CN108951715A - 一种面向村镇房屋建筑的基础隔震层 - Google Patents

一种面向村镇房屋建筑的基础隔震层 Download PDF

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刘海卿
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    • E02D31/08—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution against transmission of vibrations or movements in the foundation soil

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Abstract

一种面向村镇房屋建筑的基础隔震层，包括地基，所述地基顶部设置有隔震层，隔震层顶部设置有基础垫层，基础垫层顶部设置有基础，基础顶部设置有建筑物外墙，所述基础垫层和基础四周设置有基础回填土，建筑物外墙中下端设置有基础回填土，基础回填土顶部建筑物外墙内侧设置有地面垫层，地面垫层顶部设置有地面层，所述基础回填土顶部建筑物外墙外侧设置有散水，且散水延伸至室外地坪，本发明隔震层中橡胶颗粒成分在地震作用下能通过弹性变形吸收部分能量，除此之外，橡胶颗粒与粉煤灰土之间的进行摩擦耗能，从而起到消能减震的作用；本发明隔震层在地震作用下，尤其是横向剪切波作用下迅速发生大变形来耗散能量。

Description

一种面向村镇房屋建筑的基础隔震层
技术领域
本发明属于房屋建筑隔震技术领域，特别涉及一种面向村镇房屋建筑的基础隔震层。
背景技术
村镇地区占我国国土面积的绝大部分，但因经济技术条件落后等原因，村镇的民居建筑大多数不进行抗震和减震设计。在多遇地震的作用下，即可造成建筑物的倒塌、破坏与人员的伤亡等严重的生命财产损失。我国正在推进“美丽乡村”的建设，其中村镇基础设施的建设与完善必不可少。因此，探索一种性能可靠、施工简单、经济廉价、来源广泛、能够适用于村镇房屋的减震设计非常必要。
目前除了传统抗震设计外，还出现了隔震设计，用以减轻震害。常用的隔震体系有叠层橡胶隔震体系、滑动摩擦隔震体系、摩擦摆体系等，这些隔震体系虽然都具有较好的隔震效果，但都是基于城市多高层建筑而设计，且造价昂贵、施工技术复杂，对于经济技术较为落后的村镇实用性不强。
随着我国汽车工业的飞速发展，汽车保有量急剧增加，导致汽车废弃轮胎越积越多。如何处理废弃轮胎，使之资源化利用，避免随意堆积造成的环境污染，是一个亟待解决的问题。近期研究表明，废弃轮胎经机械破碎后形成的橡胶颗粒具有高弹性和优良的耗能特性，且原材料来源广泛、廉价易得。
粉煤灰是煤燃烧以后收集下来的细灰，它是燃煤电厂排放出来的主要废弃物。随着电力产业的发展，煤电厂排放的粉煤灰逐年增加，成为我国排量较大的工业废弃物之一。若随意排放，粉煤灰就会污染大气，不利于我国生态环境保护。因此寻找粉煤灰资源化利用是一种可行的解决途径。
综合以上分析，将橡胶颗粒、粉煤灰、土按照一定的比例进行配比组合，形成橡胶颗粒-粉煤灰土混合物。该混合物的具体配合比经过实验设计，得到承载力高、密实度好的最优配合比，满足承受上部荷载的传力要求，其中的橡胶颗粒成分具有较强的弹性变形能力、能够产生较好的水平剪切变形、良好的耗能能力。该混合物的原材料均来源广泛，经济廉价，因此，将其用作村镇房屋建筑的基础隔震层很有优势，且能够消耗大量的废弃轮胎、粉煤灰，环保经济，适合经济技术条件有限的村镇地区，将会产生良好的社会和经济效益。
发明内容
