CN216948459U - 一种用于古建抗震减震的保护桩 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于古建抗震减震的保护桩，包括设于古建木桩外围的两个抗震功能区，每个抗震功能区中均布有沿古建木桩呈圆周向分布的若干个抗震桩，各抗震桩垂直插入土中，且靠近古建木桩的抗震功能一区抗震桩的直径大于抗震功能二区抗震桩的直径。通过设置两个基础抗震减震功能区，起到对地震波的阻挡，有效地实现地震时的缓冲减震作用，进而提高古建自身抗震能力，保证古建的稳定性，从而提高在地震、风荷载等水平作用下古建筑的抗倾覆能力，同时也解决了传统减震措施对木柱外观影响较大的问题，且施工简单，易操作。
Description
技术领域
本实用新型属于古建筑结构抗震及减震技术领域，具体涉及一种基于声子晶体理论且用于古建抗震减震的保护桩。适合传统古建筑安全区域范围较大的抗震及维护需求。
背景技术
古建筑作为中国历史文化遗产，是国家文明的重要标志，也是全人类的宝贵财富，保护古建筑，无论从文化传承及历史承载等多方面都拥有长远意义。我们不仅要发展现代建筑，更要吸收古建筑中的营养，走出中国特色建筑之路，让中国古建文化得以传承和延续。但随着时间流逝，古建筑因人为及天灾等因素的影响，其数量也越来越少，因此，古建的保护问题就显得尤为重要。地震作为严重的自然灾害之一与古建的保护发展密不可分，据统计，地球上每年约发生500多万次地震，即每天要发生上万次的地震，而因地震遭到破坏的房屋不尽其数。我国处于欧亚地震带与环太平洋地震带之间，是一个地震活动频率高、强度大、震源浅、分布广的国家，地震的破坏力是巨大的，它严重直接威胁着其结构的安全。
现有的古建抗震保护主要是通过对古建进行加固及修护，而这种措施从一定程度上可以达到抗震的作用但其也会在一定程度上干扰古建的本身结构，并且在施工时有一定的难度既需专业团队对古建进行专业评估又需建模等过程，对整个施工的精准性要求较高。排桩作为一种新型的抗震结构，其布置不受地下水位和土体稳定性的影响，且其可通过控制弹性波的转播途径来实现被动隔振，而建筑物隔振支座通过附加阻尼器减小弹簧支座的横向变形，消耗地震荷载输入到建筑物主体结构的振动能量，从而达到隔振减震的作用。弹性常数及密度周期分布的材料或结构被称为声子晶体，可以起到隔振减震的作用，其在古建保护中可起到至关重要的作用。并与锚杆式支护结构排桩、隔振支座猫杆式支护结构排桩相结合，构成完整的隔振减震古建保护结构。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种古建抗震减震保护结构，通过设置锚杆式支护结构的两个基础抗震减震功能区，起到对地震波的阻挡，有效地实现地震时的缓冲减震作用，进而提高古建自身抗震能力，保证古建的稳定性，从而提高在地震、风荷载等水平作用下古建筑的抗倾覆能力，同时也解决了对木柱外观影响较大的问题，且施工简单，易操作。
本实用新型是通过下述技术方案来实现的。
本实用新型提供了一种用于古建抗震减震的保护桩，包括设于古建木桩外围的两个抗震功能区，每个抗震功能区中均布有沿古建木桩呈圆周向分布的若干个抗震桩，各抗震桩垂直插入土中，且靠近古建木桩的抗震功能一区抗震桩的直径大于抗震功能二区抗震桩的直径。
作为优选，抗震功能一区抗震桩通过由弹性支座构成的钢隔振墩支撑，弹性支座通过四个支撑柱连接两块平行板构成钢隔振墩，两块平行板开有通孔，抗震桩穿过通孔插入土中。
作为优选，支撑柱采用弹性材料，开有通孔的上下两块平行板采用钢材。
作为优选，抗震功能一、二区抗震桩为珍珠棉、抗震橡胶和泡沫材料与混凝土共混物。
作为优选，抗震功能二区抗震桩直径小于抗震功能一区抗震桩直径。
作为优选，抗震功能一区抗震桩的直径：抗震功能二区抗震桩的直径：古建木桩直径比为1:1.5:1。
作为优选，抗震功能一区抗震桩的桩距≥抗震功能一区抗震桩直径的4倍，抗震功能二区的抗震桩间距≥抗震功能二区抗震桩直径的3倍。
作为优选，抗震功能一、二区抗震桩插入土中的垂直度偏差不应超过0.5％。
作为优选，抗震功能一、二区抗震桩采用预制桩，预制桩为空心桩或实心桩。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
本实用新型的用于古建抗震减震的保护桩，可以对古建进行预防护，在地震到来时形成缓冲减缓的作用，能及时使古建筑趋于稳定。在古建木桩外周设置混凝土排桩，并在排桩中设置有填充材料，功能一区与功能二区排桩形成阵列式周期性结构，且抗震材料的填置形成三维声子晶体结构，利用区域共振使得在较低的频率范围内实现对地震诱发的低频弹性波传播的控制，可最大程度保护古建原样，确保古建不会因地震发出的低频弹性波而造成古建筑的形状等发生改变。该抗震减震保护桩结构在古建保护领域具有广泛的应用前景。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：
图1为本实用新型的俯视图；
图2为本实用新型功能一区钢抗震墩与抗震桩示意图；
图3为本实用新型功能一、二区抗震桩混合材料示意图。
