專利名稱：一種減震空腔樓蓋板的制作方法
一種減震空腔樓蓋板技術領域
本發明屬于建筑結構技術領域，具體為一種具有減震功能的空腔樓蓋板。
技術背景
近年來，地震頻發，造成巨大的人員傷亡和財產損失。在2008年的汶川地震中，確認有69197人遇難，而直接經濟損失達8451億人民幣。在大多數地震中，造成大規模傷亡的并非地震本身，而是由地震引起的房屋倒塌。因此，加強建筑本身的抗震性能和采取適當的隔震、減震措施，對減少地震帶來的損失具有非常重要的意義。
傳統抗震設計通過適當選擇塑性鉸位置和設計細部構造確保結構抗震性能，其本質是通過增強結構本身的抗震性能(強度，剛度，延性)來抵御地震作用。但是，傳統抗震設計不僅因為材料用量過大而導致經濟性較差，也由于其利用結構本身進行抗震，很可能導致結構破壞，故安全性和適應性都不能得到有效地保證。因此，相對于傳統抗震手段，利用結構減振控制的方法增加建筑結構的阻尼、耗散結構的能量來達到減少結構地震反應的方法有相對低廉的成本、性能也較好，有更好的應用價值。如在1994年發生的加州北嶺地震中，一些利用橡膠支座隔震的房屋就因此經受住了地震的破壞，這是結構減振控制方法的一次成功的應用。
結構減振控制分為被動控制、主動控制和半主動控制等方法。相對而言，被動控制以其成本低，施工技術方便，可靠性強、無需外加能源以及易于維護等特點而得到了相當廣泛的應用。而被動控制又可分為基礎隔震、耗能減震和吸能減震三類。2003年1月21日， 墨西哥沿海地區發生7. 6級大地震，超過13000幢居民建筑以及600幢商業建筑受到破壞。 其中，超過2700個建筑被完全毀壞，然而，高達31層的Torre Mayor大樓卻由于大量液體阻尼器的應用而使得大樓的結構反應控制在彈性范圍之內，保護了大樓主體未遭受地震的破壞。這是被動控制方法在建筑抗震中的相當成功的一次應用。
結構被動控制方法是指在外加控制裝置后無需再外加能源進行控制，及控制力是因為控制裝置隨結構一起運動而被動產生的。其通過減震、隔震裝置來阻隔和消耗結構的振動能量。
耗能減震技術是把結構物中的支撐、剪力墻等構件設計成耗能部件或在結構物的節點或連接處裝設阻尼器。在風載或小震作用下，耗能桿件和阻尼器處于彈性狀態，在強烈地震作用下，耗能桿件或阻尼器率先進入非彈性狀態，大量耗散輸入結構的地震能量，使主體結構避免進入明顯非彈性狀態，從而保護主體結構在強震中免遭損壞。常用的耗能阻尼裝置包括粘彈性阻尼器、摩擦耗能阻尼器、金屬阻尼器、調諧質量阻尼器和調諧液動阻尼器寸。
調諧質量阻尼器(TMD)和調諧液動阻尼器(TLD)是利用二次系統吸引主體結構的振動能量而使主體結構減振的方法。例如在TLD系統中，在阻尼器內部液體的固有晃動頻率與結構固有頻率相一致時，便可以通過阻尼器內部液體的晃動耗散結構震動的能量，達到減震的效果；在TMD系統中，是依靠附加活動質量與結構之間的非完全彈性碰撞達到交換動量耗散動能，進而減少結構地震反應的技術。例如臺北101大廈，位于88-92層的直徑達5. 5米、重達730噸的巨形球狀物就是一個超級TMD。它既保證了這棟超高層建筑在日常風載作用下居住者的舒適性，也是一個超級減震裝置。不過，單一的被動控制方法在處理強震、高層建筑和大跨結構等問題上的效果仍然有很多的不足，因此基于振動控制裝置本身性能的抗震設計方法，提高被動控制方法在不同環境下的適應性問題仍然有待于進行進一步地深入研究。無論是TMD還是TLD，都是體量碩大，施工困難，維護困難，造價昂貴，且這類阻尼器的設置都比較集中，影響建筑物的使用功能。它是能減少或緩解遠震水平沖擊力帶來的結構破壞，卻很難減少或緩解對近震或震中由下而上的沖擊力帶來的結構破壞。因此，發明一種不需集中設置，也不影響建筑物使用功能，施工安裝方便，免維護的新型阻尼器成為急需，且是這種阻尼器無論是發生遠震、近震或者即令位于震中也都能起到減震作用。