减震防震装置及减震防震建筑物的施工方法 一、技术领域
本发明涉及建筑物，特别是一种减轻和避免地震对建筑物造成破坏性损失的减震防震装置及减震防震建筑物的施工方法。
二、背景技术
地震给人类的生命财产安全带来极大的危害，地震产生的地震波使建筑物产生垂直方向的上下起伏运动和水平方向的前后左右摇摆运动，破坏力最大的是地震波使建筑物产生水平方向的运动。目前，建筑业界通常采用增加建筑物刚度和强度的方法抗震，大大增加了建筑成本、降低建筑物的容材比，使建筑物的主体部分显得老大笨粗。
三、发明内容
本发明要解决的技术问题是对现有建筑物结构及施工方法进行改进，提出一种减震防震装置及利用该装置进行减震防震建筑物的施工方法，它无需通过增加建筑物的刚度和强度，就可以达到减轻地震和避免地震对建筑物所造成的破坏性损害。
概括地说，本发明的技术方案的关键是在建筑物基础部分和桩基部分实行分层建筑并在其间设置减震防震装置，以缓冲吸收地震波能量地同时，将建筑物产生的水平方向位移运动转变成垂直方向的竖向位移运动，质量巨大的建筑物的上下位移必然消耗很大的地震波能量。从而通过能量的吸收与转换，达到减震防震的目的。
具体地说，本发明的技术方案如下：
一种减震防震装置，其特点是该装置包括：
一具有凹圆弧形底和带圆台的筒体的钵体；
一圆环形弹性体安放在所说钵体的筒体内和圆台上；
一滚球，放在钵体的凹圆弧形底上；
一盖板，其下底面设有与滚球的球冠相对应的凹槽，利用该凹槽盖在滚球上。
所说的钵体是由高强度刚性材料一体制成的具有凹圆弧形底和带园台和厚壁筒体的圆柱形钵体，所说的盖板的上端面向外延展，当该盖板覆盖在所说的环形弹性体和钵体的筒体上时，所说的滚球正好不受力地置于盖板的下底面球冠形凹槽和钵体的凹圆弧形底之间，而且该滚球顶部正好无间隙地置于盖板的下底面球冠形凹槽中。
所说钵体的内底具有一中心凸圆锥台，围绕该圆锥台设有环形凹槽，所说盖板的下底面开设有环形凹槽，该环形凹槽的截面的曲率半径与滚球的球半径相等，其位置恰与钵体的环形凹槽相对应，在钵体的环形凹槽中放入适当数量的滚球并盖上盖板后，盖板覆盖在所说环形弹性体和钵体的筒体上时，同时，该盖板也压合在中心凸圆锥台台面上。所说滚球被不受力地置于盖板的环形凹槽和钵体的环形凹槽之间。
所说钵体的凹圆弧形底为球形凹面或非球形凹面。
所说钵体内底的环形凹槽的剖切线为圆弧凹线，或非圆弧凹线。
可将多个减震防震装置利用混凝土浇灌在一铁盒中，形成一减震防震组合盘。
利用上述的减震防震装置进行减震防震建筑物的施工方法，该方法的步骤如下：
①按常规方法为建筑物打基桩；
②根据所要建筑的建筑物的层数、结构、大小、形状进行设计，合理配置减震防震装置的数量和布局，据此将减震防震装置的钵体安放在桩基部分的顶层中；
③进行桩基部分顶层一次性钢筋混凝土现场浇灌，与所说基桩和钵体形成一体；
④安装减震防震装置。
⑤与桩基的顶层分离地而与盖板连体地现场浇灌一整体的基础部分；
⑥然后按常规方法进行其他建筑施工。
上述的减震防震建筑物的施工方法中可将减震防震装置用减震防震组合盘代替。
上述的减震防震建筑物的施工方法中的第⑤步改为在桩基部分的顶层的圈梁部分敷设一层弹性层后，再在该弹性层和盖板上进行整体的基础部分的现浇灌，而且盖板与基础部分连成一体后，再按步骤⑥进行常规施工。
上述的减震防震建筑物的施工方法，其特点在于步骤②是在每一根基桩之顶上浇灌固定一减震防震组合盘，然后进行步骤⑥施工。
本发明的技术效果和优点：