图中附图标记分别表示：1、古建木桩；2、抗震功能一区；3、抗震功能二区；4、抗震功能一区抗震桩；5、抗震功能二区抗震桩；6、钢抗震墩；7、弹性支座；8、填充材料。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于古建抗震减震的保护桩，包括设于古建木桩外围的两个抗震功能区，抗震功能一区2和抗震功能二区3，抗震功能一区2和抗震功能二区3中均布有沿古建木桩呈圆周向分布的若干个抗震桩，抗震功能一区2距古建木桩1距离相对较近，紧邻古建木桩1外围，沿古建木桩1外围均布有抗震能一区抗震桩4，抗震功能一区抗震桩4通过弹性支座7构成的钢隔振墩6支撑，通过起到进一步减震，阻碍地震横向弹性波的作用。抗震功能二区3距古建距离较远，位于抗震功能一区2外围，沿抗震功能二区3均布抗震功能二区抗震桩5，起到初步减震阻碍横向弹性波的作用。抗震功能一、二区的抗震桩由填充材料8与混凝土混合制成。
图1给出了古建抗震减震的保护桩安装后的效果图，可大致了解该保护措施的具体分布；图2给出了抗震功能一区钢抗震墩与抗震桩示意图，可清晰了解到该保护措施在抗震功能一区所设的抗震桩与钢抗震墩的关系与连接；图3给出了抗震桩的剖面示意图，可清晰直观得了解到弹性抗震材料在抗震桩中的分布。且其抗震功能一区抗震桩4与抗震功能二区抗震桩5应采用预制桩，并且其外形几何结构相同；其三维声子晶体结构中的抗震功能一区与抗震功能二区中抗震桩应距一定距离，在最大范围内扩张古建的安全区域达到抗震减震的效果，每个功能区内抗震桩与抗震桩也应间隔一定恒定距离以使其构成阵列式周期结构，且抗震功能二区抗震桩直径应略小于抗震功能一区抗震桩直径，以最大程度发挥钢抗震墩的作用。
如图2所示，弹性支座7通过四个支撑柱连接两块平行板构成，两块平行板开有通孔，抗震桩4穿过通孔插入土中。
其中，抗震功能一区抗震桩4和抗震功能二区抗震桩5沿古建木桩1外围依次由内至外垂直布置。其中，抗震功能二区3直径应大于等于15m。抗震功能一区抗震桩通过钢抗震墩通孔插入土中。
在一个实施例中，抗震功能一区抗震桩直径为450-550cm，抗震功能二区抗震桩直径为60-90cm。抗震功能一区抗震桩的桩距至少是抗震功能一区抗震桩直径的4倍，即抗震功能一区抗震桩的桩距至少为1800-2200cm；抗震功能二区抗震桩的间距至少是抗震功能二区抗震桩直径的3倍，即抗震功能二区抗震桩的桩距至少为180-270cm。
抗震功能一区抗震桩数量宜大于10，抗震功能二区抗震桩与抗震墩数量宜大于8。
抗震功能一、二区抗震桩插入土中的垂直度偏差不应超过0.5％，且桩锤需在同一铅垂线上以确保桩身垂直下沉。
抗震功能一、二区抗震桩在打入时，桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，桩帽和桩顶周围四周应有5～10mm的间隙，以防损伤桩顶。
抗震功能一区抗震桩的直径：抗震功能二区抗震桩的直径：古建木桩直径比为1:1.5:1，且其比值可跟古建具体情况经过计算进行相应的适当调整。
抗震功能一、二区抗震桩应采用预制桩，且其预制桩为空心桩或实心桩，并且其外形结构相同。
如图3所示，所含的填充材料8为珍珠棉、橡胶及泡沫，抗震墩为填充材料与混凝土的共混物，并经过特殊处理与桩契合经过养护形成。
通过在古建木桩外围设置抗震功能，在地震到来时利用区域共振，使得在古建木桩范围内对地震诱发的低频弹性波传播能够控制在较低的频率范围内，对弹性波形成缓冲效果，减缓对古建木桩的影响，能够最大程度上保护古建原样，确保古建不会因抗震减震而造成古建的形状等发生改变。
本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于古建抗震减震的保护桩，其特征在于，包括设于古建木桩外围的两个抗震功能区，每个抗震功能区中均布有沿古建木桩呈圆周向分布的若干个抗震桩，各抗震桩垂直插入土中，且靠近古建木桩的抗震功能一区抗震桩的直径大于抗震功能二区抗震桩的直径；
抗震功能一区抗震桩通过由弹性支座构成的钢隔振墩支撑，弹性支座通过四个支撑柱连接两块平行板构成钢隔振墩，两块平行板开有通孔，抗震桩穿过通孔插入土中；
支撑柱采用弹性材料，开有通孔的上下两块平行板采用钢材。
2.根据权利要求1所述的一种用于古建抗震减震的保护桩，其特征在于，抗震功能一、二区抗震桩为珍珠棉、抗震橡胶和泡沫材料与混凝土共混物。
3.根据权利要求1所述的一种用于古建抗震减震的保护桩，其特征在于，抗震功能二区抗震桩直径小于抗震功能一区抗震桩直径。
4.根据权利要求3所述的一种用于古建抗震减震的保护桩，其特征在于，抗震功能一区抗震桩的直径：抗震功能二区抗震桩的直径：古建木桩直径比为1:1.5:1。
5.根据权利要求1所述的一种用于古建抗震减震的保护桩，其特征在于，抗震功能一区抗震桩的桩距≥抗震功能一区抗震桩直径的4倍，抗震功能二区抗震桩的间距≥抗震功能二区抗震桩直径的3倍。
6.根据权利要求1所述的一种用于古建抗震减震的保护桩，其特征在于，抗震功能一、二区抗震桩插入土中的垂直度偏差不应超过0.5％。
7.根据权利要求1所述的一种用于古建抗震减震的保护桩，其特征在于，抗震功能一、二区抗震桩采用预制桩，预制桩为空心桩或实心桩。
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