專利名稱：防震房屋及其用途及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本案涉及一種減震的普通低層房屋，也涉及用于防洪及防泥石流的房屋。
背景技術(shù)：
在此重點以抗震為主，現(xiàn)有技術(shù)中，可采用橡膠減震器在9度地震烈度可衰 減60%地震威力，即橡膠減震器在8度地震烈度時才能可靠保證房屋的安全，而在 地震斷裂帶上的背景地震烈度可達11度地震烈度，故抗9度地震烈度還不夠理想， 即使房屋利用廢輪胎減震也需幾千元購買。
在專利申請?zhí)?00810045682.2為《水基或陸基或半浮的房屋》專利的方案中，已 經(jīng)說明了低層抗震房屋有效對抗極限地震的方案，相應(yīng)其低層抗震房屋的成本較 高。遺憾的是,因農(nóng)村及山區(qū)抗震的經(jīng)濟條件差,普通低層房屋如何利用本地資源， 以低成本高效地進行防震仍然是個難題。
已知熱帶雨林中的木結(jié)構(gòu)房屋常固定建于豎立的木地樁上主要是防潮，現(xiàn) 實表朋木地樁因柔韌性及水平彈性而有減震性能，而在大地震中固定建于豎立的 木地樁上的房屋也易損壞。
已知在高地震烈度的地震中，在低層房屋普通地基上，堅固的低層房屋產(chǎn)生下 陷而未垮，主要原因是房屋下是相對松軟的地基，地震的水平波使軟土水平?jīng)_擊房 屋的緩沖而化解了，地震的縱向波沖擊房屋時，因軟土液化而承受不了房屋重量而 被壓縮或排擠開，地震波伴隨房屋下沉,因緩沖而減少縱向波沖擊房屋的力度,但 房屋容易因傾斜而受震損壞。
已知在專利申請《水基或陸基或半浮的房屋》中，陸基的房屋的方案是，房 屋下有下開口浮倉以高出地基的地樁活動支撐，房屋的基腳用于限定地樁位置 而不滑出，房屋可以在地樁上以水平方向滑動，地震時地樁潛在可沉降使房屋減 震，房屋沉降后可用水浮起并可修復(fù)地樁,但陸基房屋的沉降減震能力為9度地震 烈度及以下，其主要原因是由于沉降減震可用總行程僅在0.5—1米范圍的緣故，沉降減震的行程反映房屋的減震能九其下開口浮倉實際是個深槽構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為防震房屋及其用途及其方法，根據(jù)專家說百年內(nèi)房屋最多遇到一次 大地震，故本發(fā)明的目的是，在經(jīng)濟防震的前提下，為平民提供一種可防一次亞極
限地震的低層房屋;本方案除需解決房屋沉降防震的行程小的問題,也要解決防 震房屋大幅度沉降中的動平衡問題，以便應(yīng)對百年難遇一次的大地震，順便同時 實現(xiàn)用于防洪及防泥石流的房屋。
防震房屋及其用途及其方法的方案如下
為保證防震房屋可靠沉降，低層房屋的基腳底部有活動支承的地樁，進而防 震房屋的特征是，房屋座落于(松土的)土臺上，基腳底部有一體的下凹(淺)槽,地樁 豎立活動支承于下凹槽中。一如此，當(dāng)大地震時，水平地震波使房屋的基腳可以 在活動支承的地樁上來回滑動而緩沖減震，縱向地震波使土層及地樁受房屋加 重力順勢沉降而緩沖減震,當(dāng)房屋沉降減震后,將房屋周圍少量泥土刨至土臺下即 可即可正常使用，其中地樁可為防腐的木地樁，防腐的木地樁可用70年，地樁還 可以是木樁.混凝土.塑料.金屬等材料極其結(jié)合。
為保證防震房屋大幅度沉降，在上訴方案的基礎(chǔ)上,防震房屋進一步的特征 是，所訴房屋下的土臺上層有碳渣層。
在上訴及前訴方案的基礎(chǔ)上，為保證房屋大幅度沉降中的動平衡,防震房屋進 一步的特征是，所訴基腳底部的外圍地樁有向內(nèi)的傾斜角。
在上訴所有方案的基礎(chǔ)上，為保證房屋大幅度沉降中的動平衡,防震房屋進 一步的特征是，所訴防震房屋的基腳包含井形的結(jié)構(gòu)。
在所有上訴方案的基礎(chǔ)上，房屋除用于平常使用及防震的用途外，房屋下的 土臺經(jīng)加固后,還用于防洪及防泥石流。很簡單，就是由于房屋位于土臺上而地勢 較高，尤其是將土臺面向洪水及泥石流一側(cè)加固后，自然房屋可以避開洪水及泥 石流的沖擊。
