建筑物智能抗震论文

论建筑物智能抗震与传统抗震 震动测试效果对比分析 张德新 新乡市红旗区德新防震技术服务有限公司 摘要 各位领导 各位专家 大家好 我叫张德新 来自河南新乡 德新防震技术服务有限公司 我们根据了建筑物自身惯性特征与地 震运动的自然规律 参照了人体骨骼结构平衡原理 研发并制造出 了第一代建筑物智能抗震节能防护装置 地震发生时 使地基基础 在建筑体的下光滑表面主动滑动 主动受到地震运动能量的切割 避免了建筑体的被动切割 且切割破坏呈放大趋势的被动抗震局面 完成了对地震运动能量初级的截流吸收与阻尼消耗的第一步 再通 过一系列深层次能量阻尼消耗与中和缓冲 以及建筑物重心的智能 配重与智能控制 确保了建筑物自身在大地震运动中的独立平衡效 果 避免了建筑物的损坏与倒塌 在抗震性能相对提高的同时 也 解决了抗震原材料不必要的浪费问题 节约了大量的钢筋 水泥等 建筑材料 同时也解决了现有抗震技术既浪费资源且抗震性能得不 到有效提高的现实问题 避免了地震灾害造成人民群众的重大人员 伤亡与财产损失 对我国有限的自然资源与生态环境的保护 起到 了举足轻重的实际意义 促进了我国经济建设与防震减灾及节能环 保事业的同步发展 我们的 建筑物智能防震减灾之路 希望得到 大家的支持 不妥之处请批评指导 1 引言 我国是世界上多发地震的国家之一 民用住宅及公共建筑 如学校 商场等 普遍采用的是砖混结构及钢筋混凝土结构 地 震发生时 给人类带来最大危害的就是建筑物 给国家经济建设造 成巨大损失的也是建筑物 发生地震是一种自然现象 把一切灾难 都归咎于地震的说法是片面性的 也是不公正的 更是不科学的 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 物的防震技术主要是在提高建筑物抗震强度上做研究 这种抗震 硬性抗震或被动抗震 建筑结构成本高且抗震性能有限 这种抗 震技术是通过在建筑体中加大钢筋与水泥的用量 以及加强自身与 基础的稳固程度来提高抗震强度的 地震发生时 直接导致了建筑 体的下部受到地震运动能量的切割 同时也加速引导了地震运动能 量在建筑物体上的延伸释放 加速了自身惯性力的递增 加大了摇 摆晃动力度 加大了破坏强度 加大了共振现象 加大了建筑物的 损坏与倒塌 既浪费了资源破坏了环境 且抗震性能得不到有效地 提高 遇到地震运动危害性极大 得不偿失 国内外现有的橡胶隔 震技术 不但成本高 且长期受到建筑物自重的挤压 功能退化问 题难于处理 橡胶隔震垫上方建筑物的重心平衡问题得不到有效控 制 应用到高层建筑 钢筋混凝土结构 并不理想 应用到地震多 发区的民用建筑 1 4 层的砖混结构 也不现实 成本高且技术原 理不宜对接 2 关键词 智能抗震 独立平衡 运动规律 自身惯性 惯性力递增 截流吸收 节能防护 阻尼消耗 中和缓冲 智能配重 智能控制 1 结构示意图 图 1 中 左侧的为传统抗震建筑结构示意 右侧的为智能抗震 建筑结构示意 图 2 为智能抗震建筑结构下部与基础柔性连 接的局部放大 图 3 为图 2 中的节点实物照片 运动剪切 阻尼钢板装置 图 4 为图 1 中右侧智能抗震建筑结构的上 端部放大 图 5 为图 4 中的节点实物照片 缓冲弹性体装置 2 1 3 3 4 5 2 附图说明 图 3 中的上下钢板分别锚固在图 2 中建筑物的下表面与基础 的上表面 使建筑物与基础之间建立水平滑动面 图 5 中的缓冲 体安装在图 4 建筑物的顶端 使钢索穿于 3 5 以及建筑物 支撑体的孔洞 钢索的下端锚固在地基基础中 钢索的上端锚固在 缓冲弹性体 5 中滑动丝杆的上端部 如图 1 中右侧的智能抗 震建筑结构示意 最后适当旋紧缓冲体的上压钢板即可 3 工作原理 地震发生时 使建筑体的下光滑表面主动受到地震运动能量的 切割 使地基基础在建筑体的下光滑表面滑动 减弱了地震运动能 量在建筑体上的延伸释放 减弱了建筑体惯性力的递增 减小了建 筑体摇摆晃动的力度 减小了破坏强度 实现了对地震运动能量初 级的截流吸收与阻尼消耗 同时抗震性能也得到了加强 反作用力 的递增效果 再通过一系列深层次的能量阻尼消耗与中和缓冲以及 重心的智能配重与智能控制 反作用力的递增效果 确保了建筑体 在大地震运动中的独立平衡 避免了共振现象的发生 避免了建筑 物的损坏与倒塌 4 4 震动测试效果对比 a 现场描述 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 安装了智能抗震装置 的智能抗震结构的建筑物体模型却 在强烈震动的地基上平稳运动 似乎有了强壮的 筋骨 只是在 一定范围内小幅平移 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 以下图片为震动测试视频剪切资料 上图片震动前 上图片震动中 上图片震动后 上图片震动前 上图片震动中 上图片震动后 5 b 现场描述 震动时 使建筑体的下光滑表面主动受到地震运动能 量的切割 使地基基础在建筑体的下光滑表面滑动 实现对地震能 量初级的截流吸收 上图片震动前 上图片震动中 上图片震动中 上震动前 上震动中 上震动中 6 5 地震运动时的走势效果对比分析 上图所示 黑色线为静止状态时 天蓝色线为地面地基基础运动状态时 红色线为传统抗震建筑物体摇摆运动放大状态时 深绿色线为智能抗震建筑物体水平移动状态时 结语 随着建筑物智能抗震装置新技术 新工艺和新装备的应用与 发展 使建筑物自身大大增强了抗震性能 达到大震变小 小震变 了的目的 改变人们对建筑物抗震研发设计的传统思路 建立人们 对建筑物智能减震柔性抗震的新思路 增强人们对建筑物智能防震 新技术的理解意识 以 你强我弱 你弱我更强 的抗震工作原理 为主导思路 使建筑物在运动中智能消耗 智能中和地震的破坏强度 减少不必 要的建材 如钢筋 混凝土等 浪费 对我国有限的自然资源与生 态环境起到举足轻重的保护作用 对人民生命安全及财产保护起到 非同小 7 可的实际意义 对我国防灾减灾事业的良性发展铺平了道路 使建 筑物智能防震装置的标准不仅仅作为国家强制性标准应用 更要建 议纳入国家建筑物防震减灾规划的制定范围 希望通过更多的科技 研发 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 为人类造福 为社会贡献 参考文献 1 刘文革 唐圣贵 王敬河等 超限砖混结构抗震设计若干问题的探讨 J 工程抗震 2004 2 13 14 Liu Wen ge Tang Sheng gui Wang Jing he etc Overrunbrick structure Seismic Design Issues J Earthquake ResistantEngineering 2009 2 13 14 2 郑文 涂津 潘文 浅谈复杂结构的中震设计 J 工程抗震与改造加固 2009 31 5 81 8 Zheng Wen Tu Jin Pan Wen Discussion on Seismic Design of Complicated Structure underSeismic Fortif ication Intensity J Earthquake Resistant Engineering andRetrofitting 2009 31 5 81 84 作者信息