为使村镇房屋的基础结构提供良好的隔震功能，减轻房屋震害，减少人员伤亡和经济损失，来源广泛、绿色环保、施工简单、造价低廉的一种面向村镇房屋建筑的基础隔震层。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种面向村镇房屋建筑的基础隔震层，包括地基，所述地基顶部设置有隔震层，隔震层顶部设置有基础垫层，基础垫层顶部设置有基础，基础顶部设置有建筑物外墙，所述基础垫层和基础四周设置有基础回填土，建筑物外墙中下端设置有基础回填土，基础回填土顶部建筑物外墙内侧设置有地面垫层，地面垫层顶部设置有地面层，所述基础回填土顶部建筑物外墙外侧设置有散水，且散水延伸至室外地坪。
一种面向村镇房屋建筑的基础隔震层的具体工艺流程，包括以下步骤，
步骤1，隔震层混合物采用橡胶颗粒为普通机械破碎颗粒，采用粉煤灰为热电厂生产一级粉煤灰；
步骤2，进行隔震层混合物的配合比设计，由于隔震层位于基础以下的沟槽中，施工后有周围土体的侧向约束力，因此可以设定隔震层为侧向约束条件，室内试验采用侧限压缩试验确定各组配合比的承载力；为了使混合物在填筑压实后具有一定的密实程度，采用环刀法测定每组配合比的压实密度；最后经综合比较选取满足承载力要求的最优配合比，按照该配比进行混合物配制，充分搅拌均匀后待用；
步骤3，按照普通施工流程进行基础沟槽开挖，开挖深度比普通沟槽要深一些，用于施工基础隔震层，开挖至地基持力层上表面为止；
步骤4，在开挖沟槽底部经过整平之后，开始进行隔震层混合物填筑，填筑后进行人工均匀夯实和找平，不平整的地方人工配合整平(不进行薄层贴补找平)；整平后对压实表面进行拉毛处理，便于两层之间的粘结；然后进行下一层填筑、压实，如此循环，直至填筑到设计厚度为止；
步骤5，在隔震层上表面铺设基础垫层，按照普通垫层做法铺设100mm厚C10素混凝土垫层即可；
步骤6，基础垫层施工完毕进行基础施工，然后进行回填，施工室内地面垫层、地面层，至室内地面标高；后续施工工艺按照普通工程做法施工即可。
步骤1所述橡胶颗粒粒径设置为4-6mm，密度设置为1.08g/cm3，所述一级粉煤灰含有SiO2为50.84％，Al2O3为30.77％，MgO为2.35％，Fe2O3为3.3％，CaO为1.84％，Na2O为1％，K2O为0.8。
步骤2所述隔震层混合物包括橡胶颗粒、粉煤灰和粉质粘土组成，且橡胶颗粒含量取为30％；粉煤灰与粉质粘土按照2:5的比例进行混合，即粉煤灰含量取为20％，粉质粘土含量取为50％。
步骤4所述隔震层混合物每层填筑厚度为20-30cm。
有益技术效果：
1、本发明的基础隔震层结构所采用的原材料中，橡胶颗粒来源于废弃汽车轮胎，经机械破碎后制得，其表面粗糙，能够产生较大的机械咬合力和摩擦力，因此，橡胶颗粒的加入能够在一定范围内增加混合物的抗剪强度，从而增大隔震层的竖向承载力，使其满足房屋结构的正常使用时的承载能力；粉煤灰为电厂生产过程中排放废弃物经收集捕获；土为粉质粘土。各种原材料均经济廉价、绿色环保、施工方便、隔震效果好。
2、本发明隔震层在村镇房屋结构的基础垫层之下，地基之上加入基础隔震层之后，隔震层与上部结构、地基之间形成一个整体系统，共同抵抗地震作用。经实验研究发现，由于基础隔震层的增加，上部结构-隔震层-地基土系统的整体刚度减小，系统的整体自振周期有所延长，能够避开地震动的卓越周期；同时，上部结构与地基土刚度均比隔震层刚度大，在地震作用下，隔震层发生大变形，导致隔震层与上部结构一起进行水平刚体运动，防止上部结构出现倾斜、倒塌等严重震害，避免人员损伤。
3、本发明隔震层中橡胶颗粒成分在地震作用下能通过弹性变形吸收部分能量，除此之外，橡胶颗粒与粉煤灰土之间的进行摩擦耗能，从而起到消能减震的作用。
4、本发明隔震层在动力荷载作用下随着变形的增大其动剪切模量减小，阻尼比增大。该特性使得隔震层在地震作用下，尤其是横向剪切波作用下迅速发生大变形来耗散能量。