当地震发生时，强烈的地震波使建筑物受到水平方向的动力，由于建筑物及基础部分与桩基部分是分离状态，二者之间必然会产生水平方向的横向的相对位移，滚球支撑着盖板以及建筑物基础部分，在与桩基部分作横向位移时，必然沿着凹圆弧形底的弧形轨迹而运动，使整个建筑物及基础部分作上抬运动，直至碰到圆环形弹性体为止，所述弹性体的作用是可以吸收一部分建筑物及基础部分横向运动的动能，同时又规范了基础部分的横向极限位移量。质量巨大的建筑物及基础部分在作竖向位移时必然消耗很大的能量。因为建筑物因地震的作用产生的竖直方向的起伏运动所受到的破坏远不及作水平方向运动时所受到的破坏。这样通过能量的吸收与转换，可确保建筑物在地震时的安全，达到减震防震的目的。
由于整个建筑物所设置的多个减震防震装置的钵体底部均为凹圆形弧面，具有回位导向作用，因而当地震结束后建筑物会自动返回原位。
总之：
1.本发明对地震减震作用是万向的；
2.圆环形弹性体既有吸震作用，又起水平限位作用；
3.圆弧形底与滚球合作，将地震的水平位移转化为竖直位移，减轻地震破坏作用，地震后又有回位作用。
四、附图说明
图1是本发明减震防震装置实施例1的剖视示意图。
图2是图1减震防震装置俯视示意图。
图3是本发明减震防震装置实施例2的剖视示意图。
图4是图3实施例2的俯视示意图。
图5是本发明减震防震装置实施例3的剖视示意图。
图6是图5的俯视示意图。
图7是减震防震组合盘立体示意图。
图8是本发明减震防震建筑物结构示意图之一。
图9是本发明减震防震建筑物结构示意图之二。
图10是本发明减震防震建筑物结构示意图之三。
图中：1——建筑物 2——基础部分 3——减震防震装置
31——盖板 311——凹槽 312——上端面
313——环形凹槽 32——滚球
33——圆环形弹性体 34——钵体 341——筒体
342——圆台 343——圆弧形底 344——中心凸圆锥台
345——环形凹槽
4——桩基部分 41——顶层 42——基桩
5——弹性层 6——减震防震组合盘 61——钢盘
62——混凝土
五、具体实施方式
先参阅图1、图2，本发明的减震防震装置3(实施例1)，其特点是该装置3由盖板31、滚球32、圆环形弹性体33和钵体34组成，该钵体34具有凹圆弧形底343和带圆台342的筒体341，圆环形弹性体33安放在所说钵体34的筒体341内和圆台342上，滚球32放在钵体34的凹圆弧形底343上，盖板31的下底面设有与滚球32的球冠相对应的凹槽311，利用该凹槽311盖在滚球32上。
图3、图4是本发明减震防震装置实施例2的剖视示意图和俯视示意图。实施例2和实施例1相比，尽管仍是由盖板31，滚球32、圆环形弹性体33和钵体34组成，但是该钵体34是由高强度刚性材料一体制成的，具有凹圆弧形底343、带圆台342和厚壁筒体341的圆柱形钵体，所说的盖板31的上端面312向外延展，当该盖板31覆盖在所说环形弹性体33和钵体34的筒体341上时，所说的滚球32正好不受力地置于盖板31的下底面球冠形凹槽311和钵体34的凹圆弧形底343之间，而且该滚球32的顶部正好无间隙地置于盖板31的下底面球冠形凹槽311中，也就是说该滚球32的半径与盖板31的下底面球冠形凹槽311的半径是相等的，这一结构的特点是在利用该减震防震装置所盖的建筑物中，在平时(即不发生地震时)，建筑物的重量并不直接通过滚球32传递，而是通过该装置的盖板31、钵体34的厚壁筒体341向下传递的，而滚球32处于一种不受力的状态，当发生地震时，由于地震波使建筑物受到水平方向的推动力，建筑物产生水平方向的横向相对位移时，本发明减震防震装置3的盖板31因与建筑物基础部分2连成一体，相对桩基部分4作横向位移时，必然会藉盖板31下底面球冠形凹槽311推动滚球32作横向运动，而且较实施例1会有更好的活动性。
