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1、10申请公布号CN102306472A43申请公布日20120104CN102306472ACN102306472A21申请号201010591107X22申请日20101208G09B23/40200601E04B1/9820060171申请人周礼君地址214535江苏省靖江生祠镇红英村红旗22号72发明人周礼君54发明名称地震模拟装置及减震设计57摘要围绕地震、减震，模拟试验，以丰富的理论分析研究为基础，抓住特点，设计出模拟地震装置。装置广泛适用于地震研究、防灾、教学。有关减震设计方案提出将地震波与建筑隔离，在模拟试验中证明方案在理论上是成立的，具有正确性。51INTCL19中华人民共和国。
2、国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页CN102306479A1/1页2模拟地震装置及减震设计是根据地震波破坏规律研制和设计的。模拟装置具有的技术特征是1利用平板模拟大地，通过平板的往复移动获得振动模拟效果。2运用万向滑轮装置模拟出任意方面的振动，提高了传递效率，具有显著的节能效果。3通过粘贴特殊材料增大平板表面的摩擦系数，提高振动对模拟建筑的作用力效果。减震设计的技术特征是4利用球体支撑建筑物基础，球体由地基面支承，起到将地震波与建筑互相隔离的作用。5将地基面的球体支撑部位设计成倾斜度为1左右的锥形凹面，以此获得建筑在非地震条件下，受其它外力作用的自然平衡。权利要求书CN10。
3、2306472ACN102306479A1/2页3地震模拟装置及减震设计0001所属领域地震研究、物理学。0002发明目的；一、为地震研究，尤其是地震减灾研究提供试验工具；二、为应对地震提出新的设计方案；三、为地震知识教学提供教具。0003理论分析之一地震是地壳运动过程中，板块之间因挤压发生断裂而出现的能量释放现象，也称地爆。地震破坏的方式为冲击破坏和共振破坏，其中冲击破坏具有一击即损毁的特征。如果用波的理论解释地震及其破坏规律，可描述为地震波的频率与“挤压断裂再挤压再断裂”过程具有完全的一致性。每次“挤压断裂”都是一次能量的释放，地震波此次携带的能量大小决定于“挤断”所释放能量的多少。能量越。
4、大，产生的振幅越大。地震中心附近的破坏以冲击波破坏为主。外围破坏由地震引发的共振造成。已有的研究发现，建筑物“摆动”的频率范围在100HZ以内，地震持续过程虽无统一确定的频率，但其变化范围也在100HZ以内，这就构成了共振的频率基础。地震发生时，地震波对建筑物以“推波助澜”的方式叠加能量，产生摇摆，直至建筑物累积的能量局部或整体突破其结构的承受能力，造成毁坏。综上所述，地震的实质是一定量“静态”势能进行多次释放，转化为动能的过程。在冲击破坏范围以外，所释放的能量产生一次次振动向外传递。因为大地为固体物质，所以传递振动的效果较好，继而振动与建筑物的“自摆动”产生共振，造成破坏性结果。0004理论。
5、分析之二与其说建筑物在“自摆动”，不如说绝大多数建筑物存在不平衡缺陷。因为建筑物一端附着于地面，相对是固定的，而高端是有“自由度”的。当地面振动时，建筑物基础部分随之振动，而顶部为保持原来的相对静止状态，必然滞后于基础部分的振动而被动地产生摆动。事实证明，地震产生的摆动总能与建筑物的摆动合拍，持续时间越长，造成的共振越剧烈，破坏性越大。并不是所有的建筑物都具有不平衡的弱点塔形建筑，即上小下大的建筑，尤其是“金字塔”就具有良好的自平衡能力。对同等质量的物体而言，重心越低，翻转力矩越大，自平衡能力越强，越稳定。地下建筑具有完全的平衡特征，整体能与地震振动同步，所以这些建筑不会毁于地震。概括起来，建。