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有減震功能的新型空腔樓蓋板。本發明是通過以下方法實現發明的目的的一種減震空腔樓蓋板，其特征在于所述的減震空腔樓蓋板包括樓蓋板、預置于樓蓋板內的至少一個空腔和預置于空腔內的至少一個減震體。一塊樓蓋板內可以設置多個空腔，一個空腔內也可以設置多個減震體，這樣就可以實現在地震作用來臨時由于減震體與建筑物之間產生相對位移而不與建筑物發生共振，既耗散了一部分地震的能量，又減少了地震對建筑物的破壞作用，從而實現了不需要在建筑物之外附加影響建筑物使用功能的附加減震裝置來減震的目的。通過空腔樓蓋板內部空心空間的開發利用彌補了傳統調諧阻尼器的不足。本發明的特征還在于所述樓蓋板為輕鋼結構、型鋼結構、鋼筋混凝土結構、預應力結構、木結構或者膜結構中的一種或者及其組合。本發明的減震空腔樓蓋板適合于不同結構形式的樓蓋板，應用范圍寬廣。本發明的特征還在于所述樓蓋板內預置有空腔，所述空腔位于樓蓋板的底部、中部、上部或貫穿全部。空腔位于樓蓋板的具體什么部位，是設計采用的空腔樓蓋工藝而定， 均不影響在其內部設置減震體。本發明的特征還在于所述樓蓋板內預置有空腔，所述空腔的外壁材料是水泥砂漿制品、混凝土制品、塑料制品、木制品、金屬制品、高注合金制品中的一種，或者及其組合。但采用特殊工藝(如抽芯式成孔)形成樓蓋板內的空腔時其外壁材料就是樓蓋板材料本身。本發明的特征還在于所述預置于空腔內的減震體是可以移動的。這樣，在地震來臨時減震體的往復移動就起到減震的作用。本發明的特征還在于所述預置于空腔內的減震體是球形的或者是底下有弧面的其他型體。球形的減震體可以隨機移動，不會因為地震力的反向而影響減震的效果，這類減震體尤其適用于靠自重唯一改變來減震的調諧質量阻尼器(TMD)；底下有弧面的其他型體同時適用于調諧質量阻尼器(TMD)和調諧液動阻尼器(TLD)，因為這類底下有弧面的其他異型體既可以在地震來臨是晃動改變質心即TMD，也可以在該異形體內盛有液體做成TLD。
本發明的特征還在于所述預置于空腔內的減震體是盛有液體的空心容器；或所述減震體內的液體的體積小于減震體的容積。沒有盛滿液體的減震體才可以在地震來臨時晃動，從而起到減震的作用。
本發明的特征還在于所述減震體上設置有連接件與空腔或/和樓蓋板相連接；或所述連接件為可伸縮的彈性物、帶狀物或鏈狀物。該連接件的作用是使地震時減震體不至于位移太大，或對樓蓋板的沖擊力太大，造成樓蓋板內部的破壞；同時也起到幫助減震體復位的作用。不同的連接件視減震體的質量大小和建筑物的抗震性能要求而定，靈活選擇。
本發明的特征還在于所述預置于空腔的外壁由抗滲漏的材料密閉圍合而成，所述減震體是液體，且所述液體的體積小于空腔的容積。對于自身防滲性能好又具有一定強度的空腔，其內部本身就是一個容器，所以也適合直接盛裝液體，做成樓蓋內的TMD。
本發明的特征還在于所述預置于空腔內的減震體的比重大于所述樓蓋板的比重， 這樣的減震效果更明顯。
本發明的特征還在于所述預置于空腔內的減震體至少有兩個的比重、體積或重量在同一樓層中至少有一項是不相同的。不同的比重方便減震體采用不同的材質，不同的體積適合于不同大小的空腔，不同的重量視不同的建筑部位對不同的地震作用力而選擇使用。這種因地制宜的多種靈活選擇方式，更有利于降低減震措施的造價。
本發明的特征還在于所述預置于空腔內的減震體至少有兩個的比重、體積或重量在不同的樓層中至少有一項是不相同的。在不同的樓層中采用不同的減震體，要視地震作用力在不同樓層之間的差別而定。在不同的樓層中設置同樣的減震體，盡管簡便易行，但卻不一定符合地震作用力的分布狀況，造成有些樓層過度設置減震設置的浪費。因此，在不同的樓層中設置不同的減震體更符合減震的規律，也更有利于降低減震措施的造價。
值得特別說明的是，即使是采用本發明減震設置的建筑物，也不是每一層樓蓋板都需要設計成帶減震體的空腔樓蓋板，而是只在抗震力較大和抗震破壞可能比較嚴重的一個或者幾個樓層的樓蓋板中設置，具體視計算和設計而定。
