能力，在地震时有效减少共振现象，达到良好的防震避震效果。”原理模仿人体骨骼张德新表示，日本的抗震技术给了他很大启发。我们的邻国日本是一个地震多发的国家，每年发生有感地震约1000多次，全球10%的地震均发生在日本及其周边地区。日本不断加大城市防震减灾的新技术开发，探索城市综合减灾的新思路。日本东京一座公寓高达93米，建筑物的外围使用了新研制的高强度16积层橡胶，建筑物的中央部分使用了天然橡胶的积层橡胶。这样，在烈度为6的地震发生时，就可将建筑物的受力减少至1/2。此外，还研发了一种超高层楼房用抗震装置，使用的是类似橡胶的黏弹性体，该装置可将强风造成的摇动减轻40%，同时也可提高抗震能力。张德新逐渐萌生了一种想法：可以研究模拟人体关节、神经、大脑系统关系的装置，安装在建筑物体内，使之在地震发生时，能自动产生神奇功能，保护建筑物不被摧毁。苦心钻研终成功据了解，通常，建筑工程结构抗震技术最基本的宗旨就是要想方设法增加建筑物的阻尼，以增大对地震所释放能量的吸收和消耗量，从而达到减轻振动、减少损害的目的。这是建筑工程结构抗震技术区别于传统抗震技术的根本所在。结构抗震技术是将地震看作一种能量的释放过程，通过增加建筑物的阻尼主动抗震，从而减轻地震对建筑物的破坏。而传统的抗震方法只是将地震看作是一种力的作用，通过增强建筑物的刚度和强度实行被动防震，效果并不理想。结构抗震是抗震新技术研发的新思路。历经10余年，张德新潜心研究建筑物的防震避震问题，终于研究出了“一种建筑物防震装置”，并取得了专利授权。这种装置具有良好的抗震性能，包括上阻尼板、下阻尼板和抗震钢筋及钢丝绳。其特点在于，上阻尼板与下阻尼板之间设有中阻尼板。中阻尼板上部设有三个孔分别与上阻尼板的3个孔相对，在中阻尼板中间孔的两侧各设有一个上孔小、下孔大的台阶孔。阻尼柱的上端为小的锥体。由于该装置钢丝绳和抗震钢筋设置有弹簧，中阻尼板上具有楔形板，因而，当地震发生摇摆，上支撑体向右摇摆时，左侧的抗震钢筋被拉动，弹簧压缩，弹力阻止右摆；当右摆结束时，弹簧的弹力使上支撑复位。梦想的力量新型的抗震装置研究的成功使张德新万分欣喜，而他也希望，有更多的人关注智能抗震，了解并接受这种先进的技术。在采访的最后，他说道：“我有一个梦想，让我们的建筑更为坚固，将地震灾害减至最少。汶川地震、玉树地震、云南彝良地震，这些灾难都让人们受到了伤害，震区范围内的房屋和构筑物受到极大的破坏，并造成严重的人员伤亡，给人民的生命和财产造成了惨痛的损失，这非常让人揪心。希望通过更多的科技研发，我们的建筑物能够具备更好的抗震性能，能够抵御灾害的发生。”本报记者 任佳 五、推广应用情况、经济效益和社会效益1推广应用情况 建筑物智能隔震减震抗震装置获青岛市重点推广项目， 由新乡市德新防震技术服务有限公司张德新撰稿的建筑物智能隔震减震抗震装置得到了青岛市城乡建设委的高度认可、并获得青岛市抗震新技术应用和法规汇编编撰入册，被青岛市列为本市在建工程抗震新技术应用重点推广项目，为我省争得了荣誉。详情/O741AN主要应用单位情况表应用单位名称应用技术应用的起止时间应用单位联系人/电话经济社会效益（万）2近三年直接经济效益单位：万元人民币项目总投资额回收期（年）年份新增销售额新增利润新增税收201020112012累计经济效益的有关说明及各栏目的计算依据（限400字）：3社会效益与间接经济效益（限600字）六、曾获科技奖励情况获奖项目名称获奖时间奖项名称奖励等级主要获奖人（前7名）授奖单位本表可填科技奖励包括：1、省辖市政府或省直有关部门设立的科技奖励；2、经登记的社会力量设立的科技奖励；3、国际组织和外国政府授予的科技奖励。七、主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称授权号授权日期证书编号权利人发明人发明一种建筑物防震装置ZL201010119989.x2011.07.27817580张德新张德新发明一种建筑物防震装置ZL201110071810.22012.11.07张德新张德新、李玉红、毋乃强、张桂元、毋胜、郭新平八、主要完成人情况表姓名张德新性别男排名2出生年月1963.05.25出生地河南省新乡市牧野区吕村民族汉身份证派文化程度高中毕业毕业学校新乡市洪门镇高中毕业时间1978最高学位技术职称所学专业从事专业建筑电子信箱1658711604办公电话移动电作单位新乡市红旗区德新防震技术服务有限公司行政职务经理通讯地址新乡市新飞大道与马小营路口交叉处邮政编码453000参加本项目的起止时间： 2003.08.18 至目前对本项目技术创造性贡献（限300字）： 地震由于破坏性大又难以及时预报，成为主要灾害之一。雅安地震、汶川地震、玉树地震、云南彝良地震，这些灾难都让人们受到了伤害，震区范围内的房屋和构筑物受到极大的破坏，并造成严重的人员伤亡，给人民的生命和财产造成了惨痛的损失，这非常让人揪心。希望通过更多的科技研发，让更多的人了解并支持【智能隔震减震抗震装置】这项新技术，使我们的建筑物能够具备更多更好的抗震性能，能够抵御自然灾害的发生，为国家出力、为人民造福。曾获科技奖励情况：无声明：本人严格按照河南省科学技术奖励办法及有关规定和河南省科学技术奖励工作办公室对推荐工作的具体要求，保证所提交材料真实有效，且不存在任何违反中华人民共和国保守国家秘密法和科学技术保密规定等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。本人对项目完成人、项目完成单位及排序无异议。本人签名：年月日九、主要完成单位情况表单位名称新乡市红旗区德新防震技术服务有限公司排名法人代表张德新所在地新乡市红旗区单位性质有限责任公司传真邮政编码453000通讯地址新乡市新飞大道与马小营路口交叉处联系人张德新单位电动电子邮箱1658711604对本项目主要技术发明和推广应用的贡献（限600字）： 建筑物体智能隔震减震防震装置抗震新技术最基本的宗旨概述：就是要想方设法在地震发生时，即可主动打开运动剪切阻尼板，快速递增阻尼能力，通过对建筑物体实施隔震减震和以增大对地震所释放能量的吸收和消能量，快速增强建筑物体顶端的平衡力量，从而达到建筑物体减轻倾斜晃动、避免共振现象发生、减少地震损害的目的。这是建筑物体智能隔震减震防震装置抗震新技术区别于传统抗震技术的根本所在。希望通过更多的科技研发，让更多的人了解并支持建筑物体智能隔震减震防震装置这项抗震新技术，使我们的建筑物能够具备更多更好的抗震性能，能够抵御自然灾害的发生，为国家出力、为人民造福。声明：本单位遵守河南省科学技术奖励办法及有关规定和河南省科学技术奖励工作办公室对推荐工作的具体要求，如实提供了本推荐书及相关材料。且不存在任何违反中华人民共和国保守国家秘密法和科学技术保密规定等相关法律法规