CN102174820A - 建筑物与核电站避震消震减震隔震结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种建筑物与核电站避震消震减震隔震结构。它主要由建筑物与核电站地面以上结构、地面以下设施(基础)、板式多层避震减震隔震装置，以及建筑物与核电站四周地面以下到基础底面以上设置的消震装置所构成。本建筑物与核电站避震消震减震隔震结构的主要优点在于：不仅大大提高建筑物与核电站防止和抵抗大地震灾害的能力，而且比死抗硬抗地震冲击打击的抗震设计，可节省20％左右的建设投资。

Description

建筑物与核电站避震消震减震隔震结构
技术领域：
本发明属于一种建筑物与核电站建筑的避震消震减震隔震结构，特别涉及一种具有防止和解除大地震灾害对建筑物与核电站建筑打击破坏的，建筑物与核电站避震消震减震隔震结构体系。
背景技术：
建筑物与核电站避震消震减震隔震结构，是当前日本大地震对核电站和建筑物打击破坏，所造成的巨大经济财产损失和人身伤亡，从而对现行建筑物和核电站建筑抗震设计理论和技术标准存在的严重问题，所提出的新的研究课题，以及今后建筑物与核电站防止大地震破坏的刚柔性工程设计理论和设计标准的建立。
科学技术理论发展至今，人们很清楚的知道了，地震所产生的冲击破坏力，主要是与大地相对水平往复运动的剪切力。对于人类建造的建筑物，包括核电站建筑，都是受到地震水平冲击力的打击和破坏的，其主要形式是：大地震爆发时，大地震所产生的水平冲击破坏力，对建筑物包括核电站建筑的打击破坏，首先是对与大地设计成为不可分割的建筑物基础的剪切冲击破坏力。
通常情况下，现行建筑物抵抗地震的抗震设计，都是以大大提高建筑物的整体抗震刚度(强度)，来抵抗地震往复剪切冲击破坏力的打击。因此，与地震往复剪切冲击破坏力相对抗的建筑物基础，就显得十分重要了。地震往复剪切冲击破坏力对建筑物基础的打击力，是往复(反复)冲击的作用力与反作用力的组合力。这一组合力将有如下三种情况：
1)当建筑物与核电站建筑基础的抗地震刚度(强度)，满足8--9级抗震设计要求，大地震往复剪切冲击破坏力，通过对基础的冲击，将地震冲击破坏力传递到建筑物上部结构之中，从而造成建筑物上部结构的摆动。结构中有不同程度的损伤，但没有倒塌和破坏的危险。然而，对上部结构中有不同程度的损伤部件的补强处理，是无法满足原设计抗震强度的。在下一次8--9级大地震中，就无法保证建筑物的安全使用了。
2)当地震往复剪切冲击破坏力，在地震设防不同要求的地区，超过了人为规定的6度、7度、8度、9度抗震设计要求时，建筑物的倒塌破坏就无法避免了。 这就是说，地震爆发时，所产生的往复剪切冲击破坏力的大小，不可能按人为的规定发生的。因此，建筑物的倒塌破坏将无法避免。
3)当地震爆发时，地震往复剪切冲击破坏力的受力方向只有两个，并于地震带的方向是一至的。而人类在城市中建造的建筑物，是根据人们的需要，沿街道划分规划建设的，是多方向的。现行建筑物的抗震设计受力方向，主要是以建筑物最不利的受力方向来进行抗震设计，由此可以清楚的知道，现行建筑物的抗震设计受力方向，只有少数与地震往复剪切冲击破坏力的受力方向一至，而大多数是不一至的(形成夹角)，就如同人受到侧面多角度攻击一样，使其无法对抗和逃避，对于这样的建筑物，在地震打击下是很难逃脱倒塌破坏的。
世界许多国家都相继建设了不少核电站，处于多方因素，核电站建筑物的抗震设计刚度(强度)都是很大的。因此，对于对抗7-8-9级大地震冲击破坏力的核电站建筑结构，是不会发生大的结构破坏的，但是在核电站建筑结构内，刚性连接的各种设施(核反应堆)等，都不可能达到抗大地震(7、8、9级)的强度，特别是在核电站建筑结构内，各种设施(核反应堆本身)之间的连接构件(传递能量的构件)的强度，根本没有足够的强度抵抗地震力的打击破坏。
