[發(fā)明專利]利用掩埋的共振柱的地震波防塵壁

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280058378.6
• 申請(qǐng)日: 2012-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104321494A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金相勛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 木浦海洋大學(xué)產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)
• 主分類號(hào): E04H9/02
• 分類號(hào): E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及一種用于保護(hù)建筑物免受地震影響的抗震裝置，更具體地涉及一種用于保護(hù)抗震屏障或者地震陰影區(qū)之外的建筑物的技術(shù)，這種技術(shù)通過(guò)在建筑物之外掩埋多根共振柱從而用作抗震屏障或者地震陰影區(qū)來(lái)阻止地震波的傳播，而不是在建筑物本身中安裝抗震裝置。?

背景技術(shù)

地震是不可避免的典型自然災(zāi)害中的一種，并且對(duì)財(cái)產(chǎn)，最重要的是對(duì)那些居住在地震帶或地震帶附近的居民造成威脅。為了減少地震所引發(fā)的破壞，已經(jīng)進(jìn)行了許多關(guān)于建筑物抗震設(shè)計(jì)(包括早期地震警告系統(tǒng))的研究。因此，相當(dāng)有效地防止了居住在地震帶或地震帶附近的居民受到地震影響。?

然而，每年全世界仍然有成千上萬(wàn)的人在地震中死亡或受傷。近年來(lái)于2011年3月11日發(fā)生在日本本州島仙臺(tái)的東海岸的地震說(shuō)明了無(wú)論抗震設(shè)計(jì)如何優(yōu)秀，建筑物永遠(yuǎn)不會(huì)是安全而不受地震危險(xiǎn)的影響的。?

現(xiàn)有的抗震構(gòu)造方法是在最初建造建筑物時(shí)針對(duì)建筑物本身采用諸如抗震、隔震和減震等的抗震技術(shù)。然而，這些抗震構(gòu)造方法應(yīng)向每個(gè)建筑物單獨(dú)提供，因此成本很高。因此，應(yīng)該提供一種獨(dú)立的方法，該方法能夠保護(hù)建筑群或者明顯改善甚至針對(duì)之前建造的建筑物的抗震保護(hù)。?

本發(fā)明涉及一種降低地震破壞的方法，這種方法基于完全區(qū)別于現(xiàn)有的傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)的新穎設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有方法是在地震波到達(dá)建筑物之后對(duì)每個(gè)建筑物進(jìn)行獨(dú)立保護(hù)的點(diǎn)保護(hù)，而本發(fā)明的方法是區(qū)域保護(hù)方法，該方法在地震波到達(dá)一個(gè)或多個(gè)建筑物之前提前中斷地震波并且保護(hù)一片區(qū)域。為此，對(duì)應(yīng)于地震波頻率的共振柱被掩埋在地震波路徑上。這種結(jié)構(gòu)在地震波經(jīng)過(guò)共振柱時(shí)吸收地震波并且防止較強(qiáng)的地震波到達(dá)建筑物。本發(fā)明的這種效果在于利用近年來(lái)學(xué)術(shù)界所積極研究的聲學(xué)材料的原理。?

地震波從根本上來(lái)說(shuō)是一種聲波。在所有聲波經(jīng)過(guò)共振柱之后，接近共振頻率的?聲波被吸收，并且不能經(jīng)過(guò)這些結(jié)構(gòu)。該原理來(lái)自聲學(xué)材料。然而，至今還沒(méi)有將聲學(xué)材料原理應(yīng)用于防止地震破壞的技術(shù)的示例。?

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題?

現(xiàn)有的抗震設(shè)計(jì)保護(hù)建筑物本身。這種設(shè)計(jì)與建筑物的基本結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，并且因此在將抗震設(shè)計(jì)應(yīng)用于之前建造的建筑物以提高其抗震性時(shí)產(chǎn)生很多費(fèi)用。特別是，一旦諸如原子能發(fā)電廠或鋼廠的現(xiàn)有建筑完工并投入使用，則很難改變抗震設(shè)計(jì)來(lái)提高其抗震性。?

因此，本發(fā)明已經(jīng)考慮了相關(guān)領(lǐng)域中的上述問(wèn)題，并且擬通過(guò)在建筑物周圍掩埋共振柱的方式來(lái)安裝抗振動(dòng)屏障，并且共同保護(hù)所有建筑物，在這些建筑物周圍埋有能夠在地震波到達(dá)建筑物之前減弱地震波的抗震屏障。?

技術(shù)方案?

本發(fā)明提供了一種通過(guò)將多根共振柱(100)掩埋和堆積在地下而形成的抗震屏障(150)，其中每個(gè)共振柱被平面的屏障部分(1)或彎曲的屏障部分(2)封閉以形成內(nèi)部腔體，并且平面的屏障部分或彎曲的屏障部分中的至少一者具有至少一個(gè)用于從腔體外部與腔體連通的貫通部分(10)?？拐鹌琳系男螤羁梢允菆A形、半圓形和桿形等，并且與待被保護(hù)的區(qū)域匹配。?

共振柱將電氣工程的電感電容LC振蕩器實(shí)施成機(jī)械工程的電感電容振蕩器。地震波的能量穿過(guò)共振柱前進(jìn)，并且被轉(zhuǎn)化成聲能和熱能。因此，當(dāng)?shù)卣鸩ń?jīng)過(guò)多根共振柱時(shí)，地震波的震級(jí)突然以指數(shù)方式減少。?

隨著地震屏障的寬度增加，增加了地震波的震級(jí)的減少程度。當(dāng)?shù)卣鸩ǖ恼癫ㄔ诶钕Ｌ亓勘淼幕A(chǔ)上被認(rèn)定為3級(jí)時(shí)，地震屏障的寬度應(yīng)該如方程10所示，近似于地震波的波長(zhǎng)。地震波的波長(zhǎng)不是恒定的，但通常可以被近似為100m。?

根據(jù)地震屏障的長(zhǎng)度來(lái)確定共振柱的數(shù)量。如圖8中所示，發(fā)生了衍射現(xiàn)象，其中地震波在地震屏障的一個(gè)端部處發(fā)生彎曲。因此，當(dāng)?shù)卣鹌琳系拈L(zhǎng)度應(yīng)該比地震波的波長(zhǎng)還要長(zhǎng)時(shí)，加寬了受保護(hù)的區(qū)域。?

共振柱(100)可以具有圓柱形狀、六面體形狀、八面體形狀或球形形狀。共振?柱的共振頻率與地震波的共振頻率相匹配，并且通過(guò)三個(gè)因素來(lái)確定，即共振柱的內(nèi)部體積、共振柱的入口的貫通部分的面積和貫通部分的長(zhǎng)度，而與共振柱的形狀無(wú)關(guān)。隨著入口的面積變得更大，內(nèi)部體積變得更小，并且貫通部分的長(zhǎng)度變得更短，高頻率被阻隔。當(dāng)存在多個(gè)貫通部分時(shí)，共振柱遵循電路的串聯(lián)和并聯(lián)連接的組合方式。?

當(dāng)共振柱如圖5和圖6所示，以4排4列的方式進(jìn)行掩埋和堆放時(shí)，內(nèi)部的空的空間用作電容器，并且因此無(wú)論共振柱的形狀如何都應(yīng)該是空的。每個(gè)共振柱的貫通部分朝向該空的空間開(kāi)孔，并且因此共振柱借助于貫通部分互連。?