1、1河南省建设科学技术进步奖推荐书（技术发明 2014 年度）一、 项目基本情况行业评审组： 编号： 推荐等级：项目名称 建筑物智能隔震减震防震装置抗震新技术 主要完成人 张德新 主要完成单位 新乡市红旗区德新防震技术服务有限公司 科技成果登记号 第 817580 号及第1075235 号 推荐单位 新乡市建设委员会 项目密级 非密1 土木建筑工程 代码 560 学科分类名 称 2 力学 代码 130 所属国民经济行 业 房屋建筑业 代码 4700任务来源 建筑物智能抗震 具体计划、基金名称和编号（限 300 字）：1、 自筹资金 100 万2、 争取贷款 100 万3、 实现中国建筑抗震智能化
2、的道路授权发明专利（件） 2 件 授权的其他知识产权（件） 项目起止时间 起始： 2004 年 06 月 28 日 完成： 2012 年 11 月 07 日河南省科学技术奖励工作办公室制2二、项目简介建筑物体智能隔震减震防震装置抗震新技术最基本的宗旨概述：就是要想方设法在地震发生时，即可主动打开运动剪切阻尼板，快速递增阻尼能力，通过对建筑物体实施隔震减震和以增大对地震所释放能量的吸收和消能量，快速增强建筑物体顶端的平衡力量，从而达到建筑物体减轻倾斜晃动、避免共振现象发生、减少地震损害的目的。这是建筑物体智能隔震减震防震装置抗震新技术区别于传统抗震技术的根本所在。其主要特征：建筑物体智能隔震减震
3、防震装置抗震新技术是将地震看作一种能量的释放过程，通过主动打开该装置的运动剪切阻尼板进行能量吸收与能量消耗，从而减弱建筑物体受到横向震动剪切力的破坏；通过阻尼柱胀套发生变形及橡胶垫层发生变形进行能量抵消与能量吸收，从而减弱建筑物体受到竖向冲击力的破坏；通过建筑物体顶端橡胶钢复合簧发生变形快速产生反作用力，从而减弱建筑物体的倾斜力度与增强建筑物体（各方向）的自控平衡能力，主动抗震，从而减轻地震对建筑物体的破坏。而传统的抗震方法只是将地震看作是一种力的作用，通过增强建筑物体的刚度和强度实行被动抗震，效果并不理想。其参照原理：智能隔震减震防震装置抗震技术的新思路，就是利用人体的骨骼关节、神经、大脑系
4、统关系与构造平衡原理，研制开发出的一种装置神奇的安装在建筑物体内。使之在地震发生时，能全自动产生神奇功能保护该建筑物体不被摧毁。3三、主要技术发明引言：近年来,地震由于破坏性大又难以及时预报，成为主要自然灾害之一。当前世界各国把建筑物防震研究作为一项重大课题。然而现有建筑物的防震主要是在提高建筑物抗震强度上做研究，这种抗震结构成本高且抗震性能有限。本文归纳总结 2 套方案对建筑物智能抗震相关问题进行分析探讨方案 A 及方案 B.关键词 ：智能抗震；智能隔震减震；运动剪切阻尼板；阻尼柱；阻尼柱胀套；橡胶垫层；橡胶钢复合簧；反作用力；1、 建筑物智能抗震结构示意与工作原理：方案 A:（本技术领域：
5、适用于建筑物横向剪切破坏问题的解决方案，纵向破坏因小暂不考虑，又称为：单方位抗震防御体系） a、运动剪切阻尼装置：如下图 1、2 结构示意，该装置由下阻尼钢板 5 与上阻尼钢板6 的光平面叠加组合而成，在柔性钢筋 8 或活动钢索 9 通过之处预留上下小（使柔性钢筋或活动钢索通过）而中间大的腰鼓型圆柱体空洞 17，该装置的下阻尼钢板 5 锚固在下支撑体 4 的上端面（下支撑体 4 的水平截面积大于上支撑体 7 的水平截面积，确保上支撑体7 在运动过程中不悬空），该装置的上阻尼钢板 6 锚固在建筑物上支撑体 7 的下端面，竖向柔性钢筋 8 并不断开(柔性钢筋 8 在该装置内部的腰鼓型圆柱体空洞 1
