专利名称：防震房屋及其用途及其方法
技术领域：
本案涉及一种减震的普通低层房屋，也涉及用于防洪及防泥石流的房屋。
背景技术：
在此重点以抗震为主，现有技术中，可采用橡胶减震器在9度地震烈度可衰 减60%地震威力，即橡胶减震器在8度地震烈度时才能可靠保证房屋的安全，而在 地震断裂带上的背景地震烈度可达11度地震烈度，故抗9度地震烈度还不够理想， 即使房屋利用废轮胎减震也需几千元购买。
在专利申请号200810045682.2为《水基或陆基或半浮的房屋》专利的方案中，已 经说明了低层抗震房屋有效对抗极限地震的方案，相应其低层抗震房屋的成本较 高。遗憾的是,因农村及山区抗震的经济条件差,普通低层房屋如何利用本地资源， 以低成本高效地进行防震仍然是个难题。
已知热带雨林中的木结构房屋常固定建于竖立的木地桩上主要是防潮，现 实表朋木地桩因柔韧性及水平弹性而有减震性能，而在大地震中固定建于竖立的 木地桩上的房屋也易损坏。
已知在高地震烈度的地震中，在低层房屋普通地基上，坚固的低层房屋产生下 陷而未垮，主要原因是房屋下是相对松软的地基，地震的水平波使软土水平冲击房 屋的缓冲而化解了，地震的纵向波冲击房屋时，因软土液化而承受不了房屋重量而 被压縮或排挤开，地震波伴随房屋下沉,因缓冲而减少纵向波冲击房屋的力度,但 房屋容易因倾斜而受震损坏。
已知在专利申请《水基或陆基或半浮的房屋》中，陆基的房屋的方案是，房 屋下有下开口浮仓以高出地基的地桩活动支撑，房屋的基脚用于限定地桩位置 而不滑出，房屋可以在地桩上以水平方向滑动，地震时地桩潜在可沉降使房屋减 震，房屋沉降后可用水浮起并可修复地桩,但陆基房屋的沉降减震能力为9度地震 烈度及以下，其主要原因是由于沉降减震可用总行程仅在0.5—1米范围的缘故，沉降减震的行程反映房屋的减震能九其下开口浮仓实际是个深槽构件。
发明内容
本发明为防震房屋及其用途及其方法，根据专家说百年内房屋最多遇到一次 大地震，故本发明的目的是，在经济防震的前提下，为平民提供一种可防一次亚极
限地震的低层房屋;本方案除需解决房屋沉降防震的行程小的问题,也要解决防 震房屋大幅度沉降中的动平衡问题，以便应对百年难遇一次的大地震，顺便同时 实现用于防洪及防泥石流的房屋。
防震房屋及其用途及其方法的方案如下
为保证防震房屋可靠沉降，低层房屋的基脚底部有活动支承的地桩，进而防 震房屋的特征是，房屋座落于(松土的)土台上，基脚底部有一体的下凹(浅)槽,地桩 竖立活动支承于下凹槽中。一如此，当大地震时，水平地震波使房屋的基脚可以 在活动支承的地桩上来回滑动而缓冲减震，纵向地震波使土层及地桩受房屋加 重力顺势沉降而缓冲减震,当房屋沉降减震后,将房屋周围少量泥土刨至土台下即 可即可正常使用，其中地桩可为防腐的木地桩，防腐的木地桩可用70年，地桩还 可以是木桩.混凝土.塑料.金属等材料极其结合。
为保证防震房屋大幅度沉降，在上诉方案的基础上,防震房屋进一步的特征 是，所诉房屋下的土台上层有碳渣层。
在上诉及前诉方案的基础上，为保证房屋大幅度沉降中的动平衡,防震房屋进 一步的特征是，所诉基脚底部的外围地桩有向内的倾斜角。
在上诉所有方案的基础上，为保证房屋大幅度沉降中的动平衡,防震房屋进 一步的特征是，所诉防震房屋的基脚包含井形的结构。
在所有上诉方案的基础上，房屋除用于平常使用及防震的用途外，房屋下的 土台经加固后,还用于防洪及防泥石流。很简单，就是由于房屋位于土台上而地势 较高，尤其是将土台面向洪水及泥石流一侧加固后，自然房屋可以避开洪水及泥 石流的冲击。
在上诉所有方案的基础上，防震房屋的方法是,当房屋沉降减震后,将房屋周 围少量泥土刨至土台下，以便正常使用。当震后倾斜时，可将房屋高出的一侧掏空， 以纠正倾斜房屋的平衡。
在上诉方案的基鄉上，防震房屋的方法是，在房屋下挖出坑道，再经坑道将房 屋下掏空,最后在掏空房屋下填充碳渣层，以备再次防震。
由于采用在土台上建地桩沉降防震的房屋,使房屋沉降防震的总行程可达1-2 米，使低层房屋可用于应对IO级地震烈度，震后将房屋周围少量泥土刨至土台下， 并且防震房屋还可再生。又由于采用碳渣层，以及采用地桩内斜，以及采用基脚包 含井形的布局,使房屋在超大地震中可改善动平衡性。又由于打入紧土层的地桩 较浅,故施工简单。