在上訴所有方案的基礎(chǔ)上，防震房屋的方法是,當(dāng)房屋沉降減震后,將房屋周 圍少量泥土刨至土臺下，以便正常使用。當(dāng)震后傾斜時，可將房屋高出的一側(cè)掏空， 以糾正傾斜房屋的平衡。
在上訴方案的基鄉(xiāng)上，防震房屋的方法是，在房屋下挖出坑道，再經(jīng)坑道將房 屋下掏空,最后在掏空房屋下填充碳渣層，以備再次防震。
由于采用在土臺上建地樁沉降防震的房屋,使房屋沉降防震的總行程可達1-2 米，使低層房屋可用于應(yīng)對IO級地震烈度，震后將房屋周圍少量泥土刨至土臺下， 并且防震房屋還可再生。又由于采用碳渣層，以及采用地樁內(nèi)斜，以及采用基腳包 含井形的布局,使房屋在超大地震中可改善動平衡性。又由于打入緊土層的地樁 較淺,故施工簡單。
本案沉降防震的房屋的經(jīng)濟性取決于地樁的成本,以混凝土.塑料或橡膠的結(jié) 合,也可以是混凝土.與木樁的結(jié)合都很經(jīng)濟,即混凝土地樁的上端是柔性材料。例 如混凝土地樁的上端固定了木樁或塑料。
木地樁可以是不成材的樹木,木地樁的來源例如，成材木的末端;病蟲害樹木; 低質(zhì)林木的替換;還有在種植經(jīng)濟木材林時,將小樹種密一點，等半成材經(jīng)濟林長 成時,采伐過密的半成材木以保證健壯經(jīng)濟林的成材，以用于平民防震防災(zāi)，也避 免過密的經(jīng)濟林導(dǎo)致地被植物無法生長，反而切斷生態(tài)鏈。對經(jīng)濟落后地區(qū)而言， 平民義務(wù)種樹及護林即可，使防震成本平民化。對于碳渣，一個火電站就有送不完 的碳渣。
圖l.房屋的局部剖面結(jié)構(gòu)圖
圖2.房屋沉降后的局部剖面結(jié)構(gòu)圖
圖3.地樁支承房屋田形基腳平面的示意圖
圖4.地樁支承房屋井形基腳平面的示意圖
圖5.防震房屋的剖面結(jié)構(gòu)圖
圖6.再生防震房屋剖面結(jié)構(gòu)圖
圖7.防震房屋簡化的平衡支承示意圖


附圖標記
基腳1 房屋6 坑道ll
土臺2 松土層7 樹木12
地樁3 下凹槽8
墻體4 碳渣層9
地板5 緊土層10
具體實施例一
為解決普通房屋有大于1米的沉降減震行程，以便使低層房屋足以應(yīng)對10級
地震烈度，震后又不影響房屋使用性能。采用將有木地樁的沉降減震房屋置于有 碳渣層的土臺上的方案。
如圖1或圖5所示，低層房屋6的位于土臺2上，所訴土臺2上層有很厚的 碳渣層9，下層為土層。房屋6的墻體4下都對應(yīng)有基腳l，基腳1底部有活動支承 的木地樁3，木地樁3有一大半打入土層中，基腳1底部有用于木地樁3限位的下 凹槽8，其下凹槽8為與基腳1 一體的淺槽構(gòu)件，基腳1可由磚-鋼筋混凝土整體 澆鑄而成，即基腳1可包含下圈梁。房屋的內(nèi)側(cè)是地板5，如此木地樁3及土臺2 共同支承房屋,使房屋平時保持靜支承力平衡。為避免房屋的地板5在沉降中受 力過大，地板5下碳渣的厚度明顯大， 一般碳渣層9的厚度應(yīng)在1米范圍內(nèi)，同時 有碳渣層9支承于地板5下以避免地板懸空，土臺2周邊種滿樹木12以護坡。用 于防洪及防泥石流時，除土臺2周邊以水泥做表面加固外，將土臺面向洪水及泥 石流一側(cè)的前方還可設(shè)導(dǎo)流臺，以化解洪水及泥石流的直接沖擊。
土臺2與木地樁3的沉降柔性及沉降行程決定了房屋的減震能力，平時房屋 受靜止支撐力而保持靜止，當(dāng)大地震時，水平地震波使房屋的基腳1可以在活動 支承的木地樁3上來回滑動而緩沖減震,下凹槽8可限制木地樁3的位置而不滑 出,木地樁3受阻時的水平柔性也有緩沖減震性;縱向地震波使土層及地樁3受房 屋加重力順勢沉降而緩沖減震。如圖3為地樁支承房屋田形基腳的示意圖所示， 減震房屋田字形的基腳1下都有地樁3支承保證了減震房屋沉降時的基本穩(wěn)定 性。
由于土臺2與木地樁3是為沉降減震的房屋專設(shè)，避免了以土臺2單獨支承 的不穩(wěn)定性，故充許房屋防震的沉降總行程可達l-2米，水平滑動行程可為0. 5米， 使低層房屋可用于應(yīng)對10級地震烈度,以達到防亞極限地震的目的,如圖2所示, 當(dāng)房屋沉降減震后，房屋還在地面上,將房屋周圍少量泥土刨至土臺下后房屋還 可正常使用,為避免沉降減震時無法逃生，故房屋的樓梯應(yīng)設(shè)在室內(nèi)。其中地樁以 防腐的木地樁為優(yōu)選，防腐的木地樁可用70年。