6、7 做 S 弯曲确保建筑物体移动正常)，地震发生时，横向的冲击力使上阻尼板 6 与下阻尼板 5 主动剪切打开4进行能量吸收和消耗，从而减弱了上支撑体 7（建筑物体）横向的剪切破坏强度。同时上支撑体 7 自身产生的惯性使该装置的下阻尼钢板 5 与上阻尼钢板 6 主动打开进行能量吸收与消耗，从而减弱了上支撑体 7（建筑物体）横向的剪切破坏强度。（此平面位置的摩擦系数在整个建筑物体中确保最小值。）b、缓冲平衡装置：如图 1、2 结构示意，在建筑物的顶端放置支撑钢板 10 与橡胶钢簧复合体 11 后，在橡胶钢簧复合体 11 的中心空洞内放入中空外螺纹钢柱体 13（注意保持二者之间的空隙位置，确保橡胶钢
7、簧复合体 11 在受压形变时中空外螺纹钢柱体 13 上下运动的正常工作），在中空外螺纹钢柱体 13 的中心空洞内向下穿入活动钢索 9，活动钢索 9 向下通过上支撑体 7 的预留孔洞 16、运动剪切阻尼装置中心的腰鼓型圆柱体孔洞 17、再通过下支撑体 4 的预留空洞与下支撑体 4及基础 1 锚固连接 2，在橡胶钢簧复合体 11 的上面、中空外螺纹钢柱体 13 的外围套上上压钢板 12，活动钢索 9 的最上方与中空外螺纹钢柱体 13 的顶端锚固连接 15，在中空外螺纹钢柱体 13 上拧上大型螺母 14，使中空外螺纹钢柱体 13 在橡胶钢簧复合体 11 的支撑下腾空而起。地震发生时，由于地面 3 与
8、基础 1 横向的运动冲击力，使上阻尼钢板 6 与下阻尼钢板 5 主动打开剪切，使此位置段的活动钢索 9 发生形变，由于活动钢索 9 的形变牵引作用，上压钢板 12 与支撑钢板 10 之间的间距变小，上压钢板 12 与支撑钢板 10 之间设置的橡胶钢簧复合体 11 通过发生变形产生反作用力，从而递增了上阻尼钢板 6 与下阻尼钢板 5 之间的阻尼力量，更进一步减缓了上支撑体 7 横向剪切的破坏强度。同时上支撑体 7 由于自身的惯性向左方倾斜时，其顶端的橡胶钢复合体 11 即刻发生形变产生反作用力来阻5止其向左方倾斜，起到了平衡杠杠的作用，并且能阻止共振现象的发生，从而达到整个建筑物震而不倒之目的。
9、下图 1 为建筑物体平衡状态时的结构示意：（5 为下阻尼钢板；6 为上阻尼钢板；17 为腰鼓型圆柱体空洞；9 为活动的钢索；11 为橡胶钢簧复合体；12 为上压钢板；8 为柔性钢筋；16 为预留空洞；2 为基础锚固连接；15 为顶端锚固连接；13 为中空外螺纹钢柱体；14 为大型螺母；10 为支撑钢板；7 为上支撑体；18 为锚固钢筋；4为下支撑体；3 为地面；1 为基础；）下图 2 为建筑物体运动状态时的结构示意；下图 3 为建筑物体运动状态时的结构示意；6方案 B：（本技术领域：适用建筑物横向剪切破坏及竖向震动剪切破坏有关问题的解决方案。 又称为：多方位立体抗震防御体系）a.如下图 1、2