本案沉降防震的房屋的经济性取决于地桩的成本,以混凝土.塑料或橡胶的结 合,也可以是混凝土.与木桩的结合都很经济,即混凝土地桩的上端是柔性材料。例 如混凝土地桩的上端固定了木桩或塑料。
木地桩可以是不成材的树木,木地桩的来源例如，成材木的末端;病虫害树木; 低质林木的替换;还有在种植经济木材林时,将小树种密一点，等半成材经济林长 成时,采伐过密的半成材木以保证健壮经济林的成材，以用于平民防震防灾，也避 免过密的经济林导致地被植物无法生长，反而切断生态链。对经济落后地区而言， 平民义务种树及护林即可，使防震成本平民化。对于碳渣，一个火电站就有送不完 的碳渣。
图l.房屋的局部剖面结构图
图2.房屋沉降后的局部剖面结构图
图3.地桩支承房屋田形基脚平面的示意图
图4.地桩支承房屋井形基脚平面的示意图
图5.防震房屋的剖面结构图
图6.再生防震房屋剖面结构图
图7.防震房屋简化的平衡支承示意图
附图标记
基脚1 房屋6 坑道ll
土台2 松土层7 树木12
地桩3 下凹槽8
墙体4 碳渣层9
地板5 紧土层10
具体实施例一
为解决普通房屋有大于1米的沉降减震行程，以便使低层房屋足以应对10级
地震烈度，震后又不影响房屋使用性能。采用将有木地桩的沉降减震房屋置于有 碳渣层的土台上的方案。
如图1或图5所示，低层房屋6的位于土台2上，所诉土台2上层有很厚的 碳渣层9，下层为土层。房屋6的墙体4下都对应有基脚l，基脚1底部有活动支承 的木地桩3，木地桩3有一大半打入土层中，基脚1底部有用于木地桩3限位的下 凹槽8，其下凹槽8为与基脚1 一体的浅槽构件，基脚1可由砖-钢筋混凝土整体 浇铸而成，即基脚1可包含下圈梁。房屋的内侧是地板5，如此木地桩3及土台2 共同支承房屋,使房屋平时保持静支承力平衡。为避免房屋的地板5在沉降中受 力过大，地板5下碳渣的厚度明显大， 一般碳渣层9的厚度应在1米范围内，同时 有碳渣层9支承于地板5下以避免地板悬空，土台2周边种满树木12以护坡。用 于防洪及防泥石流时，除土台2周边以水泥做表面加固外，将土台面向洪水及泥 石流一侧的前方还可设导流台，以化解洪水及泥石流的直接冲击。
土台2与木地桩3的沉降柔性及沉降行程决定了房屋的减震能力，平时房屋 受静止支撑力而保持静止，当大地震时，水平地震波使房屋的基脚1可以在活动 支承的木地桩3上来回滑动而缓冲减震,下凹槽8可限制木地桩3的位置而不滑 出,木地桩3受阻时的水平柔性也有缓冲减震性;纵向地震波使土层及地桩3受房 屋加重力顺势沉降而缓冲减震。如图3为地桩支承房屋田形基脚的示意图所示， 减震房屋田字形的基脚1下都有地桩3支承保证了减震房屋沉降时的基本稳定 性。
由于土台2与木地桩3是为沉降减震的房屋专设，避免了以土台2单独支承 的不稳定性，故充许房屋防震的沉降总行程可达l-2米，水平滑动行程可为0. 5米， 使低层房屋可用于应对10级地震烈度,以达到防亚极限地震的目的,如图2所示, 当房屋沉降减震后，房屋还在地面上,将房屋周围少量泥土刨至土台下后房屋还 可正常使用,为避免沉降减震时无法逃生，故房屋的楼梯应设在室内。其中地桩以 防腐的木地桩为优选，防腐的木地桩可用70年。
在上诉方案的基础上，为保证房屋在地震中的动平衡性，可分别选用的进一
步的三种措施如下
其中之一是，如图1及如图5所示，所诉房屋下的土台2由松到紧而分层，可 包括碳渣层9.松土层7.紧土层10，松土层7是相对紧土层10而言的，木地桩3 只有一半打入紧土层10中;在地震时，沉降的房屋在土台2由松到紧的分层面自 调平衡后再继续下沉。
其中之二是，如图4所示,所诉防震房屋的基脚1包含井形的结构，基脚1下 是地桩3;在地震时,倾斜房屋的大部分重心总是集中在井形的基脚上，从而加强 了倾斜房屋的平衡性。
其中之三是，如图l及如图5及如图7所示，所诉基脚底部外围竖立且活动支 承的地桩有向内的倾斜角， 一般地桩3向内倾斜30°范围内，并且地桩3支承于 基脚1的内侧;在地震中房屋倾斜时，基脚1与地桩3增大的夹角导致地基的支 承阻力显著增加,以仰制房屋的倾斜；又如图2所示,当房屋沉降减震后，地桩3 将因平移而支承于基脚1的外侧。