本發明改變了現有技術在建筑中設置減震阻尼器的方法，提出了一套全新的建筑減震思路，與現有技術相比，顯見的有益效果在于一是不影響建筑物功能使用。比較現有技術中采用集中設置、體量碩大的阻尼器，本發明不需集中設置阻尼器，在設計建筑時就無須規劃專門區域，因而不影響建筑物功能的使用；二是易于施工。傳統方法由于阻尼器體量大而造成施工困難，而本發明中阻尼器體量小，可在現場分散設置、同步施工，或者直接在生產預制空腔件時預設其中，施工安裝方便快捷；三是經濟成本低。集中式阻尼器造價高、 施工成本高、后期維護費用高，而本發明造價低、施工成本低、無需維護。四是減震效能更優。現有技術中阻尼器質量集中，而本發明中阻尼器質量分散，無論是遠震還是近震或處于震中都能發揮較好的減震作用。


圖1為本發明結構示意圖2為本發明實施例結構示意圖，圖中空腔2位于樓蓋板1的上部；
圖3為本發明實施例結構示意圖，圖中空腔2位于樓蓋板1的底部；
圖4為本發明實施例結構示意圖，圖中空腔2貫穿樓蓋板1設置；
圖5為本發明實施例結構示意圖，圖中采用抽芯法形成空腔2 ；圖6為本發明實施例結構示意圖，圖中減震體3為盛有液體4的空心容器；圖7為本發明實施例結構示意圖，圖中彈性物6作為連接件5將減震體3連接在空腔2上；圖8為本發明實施例結構示意圖，圖中帶狀物7作為連接件5將減震體3連接在空腔2上；圖9為本發明實施例結構示意圖，圖中鏈狀物8作為連接件5將減震體3連接在空腔2上；圖10為本發明實施例結構示意圖，圖中連接件5連接在樓蓋板1上；圖11為本發明實施例結構示意圖，圖中減震體3直接就是液體4。各附圖中1-樓蓋板，2-空腔，3-減震體，4-液體，5-連接件，6_彈性物，7_帶狀物，8-鏈狀物。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進一步說明在各附圖中，編號相同的，其說明相同。圖中 1為樓蓋板，2為空腔，3為減震體，4為液體，5為連接件，6為彈性物，7為帶狀物，8為鏈狀物。如附圖所示一種減震空腔樓蓋板，其特征在于所述的減震空腔樓蓋板包括樓蓋板 1、預置于樓蓋板1內的至少一個空腔2和預置于空腔2內的至少一個減震體3。圖1為本發明的基本結構示意圖，其中樓蓋板1內部均勻設置多個空腔2，每個空腔2內設置有減震體3。本發明的特征還在于所述樓蓋板1內預置有空腔2，所述空腔2位于樓蓋板1的底部、中部、上部或貫穿全部。圖1所示實施例中，空腔2位于樓蓋板1的中部；圖2所示實施例中，空腔2位于樓蓋板1的上部；圖3所示實施例中，空腔2位于樓蓋板1的底部；圖4 所示實施例中，空腔2垂直貫穿樓蓋板1。空腔2設置部位根據結構力學設計要求來確定。本發明的特征還在于所述樓蓋板1內預置有空腔2，所述空腔2的外壁材料是水泥砂漿制品、混凝土制品、塑料制品、木制品、金屬制品、高注合金制品中的一種，或者及其組合。要說明的是如圖5所示實施例中，樓蓋板1采用抽內芯脫模形成空腔2，此工藝形成的空腔2其外壁材料是樓蓋板1材料本身。本發明的特征還在于所述預置于空腔2內的減震體3是可以移動的。本發明的特征還在于所述預置于空腔2內的減震體3是球形的或者是底下有弧面的其他型體。如圖1、2、3、4、5所示實施例，減震體3呈球體狀，其體積小于空腔2的容積。 地震中樓體晃擺，減震體3相對空腔2做隨機移動，形成阻尼效應，從而起到減震作用。本發明的特征還在于所述預置于空腔2內的減震體3是盛有液體4的空心容器； 或所述減震體3內的液體4的體積小于減震體3的容積。如圖6所示實施例，減震體3盛有液體4，液體4的體積小于減震體3的容積。地震時，液體4在減震體3中晃蕩，減震體3 隨機移動而產生阻尼效應。本發明的特征還在于所述減震體3上設置有連接件5與空腔2或/和樓蓋板1相連接；或所述連接件5為可伸縮的彈性物6、帶狀物7或鏈狀物8。