10、、3、4、5、结构示意：在运动剪切上阻尼钢板7（以下简称上阻尼板）和下钢板 4 之间增设了运动剪切中阻尼钢板6（以下简称中阻尼板），上阻尼板 7 锚固在上支撑体 12（建筑物体）的下端面，下钢板 4 锚固在下支撑体 3 的上端面，上阻尼板与中阻尼板紧配滑动连接后，在钢索 8 与活动钢索 9 通过处组合成上下小（使钢索顺利通过）而中间大的腰鼓型圆锥体孔洞。在中阻尼板 6 与下钢板板 4 之间设置橡胶垫层 5 与（上段粗下段细的钢柱体，且上段粗的梯形圆锥体应满足插入中阻尼板台阶孔洞上部的细孔洞内）阻尼柱 13 以及（中空为上小下大的圆锥体梯形）胀套 19，在中阻尼板 6（阻尼柱 13 对应处）预留
11、上段细而下段粗的直圆形台阶7孔洞 18。阻尼柱 13 与其上部的胀套 19 紧配合后置入中阻尼板 6 下段粗的台阶孔洞内，且胀套 19 的上端面与中阻尼板 6 下段粗的台阶孔洞的上端面相接触，阻尼柱 13 的下端面与下钢板 4 的上端面相接触。地震发生时，向上的冲击力使胀套 19 变形胀大或破裂，阻尼柱13 上段粗的圆锥体逐步上移或进入中阻尼板 6 上段的细孔 18 内，从而阻尼与吸收向上的冲击力，减弱上支撑体 12（建筑物体）受到纵向剪切的破坏强度，同时中阻尼板 6 与下钢板 4 之间的橡胶垫层5 及橡胶块 20 通过变形吸收地震向上的冲击力，减缓了建筑物体的纵向剪切破坏强度。由于上阻尼板
12、7 与中阻尼板 6 的滑动连接，且在此平面位置设置的隔震层的摩擦系数为最小值（在整个建筑物体中），地震发生时，横向的冲击力使此平面位置的上阻尼板 7 与中阻尼板 6 主动剪切打开，从而减弱了上支撑体 12（建筑物体）受到横向剪切破坏的强度。b、如下图 1、2、3、4、5、结构示意：下尖上宽三角形钢锲板 14 与 17 的上端与中阻尼板锚固连接，下锚固钢板 16 与下活动支撑钢板 15 之间设置橡胶钢复合体弹簧。地震发生时，向上的冲击力使三角形钢锲板 14 与 17 进入下支撑体 3 与下活动支撑钢板 15 的空隙内，使下活动支撑钢板 15 与下锚固钢板 16 之间的间距变小，下活动支撑钢板 1
13、5 与下锚固钢板 16 之间的橡胶钢复合簧发生形变产生反作用力，使上阻尼板与中阻尼板递增阻尼能力，从而减缓了上支撑体 12（建筑物体）受到橫向剪切破坏的强度。c.如下图 1、2、3、4、5、结构示意：上橡胶钢复合簧 10（以下简称上复合簧），上橡胶钢复合簧钢体压板 11（以下简称上压板），活动钢索 9。地震发生时，横向的冲击力使上阻尼板 7 与中阻尼板 6 之间剪切打开，在此位置段的活动钢索 9 发生受力形变，使上8支撑体 12 的上端面与上压板 11 的下端面间距变小，橡胶钢复合簧10 发生变形产生反作用力量，使上阻尼板 7 与中阻尼板 6 之间递增阻尼力量，从而减缓了上支撑体 12 横向的
14、剪切破坏。如图 7、9 所示，当建筑物体由于自身的惯性向左方发生倾斜力时，建筑物体右方顶端的上橡胶钢复合簧 10 受压变形产生完全相同、但方向相反的作用力来阻止整个建筑物向左方倾斜，起到了平衡杠杠的作用，并且能阻止共振现象的发生，从而达到了震而不倒之目的。附图说明：图 1 是平衡状态时的结构示意，图 2 是图 1 的 c 处局部放大示意，图 3 是图 1 的 A 向局部示意，图 4 是运动状态时（纵向）的结构示意图，图 5 是运动状态时（横向）的结构示意图，图 6 是传统抗震建筑物体平衡状态时的结构示意，图 7 是智能抗震建筑物体平衡状态时的结构示意，图 8 是传统抗震建筑物体运动状态时的结构示意，图 9 是智能抗震建筑物体运动状态时的结构示意图。910