图5和图6分别是本发明减震防震装置实施例3的剖视示意图和俯视示意图。实施例3的结构与实施例2的不同之处在于：其钵体34的内底不是一简单的凹圆弧形底，而是一具有中心凸圆锥台344，围绕该圆锥台344设有环形凹槽345，所说盖板31的下底面也设有环形凹槽313，该环形凹槽313的截面的曲率半径与滚球32的球半径相等，其位置恰与钵体34内底的环形凹槽345相对应，当然环形凹槽345的剖切线可以为圆弧凹线，或非圆弧凹线，滚球32受力时可在该环形凹槽345中灵活滚动。在钵体34的环形凹槽345中放入适当数量的滚球32并盖上盖板31后，盖板31复盖在所说环形弹性体33和钵体34的筒体341上时，由于中心凸圆锥台344顶面及钵体34的圆周外沿筒体341的顶面的支撑，所说滚球32被不受力地置于盖板31的环形凹槽313和钵体34的环形凹槽345之间。这样的装置，平时如实施例2一样，滚球32不受建筑物的重力负荷，因而环形凹槽345和环形凹槽313均不易变形，有利于地震发生时滚球32的运动，更有利于将建筑物在地震作用下的横向位移转变为竖直方向的位移，起到地震能量的吸收与转化作用，以减轻地震的破坏力度。
所说的减震防震装置3不仅可单件使用，也可以制成一种减震防震组合盘6，如图7所示，即将多个减震防震装置3用混凝土62浇灌在一钢盘61中而制成。
利用所述的减震防震装置进行减震防震建筑物的施工方法，请参见图8，其特征在于该方法的步骤如下：
①按常规方法为建筑物打基桩42；
②根据所要建筑的建筑物的层数、结构、大小、形状进行设计，合理配置减震防震装置3的数量和布局，据此将减震防震装置3的钵体34安放在桩基部分4的顶层41中；
③进行桩基部分4顶层41一次性钢筋混凝土现场浇灌，与所说基桩42和钵体34形成一体；
④安装减震防震装置3，具体说来，即是：
·将圆环形弹性体33安放在钵体34的筒体341内和圆台342上；
·将滚球32放在该钵体34内的凹圆弧形底343上；
·将盖板31的球冠形凹槽311套盖在滚球32上；
⑤与桩基4的顶层41分离地而与盖板31连体地现场浇灌一整体的基础部分2；
⑥然后按常规方法进行其他建筑施工。
上述施工方法中，第②、③、④中也可直接将减震防震组合盘6与桩基部分4顶层41一次性钢筋混凝土现场浇灌成一体。
上述施工方法中第⑤步是在桩基部分4的顶层41的圈梁部分上敷设一层弹性层5后，如图9所示，再在该弹性层5和盖板31上进行整体的基础部分2的现浇灌，而且盖板31与基础部分2连成一体后，再按步骤⑥进行常规施工。
在上述施工方法中，步骤②中也可以是在每一根基桩42之顶上用混凝土浇灌并固定一减震防震组合盘6，如图10所示，然后按步骤⑥施工。
当地震发生时，强烈的地震波使建筑物受到水平方向的动力，由于建筑物及基础部分2与桩基部分4是分离状态，二者之间必然会产生水平方向的横向的相对位移，滚球32支撑着盖板31以及建筑物基础部分2，在与桩基部分4作横向位移时，必然沿着凹圆弧形底343的弧形轨迹而运动，使整个建筑物1及基础部分2作上抬运动，直至碰到圆环形弹性体33为止，所述弹性体33的作用是可以吸收一部分建筑物1及基础部分2横向运动的动能，同时又规范了基础部分2的横向极限位移量。质量巨大的建筑物1及基础部分2在作竖向位移时必然消耗很大的能量。因为建筑物因地震的作用产生的竖直方向的起伏运动所受到的破坏远不及作水平方向运动时所受到的破坏。这样通过能量的吸收与转换，可确保建筑物在地震时的安全，达到减震防震的目的。
由于整个建筑物所设置的多个减震防震装置的钵体底部均为凹圆形弧面，具有回位导向作用，因而当地震结束后建筑物会自动返回原位。