[发明专利]一种低频减震方形九孔桩地震超颖结构

说明书

本发明公开了一种低频减震方形九孔桩地震超颖结构，地震超颖结构主要通过薄壁钢管、橡胶柱和混凝土层三者组成。结构构造简单。所设计地震超颖结构的布置，可根据建筑所在场地环境和地质条件沿建筑分段、环向布置，充分有效保护建筑。本发明的结构是基于声子晶体理论所设计的周期性结构，具有带隙特性。当地震表面波来袭时，在带隙范围内的地震表面波将无法通过所设计结构。布置在建筑周边且不于建筑相连，可以远程屏蔽地震表面波，从而保护建筑。本发明所设计的地震超颖结构不与建筑直接相连，设置在建筑外与建筑有一定距离。因此，在大震下，地震超颖结构的变形不会影响结构。同时，地震超颖结构可以有效衰减全带隙范围内的地震表面波，保护建筑。

技术领域

本发明涉及一种低频减震方形九孔桩地震超颖结构，是一种能够有效控制和衰减地震表面波的新结构。

背景技术

我国地震活动表现为震源浅、分布广、频度高、强度大，是一个震灾严重的国家。地震造成的损失主要是由于建筑物倒塌，从而可能引起财产损失和人员伤亡。地震产生的地震波有多种类型，其中地震表面波对结构的破坏最大。表面波具有低频、高振幅和难衰减的特点，常见的控制方法很难控制和衰减地震表面波。大量震害表明，引起地表建筑物破坏的地震波峰值频谱在2Hz左右。实际上，大部分建筑物对应的共振频率都在2-10Hz范围内。因此，2-10Hz范围内的地震表面波对常见建筑损害极大，严重影响住户的人身安全。地震超颖结构是一种基于声子晶体理论的周期性结构，具有带隙特性。在带隙频率范围内，地震波无法穿过地震超颖结构，这为抗震保护提供了一种新途径。本发明借鉴声子晶体控制机械波原理，采用混凝土、钢管及橡胶组成减震结构，实现对地震波的控制和衰减，本发明引述的技术结构定义为“地震超颖结构”。

调频减震是常见的建筑抗震措施之一，调频减震方法按采用手段可分为主动、半主动和混合控制三种方法。主动控制稳定性较差且影响因素较多，对于宽频减震效果不佳。而半主动控制具有较强的局限性。并且，这种抗震方法难以控制和隔离低频表面波。所以，发明一种结构简单，适应性强，可以有效控制和衰减低频地震表面波的减隔震结构，对于保护城市建筑和其他对振动敏感的结构，如电子厂、核电站、古建筑和精密实验室等将具有重要意义。

发明内容

本发明所设计的低频减震方形九孔桩地震超颖结构涉及一种用于衰减地震表面波的地震超颖结构。其目的是为了提供一种全方位、多角度衰减地震表面波、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方形九孔桩地震超颖结构。

本发明涉及的一种低频减震方形九孔桩地震超颖结构，该方形九孔桩地震超颖结构设计在建筑物基础周边，其特征在于：第一空心钢管1、第二空心钢管2、第三空心钢管3、第四空心钢管4、第五空心钢管5、第六空心钢管6、第七空心钢管7、第八空心钢管8、第九空心钢管9，橡胶柱10和混凝土层11。第一空心钢管1、第二空心钢管2、第三空心钢管3、第四空心钢管4、第五空心钢管5、第六空心钢管6、第七空心钢管7、第八空心钢管8、第九空心钢管9均为方形结构，橡胶柱10含有九个通孔，橡胶柱10包覆在九根空心钢管外部，混凝土层11围护在橡胶柱10的外部。

第一空心钢管1、第二空心钢管2、第三空心钢管3、第四空心钢管4、第五空心钢管5、第六空心钢管6、第七空心钢管7、第八空心钢管8、第九空心钢管9外边长均为0.40m，内边长0.27m，高度20m，采用热轧无缝钢管。橡胶柱6边长1.6m，高度20m，选用工业橡胶。混凝土层7外边长2m，内边长1.6m，高度20m，选用C20-C40素混凝土。

本发明结构布置在建筑基础周边，结构顶面与地表平齐，沿建筑物环向布置，距离建筑物水平距离6m。本发明结构单胞延拓形成的地震超颖结构外围尺寸不小于建筑物基础尺寸。

本发明的技术方案是：

一种低频减震方形九孔桩地震超颖结构，由所设计的地震超颖结构单胞沿水平面内两个垂直方向延拓构成。布置于建筑基础周边的地表下方，在一定范围内沿建筑环向分段布置，利用周期性结构的带隙特性，衰减2-10Hz范围内的地震表面波，保护建筑免受地震表面波的危害。