在核电站建筑上部结构和地下建筑的各种核设施之间的连接构件，在核电站运行过程中，是不能允许有任何裂痕产生的。日本大地震造成核泄漏引发爆炸，就是核电站建筑上部结构和地下建筑内的各种核设施之间的连接构件等，受到大地震破坏力的冲击，产生破损所致。因此，单靠有很大刚度(强度)的核电站建筑结构，是无法逃脱地震打击破坏的灭顶之灾的。因此，仅依靠满足现行对抗大地震的抗震设计，足够大的刚度，是不可能抵抗7-8-9级大地震的，因而核电站建筑也是无法达到强震下安全使用要求。
很显然，现行核电站建筑结构的抗震设计存在严重安全隐患，这次日本核电站遭受地震打击破坏的教训，应该引起对抵抗地震打击破坏力的抗震设计的反思，今后再也不能只用对抗死抗地震的理念去设计建筑工程及核电站(建筑)了。
地震是不可抗拒的自然规律，不可抗拒就某种意义上讲，就是不可对抗的。然而，现行核电站建筑结构抗震设计，就是与不可抗拒的自然规律相对抗，日本 核电站遭受地震打击破坏的教训，又一次深深的告诫现代人类，特别是科学界，不能走抗拒自然规律的道路，只有走与大自然相适应的科学发展道路，是现代各国建筑物与核电站建筑结构急待改造的。
现行抗震设计结构力学的准则是：将建筑物上部结构与基础(地下建筑)设计成不可分割的刚体(整体)，插入地球(地基)。因而，当地震爆发时，大地就与建筑物形成了强烈对抗。当地震能量小时，建筑物暂时处于安全，当地震能量大了，建筑物倒塌破坏的灭顶之灾就会来临。因此，可以说这样的抗震建筑物是不安全和不可靠的，核电站建筑结构更是这样了。
我们提出的适应地震，释放地震内力的结构力学准则是：将建筑结构包括基础(地下建筑)，与地基(大地)设计为分离式(不是整体)结构体系，具体设计方法是：在建筑物基础底面与地基之间增设一至多层滑移隔离装置，不在是过去建筑物整体通过基础死死的压在地基上，与大地形成整体。这样当大地震爆发时，产生的巨大水平剪力冲击破坏力，就无法通过建筑物基础传递给上部结构了，就如同火车在桥梁上运行所产生的巨大水平动力，通过桥梁与桥墩之间安装的隔震滑动装置而释放掉，不对桥墩造成震动破坏一样。
建筑物的基础(地下建筑)特别是核电站建筑结构有地面以下建筑，都在地面以下3--10米深度(某些特殊建筑物的地下建筑还要深)，因此，只是在建筑物基础底面下设置隔震滑动装置是不够的，建筑物基础底面到地面的大地土层，在大地震水平冲击力下，对建筑物基础(地下建筑)仍然要产生冲击力的，建筑物基础(地下建筑)埋得越深，地震冲击破坏力就越大。因此，在如上所述：在建筑物基础底面与地基设置一至多层隔离滑移装置外，还要在建筑物四周合适位置处，基础底面以上，到地面以下处设置消震、避震装置，其作用在于将基础底面到地面的土层对建筑物基础的冲击破坏力，完全隔断并柔性释放。
采取上述两种刚柔性避震消震减震隔震措施，就能大大降低大地震冲击破坏力对建筑物的破坏，特别是对核电站建筑结构和结构内各种设备起到了有效的保护作用，从而避免了大地震给人类造成的灾难性损失。
本发明就是针对上述现行建筑物与核电站抗震设计中的严重隐患所提 出的：建筑物与核电站避震消震减震隔震结构。
发明内容：
本建筑物与核电站避震消震减震隔震结构的技术方案是：它主要由整体建筑物与核电站建筑结构，与避震消震减震隔震装置构成。
其特征在于：
1)在建筑物与核电站(整体)建筑结构中，基础与地基之间，设计设置多层板式避震减震隔震装置，其作用：在于通过多层板式水平避震减震隔震装置，将建筑物与核电站(整体)结构与地基(大地)设计为，与地基(大地)不可分割的刚体，从而直接避免和经受地震破坏力的打击了。
2)沿建筑物与核电站四周合适范围内，建筑物与核电站(整体)结构基础底面以上(及设置的多层水平避震减震隔震装置处以上)到地面，设计设置消震装置，其作用：在于消震装置能有效阻断基础底面到地面(3-10米以上)大地土层，随地震波巨大的冲击力，对建筑物与核电站(整体)建筑基础和地下设施的冲击打击破坏力。
所述设置在建筑物与核电站(整体)结构与地基(大地)之间的多层水平板式避震减震隔震装置的大小，是根据建筑物与核电站(整体)结构平面的大小来确定。其装置所使用的材料是：高强度聚四氟乙烯、橡塑等耐高压耐腐蚀的材料多层组合构成。