如圖7所示實施例中，彈性物6作為連接件5將減震體3和空腔2連接，例中彈性物6可以是剛性彈簧。地震時，減震體3往復擺動形成阻尼。
如圖8所示實施例中減震體3兩側通過帶狀物7連接到空腔2的側壁上，地震發生時，減震體3受帶狀物7牽制，其移動位移不會過大，這樣就能避免減震體3沖擊樓蓋板 1而造成內部損毀。
如圖9所示實施例中，減震體3通過鏈狀物8與空腔2連接，其作用和圖8實施例中帶狀物7相同。
圖10則為連接件5連接在樓蓋板1的實施例，例中圍合空腔2的外壁底端開放， 呈倒扣的盆狀，連接件5直接與樓蓋板1相連，而不是與空腔2的外壁相連，此種設置方法的特點是錨固更有力；與它相比，連接于空腔2外壁的設置方法對空腔2外壁的厚度、強度有較高要求。
本發明的特征還在于所述預置于空腔2的外壁由抗滲漏的材料密閉圍合而成，所述減震體3是液體4，且所述液體4的體積小于空腔2的容積。如圖11所示實施例，地震來臨時，液體4在空腔2中晃動，其阻尼效應能有效耗散結構振動的能量，從而達到減震目的。
以上列舉的實施例為講述所用，具體實施中不受列舉示例所限。
權利要求
1.一種減震空腔樓蓋板，其特征在于所述的減震空腔樓蓋板包括樓蓋板(1)、預置于樓蓋板(1)內的至少一個空腔(2)和預置于空腔O)內的至少一個減震體(3)。
2.根據權利要求1所述的減震空腔樓蓋板，其特征在于所述樓蓋板(1)為輕鋼結構、型鋼結構、鋼筋混凝土結構、預應力結構、木結構或者膜結構中的一種或者及其組合。
3.根據權利要求1所述的減震空腔樓蓋板，其特征在于所述樓蓋板(1)內預置有空腔 O)，所述空腔(2)位于樓蓋板(1)的底部、中部、上部或貫穿全部。
4.根據權利要求1、2或3所述的減震空腔樓蓋板，其特征在于所述樓蓋板(1)內預置有空腔O)，所述空腔O)的外壁材料是水泥砂漿制品、混凝土制品、塑料制品、木制品、金屬制品、高注合金制品中的一種，或者及其組合。
5.根據權利要求1、2或3所述的減震空腔樓蓋板，其特征在于所述預置于空腔O)內的減震體(3)是可以移動的。
6.根據權利要求1所述的減震空腔樓蓋板，其特征在于所述預置于空腔O)內的減震體(3)是球形的或者是底下有弧面的其他型體。
7.根據權利要求1所述的減震空腔樓蓋板，其特征在于所述預置于空腔O)內的減震體(3)是盛有液體(4)的空心容器；或所述減震體C3)內的液體(4)的體積小于減震體(3) 的容積。
8.根據權利要求1、6或7所述的減震空腔樓蓋板，其特征在于所述減震體C3)上設置有連接件( 與空腔( 或/和樓蓋板(1)相連接；或所述連接件( 為可伸縮的彈性物 (6)、帶狀物(7)或鏈狀物(8)。
9.根據權利要求1所述的減震空腔樓蓋板，其特征在于所述預置于空腔O)的外壁由抗滲漏的材料密閉圍合而成，所述減震體C3)是液體G)，且所述液體(4)的體積小于空腔 O)的容積。
10.根據權利要求1所述的減震空腔樓蓋板，其特征在于所述預置于空腔(2)內的減震體⑶的比重大于所述樓蓋板⑴的比重。
11.根據權利要求1所述的減震空腔樓蓋板，其特征在于所述預置于空腔(2)內的減震體(3)至少有兩個的比重、體積或重量在同一樓層中至少有一項是不相同的。
12.根據權利要求1所述的減震空腔樓蓋板，其特征在于所述預置于空腔(2)內的減震體(3)至少有兩個的比重、體積或重量在不同的樓層中至少有一項是不相同的。
全文摘要
一種減震空腔樓蓋板，其特征在于所述的減震空腔樓蓋板包括樓蓋板(1)、預置于樓蓋板(1)內的至少一個空腔(2)和預置于空腔(2)內的至少一個減震體(3)。本發明將阻尼器分散布點設置在樓蓋板內的空腔中，其最大益處是減震防災而不影響建筑物功能的使用，同時具有造價低廉、施工容易、免維護等優點。本發明對于遠震、近震即令處于震中皆能發揮較好的減震作用。
文檔編號E04B1/98GK102493584SQ201110367210
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者傅禮銘 申請人:傅禮銘