5、本发明隔震层的各种组成成分在埋入地下以后与空气隔绝，腐蚀老化速度减慢，对环境无污染，无需更换、不需维护，耐久性好。
6、本发明隔震层经填筑压实后具有一定的强度和刚度，能够满足村镇房屋的一般使用要求。在正常使用荷载和较小地震荷载作用下，隔震层的作用相当于普通地基，满足基本的承载力要求；而在较大地震荷载的作用下，隔震层开始工作，通过弹性变形、摩擦滑移、滞回变形耗散地震波所携带的部分能量，减少传入结构的地震能量，同时，由于隔震层的设计，隔震层-房屋结构组成的体系自振周期变长，地震反应减小，相应的上部结构的变形内力等都将减小，从而达到减小上部结构震害的目的。
附图说明
图1为本发明基础隔震层构造示意图；
1-地基，2-隔震层，3-基础垫层，4-基础，5-建筑物外墙，6-基础回填土，7-地面垫层，8-地面层，9-散水，10-室外地坪。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种面向村镇房屋建筑的基础隔震层，包括地基1，所述地基1顶部设置有隔震层2，地震波从地下传播至建筑物附近，主要有纵波和横波两种，其中横向剪切波作用对建筑物造成的危害最大，设置隔震层2以后，横向剪切波传播至隔震层2时，隔震层2发生水平剪切变形，来消耗水平剪切波的能量，从而减小地震作用传播至地上建筑物的能量，减轻上部结构震害，隔震层2顶部设置有基础垫层3，基础垫层3顶部设置有基础4，基础4顶部设置有建筑物外墙5，所述基础垫层3和基础4四周设置有基础回填土6，建筑物外墙5中下端设置有基础回填土6，基础回填土6顶部建筑物外墙5内侧设置有地面垫层7，地面垫层7顶部设置有地面层8，所述基础回填土6顶部建筑物外墙5外侧设置有散水9，且散水9延伸至室外地坪10。
一种面向村镇房屋建筑的基础隔震层的具体工艺流程，包括以下步骤，
步骤1，隔震层混合物采用橡胶颗粒为普通机械破碎颗粒，采用粉煤灰为热电厂生产一级粉煤灰；
步骤2，进行隔震层2混合物的配合比设计，由于隔震层2位于基础4以下的沟槽中，施工后有周围土体的侧向约束力，因此可以设定隔震层2为侧向约束条件，室内试验采用侧限压缩试验确定各组配合比的承载力；为了使混合物在填筑压实后具有较大的密实程度，采用环刀法测定每组配合比的压实密度；最后经综合比较选取满足承载力要求的最优配合比，按照该配比进行混合物配制，充分搅拌均匀后待用；
步骤3，按照普通施工流程进行基础沟槽开挖，开挖深度比普通沟槽要深一些，用于施工隔震层2，开挖至地基持力层上表面为止；
步骤4，在开挖沟槽底部经过整平之后，开始进行隔震层混合物填筑，填筑后进行人工均匀夯实和找平，不平整的地方人工配合整平(不进行薄层贴补找平)；整平后对压实表面进行拉毛处理，便于两层之间的粘结；然后进行下一层填筑、压实，如此循环，直至填筑到设计厚度为止，具体设计厚度需要根据上部结构的荷载、层数、结构形式进行综合判定；
步骤5，在隔震层2上表面铺设基础垫层，按照普通垫层做法铺设100mm厚C10素混凝土垫层即可；
步骤6，基础垫2层施工完毕进行基础施工，然后进行回填，施工室内地面垫层、地面层，至室内地面标高；后续施工工艺按照普通工程做法施工即可。
步骤1所述橡胶颗粒粒径设置为4-6mm，密度设置为1.08g/cm3，所述一级粉煤灰含有SiO2为50.84％，Al2O3为30.77％，MgO为2.35％，Fe2O3为3.3％，CaO为1.84％，Na2O为1％，K2O为0.8。
步骤2所述隔震层2混合物包括橡胶颗粒、粉煤灰和粉质粘土组成，且橡胶颗粒含量取为30％；粉煤灰与粉质粘土按照2:5的比例进行混合，即粉煤灰含量取为20％，粉质粘土含量取为50％。
步骤4所述隔震层混合物每层填筑厚度为20-30cm。

