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高层建筑物的抗地震技术
    本项发明型涉及一种可广泛用于高层建筑物的抗震技术。

    地震灾害与人类是永远也无法分开的一对冤家对头。世界上很多高层建筑有很大一部分在地震这个自然灾害中损毁了，特别是大能量级的地震，其破坏力更是大的惊人，一次大型地震就可以几万、几十万的伤害人类，其破坏力是不可抗拒的。直到目前为止全世界还没有哪一个国家能及时、准确的作出地震预报，地震来时级别大小也无法作出确切的预报，所以怎样作好防震、抗震是摆在全世界人民面前的一个永远的共同课题，特别是现代大都市更是魔术般的出现，高楼大厦也似雨后春笋林立于地球上，一旦遇有地震灾害，特别是大级别型的地震，顷刻之间这些高楼大厦就会变成一堆堆的瓦砾，高楼大厦就会变成一堆堆的瓦砾，近几十年来死于地震灾害之中的人大多数与楼房有关。我国唐山大地震死伤达几十万之众，最近土耳奇、希腊和我国台湾南投县等等大地震都可以清楚的看到高楼大厦这个人类共同的安乐窝在遇到比较大能量级地震之后，很多高层建筑物在顷刻之间就会变成了埋葬人的坟墓，其危害程度真正让人们触目惊心、不寒而粟。出现这样的后果，任何人都只能望灾哀叹了，当人们看到震后屋倒人亡地悲惨景像时，常常发出“造成伤亡的是建筑物而不是地震”的慨叹。这种因忽视建筑物的抗震设防或因设防不当而加重灾害损失的例子实在是太多。人类在地球上所建筑的高楼大厦，如果与自然界中的地震来对比，就好似儿童用积木摆设的玩具，只要稍微施加一点点外力，建筑物就会在倾刻间变成一堆堆不堪入目的残墙断壁。所以要对付这个强大无比的自然界里的地震恶魔，只能巧取，不能硬夺。要打破传统的框框的束缚，利用自然界中可以利用的优势现象，补充到建筑行业中来，为人类从根本上改变居住条件，创出一条新路。

    本项发明型的目的是利用抗震弹簧所具有的性能和特点结合一种儿童玩具——不倒翁的不倒原理，再结合参天大树不怕狂风暴雨、不怕洪水冲击等优秀特点，既大树有坚实的根基，树杆有强劲的弹性和韧性，及可在被外力作用下变形后而能自动复位的优良特性，把这几种自然界里存在的优良特点稼接到建筑行业中来，把高楼大厦都建成不怕地震危害的人类真正可以放心居住和利用的安乐窝。

    本项发明型是这样实现的：

    本项发明型就是改变传统的高层建筑物的结构，既把传统建筑物的地基以上的整体组合改变为现在的两个各自独立的结构，把一定强度的金属弹簧按照所需要的规格和数量组装于高层建筑物的底部与该建筑的地基之上。地基上面用钢板制造的锅形凹槽里面铺着一层直径完全相同的锻压钢球，利用这些钢球来支撑整个建筑物的全部重量，楼底座下部的半球形面的表面是用一层厚钢板制作的。为了强化楼底座的强度，球形面的钢板与底座里面的钢筋全部焊牢后再浇铸水泥，地基与地基上部的锅形凹槽同样需要与地基内部的钢筋全部焊牢后再浇铸水泥并充分捣固，使钢板与水泥、钢筋确实结成一体，施工中，必须注意的一个重要问题，就是在浇铸地基基础时，全部硬化合格后，再按照常规方法逐层建筑以上楼层。环绕组装于地基表面与楼底座之下的抗震弹簧的数量、规格、尺寸，要根据该高层建筑所能抵御相对应的地震级别而确定。地基上部的锅形凹槽与钢球的接触面，和楼底座半球形面钢板与钢球的接触面必须把焊缝用手提砂轮处理光滑，以利于钢球能在地震波袭来时，钢球能够自由滚动，减小钢球的滚动阻力。

    本项发明型的优点为：

    由于该技术具有一定弹性，并且能够使建筑物在受到地震波的冲击整体变形之后又能够随地震波冲击力的消失，而在弹簧的作用下和该建筑物本身所具有不倒性能马上使建筑物恢复到原来的位置和原始状态。因为用该项技术建筑的建筑物是个上轻下重的近似于正三角形的一个圆锥体，该建筑物的整体的重心都极端偏下，这样的高层建筑物的上部既圆滑又细小，所以这种结构形状的圆锥体建筑物自然的就具有了能有效分解强烈地震波冲击的能力。当大能量级的地震发生时，用该技术所建筑的高层建筑物能够随着地震冲击波力的大小自动调节该建筑物的倾斜角度。利用这种自动调节性能使高层建筑彻底克服掉大地震带来的毁灭性破坏力，在传统中的高层建筑有几个难已克服的致命缺点——高、硬、脆、散等弊病，可以想象一座座高高的建筑物不允许有一点点可动的允许量，当大地震冲击波袭来时，这个不允许必然就得随着冲击波而不得不允许了，建筑物只要稍微小于冲击波的抵抗力，就只能剩下土崩瓦解轰然倒下的份了。利用该项技术建筑的高层建筑物的中下部可利用面积特别大、适合于体育场、超级商场、大影院、大酒店、俱乐部等等部门利用，也适合居民住宅，在一个城市里，遍布着整齐、新颖的金字塔式的建筑物，除了独有的防震、抗震的特点之外，还可能成为一个世界级的观光旅游胜地。还有可能会成为世界几大奇观之一，其商业价值也是不可低估的。为全国乃至全世界的防震、抗震事业闯出一条新路成为可能。该种建筑物还有一个显著优点，由于该建筑技术的应用，每一座建筑物都必须消耗掉大量的钢球、钢板，所以能为我国的钢铁生产企业提供一个非常广阔的发展空间。