在上訴方案的基礎(chǔ)上，為保證房屋在地震中的動平衡性，可分別選用的進一
步的三種措施如下
其中之一是，如圖1及如圖5所示，所訴房屋下的土臺2由松到緊而分層，可 包括碳渣層9.松土層7.緊土層10，松土層7是相對緊土層10而言的，木地樁3 只有一半打入緊土層10中;在地震時，沉降的房屋在土臺2由松到緊的分層面自 調(diào)平衡后再繼續(xù)下沉。
其中之二是，如圖4所示,所訴防震房屋的基腳1包含井形的結(jié)構(gòu)，基腳1下 是地樁3;在地震時,傾斜房屋的大部分重心總是集中在井形的基腳上，從而加強 了傾斜房屋的平衡性。
其中之三是，如圖l及如圖5及如圖7所示，所訴基腳底部外圍豎立且活動支 承的地樁有向內(nèi)的傾斜角， 一般地樁3向內(nèi)傾斜30°范圍內(nèi)，并且地樁3支承于 基腳1的內(nèi)側(cè);在地震中房屋傾斜時，基腳1與地樁3增大的夾角導(dǎo)致地基的支 承阻力顯著增加,以仰制房屋的傾斜；又如圖2所示,當(dāng)房屋沉降減震后，地樁3 將因平移而支承于基腳1的外側(cè)。
上訴三種措施也可都選用。
具體實施例二
房屋沉降減震的動平衡性決定了房屋沉降減震的安全性。在生活中我們知道， 騎自行車時,以調(diào)整身體的重心掌握平衡,但運動中的自行車比靜止的自行車容易 掌握平衡；單人翹翹板也是同樣道理;又分析鞭子抽打旋轉(zhuǎn)的陀螺，陀螺可以自身 調(diào)整平衡；多種現(xiàn)象都表明，有支承點的對稱運動體容易消耗與穩(wěn)定運動慣量不 一致的動量,進而運動體在運動中可維持特定的平衡狀態(tài)。借鑒上訴運動體在運 動中容易保持動平衡結(jié)論，本案房屋平衡的原理是，可以將房屋的支承模式設(shè)置 為翹翹板的受力格局，使得房屋的傾斜作用力為輕作用力，在地震中，房屋某一 側(cè)因下沉而傾斜時，就容易以某種陡增阻力糾正房屋一側(cè)的傾斜量。所謂翹翹板 的受力格局，就是前訴在防震房屋下地樁支承的基腳中包含了井形的結(jié)構(gòu)。所謂 某種陡增阻力，就是前訴在防震房屋的基腳底部外圍豎立且活動支承的地樁有向 內(nèi)的傾斜角，在地震中房屋傾斜時，基腳與地樁增大的夾角導(dǎo)致地基的支承阻力 顯著增加， 一般地樁可向內(nèi)傾斜30。范圍。
根據(jù)上訴防震房屋在大地震中的平衡原理的實施例是，在上訴具體實施例一的 基礎(chǔ)上，本實施例采用其三種平衡措施相結(jié)合。結(jié)合圖K圖4、圖5，如圖7為防
震房屋簡化的平衡支承示意圖所示，在房屋下的基腳中包含了井形的結(jié)構(gòu)，基腳1
之間為地板5，井形的基腳下有地樁3支承，土層對房屋的支承暫不考慮。
在大地震中防震房屋受地基阻力一般會穩(wěn)定于某一傾斜角O，除土層)tf湊IS齣 支承分量外，震動中地樁3的支承力n較地表土層更能維持穩(wěn)定，設(shè)房屋危險傾斜 角叫為10° ，房屋下地樁3的傾斜角02為15° ，則下沉基腳la與地樁3a的受 力作用角由15。增大到25° ,地樁3a對基腳la的支承阻力呈函數(shù)性增加;同時房屋 基腳ld翹起一側(cè)對地樁3d的受力作用角由15°減小到5° ，即基腳ld翹起一側(cè) 的地樁3d對基腳ld的支承阻力呈函數(shù)減?。辉诜课葜胁康幕_lb及l(fā)c下豎立 的地樁3b及3c代表了井形基腳的重心受力分布,顯然房屋傾斜一側(cè)的受力總小于 井形基腳的支承力,即井形基腳就是房屋作為翹翹板的重心支點；又因地樁3a及 3d相反的支承阻力變化將能阻止作為翹翹板的房屋繼續(xù)傾斜，當(dāng)又一地震波到來 時，由于傾斜房屋的兩側(cè)為輕作用力，使原下沉一側(cè)由于阻力大而下沉量最小， 房屋翹起一側(cè)伴隨作為翹翹板的井形基腳重心都必將顯著下沉，如此房屋傾斜角0> 必將減小，相對而言防震房屋在地震的震動中糾正了平衡。糾斜后房屋的地樁3 對基腳1的支承力n又恢復(fù)一致。