Claims (5)

1.一种面向村镇房屋建筑的基础隔震层，其特征在于，包括地基，所述地基顶部设置有隔震层，隔震层顶部设置有基础垫层，基础垫层顶部设置有基础，基础顶部设置有建筑物外墙，所述基础垫层和基础四周设置有基础回填土，建筑物外墙中下端设置有基础回填土，基础回填土顶部建筑物外墙内侧设置有地面垫层，地面垫层顶部设置有地面层，所述基础回填土顶部建筑物外墙外侧设置有散水，且散水延伸至室外地坪。
2.权利要求1所述面向村镇房屋建筑的基础隔震层的具体工艺流程，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1，隔震层混合物采用橡胶颗粒为普通机械破碎颗粒，采用粉煤灰为热电厂生产一级粉煤灰；
步骤2，进行隔震层混合物的配合比设计，由于隔震层位于基础以下的沟槽中，施工后有周围土体的侧向约束力，因此可以设定隔震层为侧向约束条件，室内试验采用侧限压缩试验确定各组配合比的承载力；为了使混合物在填筑压实后具有较大的密实程度，采用环刀法测定每组配合比的压实密度；最后经综合比较选取满足承载力要求的最优配合比，按照该配合比进行混合物配制，充分搅拌均匀后待用；
步骤3，按照普通施工流程进行基础沟槽开挖，开挖深度比普通沟槽要深一些，用于施工基础隔震层，开挖至地基持力层上表面为止；
步骤4，在开挖沟槽底部经过整平之后，开始进行隔震层混合物填筑，填筑后进行人工均匀夯实和找平，不平整的地方人工配合整平，不进行薄层贴补找平；整平后对压实表面进行拉毛处理，便于两层之间的粘结；然后进行下一层填筑、压实，如此循环，直至填筑到设计厚度为止；
步骤5，在隔震层上表面铺设基础垫层，按照普通垫层做法铺设100mm厚C10素混凝土垫层即可；
步骤6，基础垫层施工完毕进行基础施工，然后进行回填，施工室内地面垫层、地面层，至室内地面标高；后续施工工艺按照普通工程做法施工即可。
3.根据权利要求2所述的面向村镇房屋建筑的基础隔震层的具体工艺流程，其特征在于：步骤1所述橡胶颗粒粒径设置为4-6mm，密度设置为1.08g/cm3，所述一级粉煤灰含有SiO2为50.84％，Al2O3为30.77％，MgO为2.35％，Fe2O3为3.3％，CaO为1.84％，Na2O为1％，K2O为0.8。
4.根据权利要求2所述的面向村镇房屋建筑的基础隔震层的具体工艺流程，其特征在于：步骤2所述隔震层混合物包括橡胶颗粒、粉煤灰和粉质粘土组成，且橡胶颗粒含量取为30％；粉煤灰与粉质粘土按照2:5的比例进行混合，即粉煤灰含量取为20％，粉质粘土含量取为50％。
5.根据权利要求2所述的面向村镇房屋建筑的基础隔震层的具体工艺流程，其特征在于：步骤4所述隔震层混合物每层填筑厚度为20-30cm。
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