    下面结合附图对本项发明型的具体实施方式作进一步的详细说明。

    图1为本项发明型高层建筑物的总体示意图；

    图2为沿图1C-C剖面示意图(钢球摆放示意图)；

    图3为沿图1A-A剖面示意图(防护罩位置示意图)；

    图4是U形螺栓和弹簧形状示意图。

    如图1、图2、图3、图4所示，建筑物底座8是一个牢固的整体，建筑物底座8的作用是根据该建筑物的总体重量相匹配，抗震弹簧10只是起到平衡和辅助支撑和稳定的作用。抗震弹簧10还有使该建筑物在地震波冲击过后恢复原来位置的作用，建筑物底座8是用钢筋、钢板、水泥结构体铸成一个坚固的整体。为了保证抗震弹簧10不产生位移，利用U形螺栓3把建筑物底座8与地基2通过抗震弹簧10联结成一体。与地基2内钢筋焊在一起的锅形凹槽4的上平面要比地平面11应高出一定距离，图4是抗震弹簧10的放大示意图和U形螺栓3的放大示意图。为满足底座8强度的标准，可以把楼底座8的中间部设计成实心状，既所说的半球形体12，但必须注意，半球形体12与建筑物底座8必须是一个牢固的整体。以确保整个建筑物的整体坚固性，楼层6的层数与楼底座8大致呈近似正三角形，在高层建筑物受地震等外力的冲击变形后，在抗震弹簧10的弹、拉作用与建筑物自身重心的共同作用下而能自动的恢复到原来的位置，这种性能与参天大树在狂风过后自动调直的道理近似一致。从图3可知，防护罩13是用来防雨水和防尘的，这个防护罩可用薄钢板来制作，然后把这个薄钢板制作的防护罩围绕楼底座8的一周焊结好，并按照图3中的13把防护罩向地基之上的锅形凹槽4的外边沿倾斜一定角度，使雨水、尘土等脏物不能侵入地基之上的锅形凹槽4内。防护罩13的材料可以利用厚度在2-4毫米的钢板制作，为了使防护13不起支撑作用，防护罩13下边沿与地基2之上的锅形凹槽4不需要焊结，以利于地震波袭来时不影响楼底座8的倾斜度，利用该项技术建造的高层建筑物，就好像似一只只轮船，可以随地震波的大小、自动的调节建筑物自身的倾斜角度，并随着地震波的消失，又能自动的恢复建筑物原来的水平状态。图2中C-C剖面图所示是大钢球于地基之上的锅形凹槽4之内的摆放形式，弹簧10的直径、高度、耐压强度都随着建筑物的总体平衡的需求而设计。地基2与楼底座8之间距离的大小应根据该建筑物所能抗几级地震级别所产生的倾斜的角度来设计。半球形钢板5和锅形凹槽4分别与水泥构件里面的钢筋9焊成一个整体后再浇铸水泥，用U形螺栓3和U形螺栓1分别把弹簧10上下固定住，要正确安排弹簧10的位置和距离。锅形凹槽4里面的所有钢球直径尺寸必须一致，按照该建筑物的总重量，合理选用大钢球7的直径、硬度、质量和数量。这样的高层建筑物既保证有了坚固的地基基础，又具备可以任意方向的摇摆，使高层建筑物有了抗击较大地震波冲击的韧性和弹性。这些特点是借用了参天大树的一切优良品质，既地基恰似大树的根，建筑物防震底座8和半球形面钢板5与抗震弹簧10的摆列形式，使高层建筑物具备了大树躯干的性质，既有韧性又有弹性的优良品质。从图2可知，地基2上面的锅形凹槽4里面的大钢球7的摆放密度是越大越好，只有钢球数量越多，高层建筑物对地基2的压力才会越小，从图1中B-B剖面图中可知，弹簧10的摆放形式是越往外边越好，弹簧10的摆放形式应根据该建筑物底座8的不同形状，灵活运用。利用大弹簧10可分解大部分纵向袭来的地震波，利用楼底座8的半球形钢板5与大钢球7自由滚动的特性，可以分解绝大部分的横向袭来的地震波。在保证建筑物倾斜角度的情况下，应尽量缩小楼底座与地基2之间的距离，地基2与地平面11的高度差应保证地基之上的锅形凹槽4进不去水、土为标准，以保证大钢球7有永远灵活转动的有效性。当地震波冲击高层建筑物时，建筑物会象一只大船一样在大面积的钢球表面自由晃动，随着地震波的消失，建筑物在自身重心的作用下，和地基之上周围弹簧的弹、拉的共同作用下，建筑物会自动恢复到原始状态。为了楼底座的整体强度，半球体12全部用钢筋水泥浇铸成一个整体，半球形钢板5与半球形体12内的钢筋焊成一体后再浇铸水泥。锅形凹槽4里面的弧形面与半球形体12外面的半球形钢板5的弧形面必须全部与大钢球7同时接触，以确保整座建筑物对地基的压力能够高度均匀分布。