具體實施例三
為使沉降減震的房屋在震后還能防震，又如圖6為再生防震房屋剖面結(jié)構(gòu) 圖所示，房屋6在沉降減震后，將房屋周圍少量泥土刨至土臺下,以便正常使用。 如防震房屋震后傾斜時，將房屋傾斜而高出的一側(cè)掏空，以糾正房屋的傾斜。
在上訴方案的基礎(chǔ)上，防震房屋再生的方法是，在房屋6下挖出坑道11，再經(jīng) 坑道11將房屋下掏空,最后在掏空房屋下填充碳渣層9，以備再次防震。掏空的深 度決定防震能力，例如當(dāng)房屋自身防7.5級地震烈度，地基掏空0.5米時還可用以 防8.5級地震烈度。由于根據(jù)專家說大地震后百年內(nèi)不會再遇到大地震，再以8.5 級地震烈度設(shè)防已經(jīng)有余了 。
權(quán)利要求
1.低層房屋的基腳底部有活動支承的地樁，進而防震房屋的特征是，房屋座落于土臺上，基腳底部有一體的下凹(淺)槽，地樁豎立活動支承于下凹槽中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l，所訴的防震房屋，其特征是，所訴房屋下的土臺上層有碳渣層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l,所訴的防震房屋，其特征是,所訴基腳底部的外圍地樁有向內(nèi) 的傾斜角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2，所訴的防震房屋,其特征是，所訴基腳底部的外圍地樁有向 內(nèi)的傾斜角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項，所訴的防震房屋，其特征是，所訴防震房屋的基腳 包含井形的結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項，所訴的防震房屋,其特征是，所訴防震房屋的地樁 是混凝土地樁的上端有柔性材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6,所訴的防震房屋,其特征是，所訴防震房屋的地樁是混凝土 地樁的上端固定了木樁或塑料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項,房屋除用于平常使用及防震的用途外，房屋下的 土臺經(jīng)加固后，還用于防洪及防泥石流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項,所訴防震房屋的方法是,當(dāng)房屋沉降減震后，將房 屋周圍少量泥土刨至土臺下，以便正常使用。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9,所訴的防震房屋的方、法是，在房屋下挖出坑道，再經(jīng)坑道將 房屋下掏空，最后在掏空房屋下填充碳渣，以備再次防震。
全文摘要
目前不缺有效對抗極限地震的低層房屋，因而平民需要經(jīng)濟可防一次亞極限地震的低層房屋；根據(jù)專家說百年內(nèi)房屋最多遇到一次大地震，故本方案是，低層防震房屋位于土臺上，基腳底部有用于地樁限位的內(nèi)凹淺槽，房屋的基腳底部有活動支承的地樁，房屋下的土臺上層有碳渣層。房屋沉降防震的總行程可達1-2米，又由于外圍地樁有向內(nèi)的傾斜角，使大地震中房屋可保持動平衡，以便應(yīng)對百年難遇一次的大地震，順便加固的土臺可用于防洪及防泥石流的房屋。震后將房屋周圍少量泥土刨至土臺下即可正常使用，并可使防震房屋再生；又由于打入緊土層的木地樁較淺，故施工簡單；地樁可以是木樁、混凝土、塑料、金屬等材料及其結(jié)合，因而很經(jīng)濟。
文檔編號E04H9/14GK101343956SQ20081004591
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者(請求不公開姓名) 申請人:劉吉彬