6、筑物不平衡且不具有良好的自平衡能力，便成为地震的破坏对象。0005理论分析之三产生共振的重要条件，不仅要有持续振动源和不平衡受振体，在振源和受振体之间还必须有有效传递物。通常的有效传递物都是固体物质。传递物与受振体之间的互相作用力越大，受振体的接受振动效果就越好。这就是水中的船只不怕地震的原因。0006理论分析之四有关模拟地震的研究与试验，采用爆炸方法获得的结果都不成功。即使是核爆炸也仅仅是诱发地震，如同一个骨质本来很疏松的病人，突然摔了一跤，结果发生了骨质。其实地壳早就有潜在的地震可能，已有了一定的挤压能量蓄积其中，说核爆炸直接就能产生地震是不科学的。采用爆炸方法模拟地震不能成功的原因有二1。
7、、在模拟系统内，不能产生持续的振动，除非设计出连续爆炸；2、爆炸的能量分散在整个系统内部，不能给模拟建筑传递足够的能量并产生强烈共振。所以，不论采用什么方式作“震源”，都应考虑能量大小和节能的问题，以确保模拟建筑在良好接收到“震源”能量的同时，“震源”能量少说明书CN102306472ACN102306479A2/2页4有“浪费”在其它方面。0007理论分析之五要减少地震波对建筑物的危害，从内因考虑，应提高建筑物的自平衡能力，使整个系统具有较强阻止振动的性能，也就是阻尼性能。从外因考虑，应当减少建筑与地面的结合力与摩擦力，力求使建筑的存在对地震振动的传递具有最小的阻碍作用。0008简易模拟地震。
8、装置的制造方案1、采用正方形或长方形平板模拟大地；2、在平板底部安装数只万向滑轮，起支撑、平衡、节能、变向作用；3、在平板表面粘贴柔软弹性材料，以增大表面摩擦系数；4、在平板四个侧面各安装一只把手。0009模拟装置的使用方法1、把装置放在水平桌面或地面上；2、在平板上搭载建筑模型，如积木等；3、双手握住任何相邻两个把手朝任意一个自定方向作往复运动，频率为115次/秒；4、往复运动的幅度代表每次释放能量的大小，振幅越大，释放的能量越多。0010在模拟中得到的结论已经试验1、振幅越大，对模拟建筑的摧毁速度越快，反之则慢。振幅相当大时，模拟建筑一振即垮。2、持续振动时间越长，模拟建筑的毁坏程度越大，。
9、反之则小。3、采用一定措施调整模拟建筑与平板表面之间的摩擦系数，同样的建筑，当摩擦系数小时，可延长模拟建筑抵御振动的时间。4、同样质量的模拟建筑，重心越高翻转力矩越小，即自平衡能力越差，越易倒塌。5、平板本身的质量越小，越省力，试验中能量的利用率越高。6、同样体积、造型，质量不同的模拟建筑，质量越轻抗振性能越好。0011减震设计的理论方案采用桩柱基球承设计是提高自平衡能力，减小与地面结合力，降低建筑对地震波阻力三结合的减震方案。在建筑基础与地基面之间用球体隔离，同时，保持球体安置部位的上下基本接触面水平、光滑。0012积极效果在模拟实验中，建筑模型在减震平面上非常安全、平稳，而不在减震平面上的模拟物纷纷垮塌。减震设计发挥作用时，模拟建筑借助球的自平衡能力获得了自身的平衡，表现为球的转动大大削弱了地震波传递过程中建筑物存在的阻力。0013后续研究球承设计好似把建筑变成为停在陆地上的活动“车船”，当遇到非地震条件下的外力时，“车船”是会移动的，所以应另采用技术手段让建筑具有自动保持或恢复原位的平衡能力。通过在球体的上支撑面采取一定的限位措施，以及将下支承面设计成倾斜度为1左右的锥形凹面体即可。正常状态球体位于锥形凹面体底部，如果受到外力作用建筑发生位移，球体产生转动后，把建筑重心抬高，以这种方式平衡外力作用。说明书CN102306472A。