所述设置在建筑物与核电站(整体)结构四周，基础底面到地面的消震装置：是由外部与大地土层相吻合的结构(如图所示)与消震装置内的弹性恢复器，其材料是用钢筋混凝土和钢材，生产为专用构件所构成。
本建筑物与核电站避震消震减震隔震结构，不仅在建筑物整体和核电站(整体)建筑物，大大提高低抗地震灾害冲击打击的能力，大大延长使用寿命力，而且不再是死抗硬抗地震打击破坏巨大刚度的抗震设计了，从而也至少降低20％左右的建设投资。
附图说明：
为进一步说明本建筑物与核电站避震消震减震隔震结构的具构造，将参照附 图和实例进行具体描述。
其附图有：
图1：为建筑物与核电站在进行避震消震减震隔震结构设计中的剖面设计示意图；
图2：为核电站(整体)建筑在进行避震消震减震隔震结构设计中的剖面设计示意图；
图3：为建筑物与核电站基础底面与地基(大地)之间的板式多层水平避震减震隔震装置示意图；
图4：为在建筑物与核电站四周，地基底面到地面，将建筑物与核电站(整体)结构与四周大地完全隔断的消震装置示意图；
图5：为图4中所述，消震装置中的钢筋混凝土构件和钢结构弹性恢复器的示意图。
在图1-5中：
1为建筑物与核电站的上部结构；
2为建筑物与核电站的地下结构；
3为板式水平多层避震减震隔震装置；
4为图5中所示消震装置中钢筋混凝土构件，形状是竖直形或L形的钢筋混凝土构件；
5为图5中所示钢筋混凝土盖板；
6为图5中所示弹性恢复器。
具体实施方式：
按图1-5中分别进行各部构件的设计，在根据不同建筑物与核电站(整体)结构，所在抗震设计要求不同规定的地区，确定设计刚性。
1)满足建筑物与核电站上部结构整体刚度安全使用要求的设计；
2)根据不同地区不同地质资料，设计建筑物与核电站下部设施和基础深度的设计；
3)根据不同建筑物与核电站上部结构重量的大小，设计与地基(大地)相隔离的，板式多层水平(往复滑动)避震减震隔震装置；
4)根据不同建筑物与核电站结构地下设施基础的深度，设计消震装置结构施工 图；
5)根据不同地区建筑物与核电站建设的抗震要求，设计弹性恢复器，并按设计图正确安装；
6)施工程序是从地基一板式多层水平避震减震隔震装置的设置和施工--地下设施(基础)施工--上部结构的施工--四周消震装置的施工可在结构施工前或后完成结构施工。

Claims (5)

1.一种建筑物核电站避震消震减震隔震结构，它主要由：建筑物与核电站地面以上结构、地面以下设施(基础)、板式多层避震消震减震隔震滑动装置，以及建筑物与核电站四周，地面以下到基础底面以上的消震装置所构成，其特征在于：
1)在建筑物与核电站地下设施(基础)结构与地基(大地)之间，设计设置板式多层避震消震减震隔震装置；
2)在建筑物与核电站四周合适位置，地面以下到基础底面以上设计设置的消震装置。
2.如权利要1所述的结构，其特征在于设置在建筑物与核电站基础(地下设施)底面处，与地基(大地)之间的板式多层水平避震消震减震隔震装置，为可往复滑动有一定弹性的叠合垫层或复合材料的多层夹层滑动板，所述垫层垫板可是平面整体板式型，也可以是按上部承重结构受力的条型或点式型(桩基承台型)设置。
3.如权利要求1和2所述的结构，其特征在于所述的建筑物与核电站避震消震减震隔震装置，为采用橡塑叠合层(板)，或聚四氟乙烯等高强耐腐蚀的复合材料生产组装而成。
4.如权力要求1所述结构，其特征在于设置在建筑物与核电站四周地面以下，地下设施(基础)底面以上的消震装置，是由钢筋混凝土材料制作成的竖直型或L型构件，以及由钢筋混凝土材料制作成的盖板。
5.如权力要求1所述结构，其特征在于设置在建筑物与核电站四周地面以下，地下设施(基础)底面以上的消震装置中的弹性恢复装置(器)，为钢结构或其它弹性强耐腐蚀的材料制作而成。
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