上诉三种措施也可都选用。
具体实施例二
房屋沉降减震的动平衡性决定了房屋沉降减震的安全性。在生活中我们知道， 骑自行车时,以调整身体的重心掌握平衡,但运动中的自行车比静止的自行车容易 掌握平衡；单人翘翘板也是同样道理;又分析鞭子抽打旋转的陀螺，陀螺可以自身 调整平衡；多种现象都表明，有支承点的对称运动体容易消耗与稳定运动惯量不 一致的动量,进而运动体在运动中可维持特定的平衡状态。借鉴上诉运动体在运 动中容易保持动平衡结论，本案房屋平衡的原理是，可以将房屋的支承模式设置 为翘翘板的受力格局，使得房屋的倾斜作用力为轻作用力，在地震中，房屋某一 侧因下沉而倾斜时，就容易以某种陡增阻力纠正房屋一侧的倾斜量。所谓翘翘板 的受力格局，就是前诉在防震房屋下地桩支承的基脚中包含了井形的结构。所谓 某种陡增阻力，就是前诉在防震房屋的基脚底部外围竖立且活动支承的地桩有向 内的倾斜角，在地震中房屋倾斜时，基脚与地桩增大的夹角导致地基的支承阻力 显著增加， 一般地桩可向内倾斜30。范围。
根据上诉防震房屋在大地震中的平衡原理的实施例是，在上诉具体实施例一的 基础上，本实施例采用其三种平衡措施相结合。结合图K图4、图5，如图7为防
震房屋简化的平衡支承示意图所示，在房屋下的基脚中包含了井形的结构，基脚1
之间为地板5，井形的基脚下有地桩3支承，土层对房屋的支承暂不考虑。
在大地震中防震房屋受地基阻力一般会稳定于某一倾斜角O，除土层)tf湊IS齣 支承分量外，震动中地桩3的支承力n较地表土层更能维持稳定，设房屋危险倾斜 角叫为10° ，房屋下地桩3的倾斜角02为15° ，则下沉基脚la与地桩3a的受 力作用角由15。增大到25° ,地桩3a对基脚la的支承阻力呈函数性增加;同时房屋 基脚ld翘起一侧对地桩3d的受力作用角由15°减小到5° ，即基脚ld翘起一侧 的地桩3d对基脚ld的支承阻力呈函数减小；在房屋中部的基脚lb及lc下竖立 的地桩3b及3c代表了井形基脚的重心受力分布,显然房屋倾斜一侧的受力总小于 井形基脚的支承力,即井形基脚就是房屋作为翘翘板的重心支点；又因地桩3a及 3d相反的支承阻力变化将能阻止作为翘翘板的房屋继续倾斜，当又一地震波到来 时，由于倾斜房屋的两侧为轻作用力，使原下沉一侧由于阻力大而下沉量最小， 房屋翘起一侧伴随作为翘翘板的井形基脚重心都必将显著下沉，如此房屋倾斜角0> 必将减小，相对而言防震房屋在地震的震动中纠正了平衡。纠斜后房屋的地桩3 对基脚1的支承力n又恢复一致。
具体实施例三
为使沉降减震的房屋在震后还能防震，又如图6为再生防震房屋剖面结构 图所示，房屋6在沉降减震后，将房屋周围少量泥土刨至土台下,以便正常使用。 如防震房屋震后倾斜时，将房屋倾斜而高出的一侧掏空，以纠正房屋的倾斜。
在上诉方案的基础上，防震房屋再生的方法是，在房屋6下挖出坑道11，再经 坑道11将房屋下掏空,最后在掏空房屋下填充碳渣层9，以备再次防震。掏空的深 度决定防震能力，例如当房屋自身防7.5级地震烈度，地基掏空0.5米时还可用以 防8.5级地震烈度。由于根据专家说大地震后百年内不会再遇到大地震，再以8.5 级地震烈度设防已经有余了 。
权利要求
1.低层房屋的基脚底部有活动支承的地桩，进而防震房屋的特征是，房屋座落于土台上，基脚底部有一体的下凹(浅)槽，地桩竖立活动支承于下凹槽中。
2. 根据权利要求l，所诉的防震房屋，其特征是，所诉房屋下的土台上层有碳渣层。
3. 根据权利要求l,所诉的防震房屋，其特征是,所诉基脚底部的外围地桩有向内 的倾斜角。
4. 根据权利要求2，所诉的防震房屋,其特征是，所诉基脚底部的外围地桩有向 内的倾斜角。
5. 根据权利要求1至4任一项，所诉的防震房屋，其特征是，所诉防震房屋的基脚 包含井形的结构。
6. 根据权利要求1至4任一项，所诉的防震房屋,其特征是，所诉防震房屋的地桩 是混凝土地桩的上端有柔性材料。
7. 根据权利要求6,所诉的防震房屋,其特征是，所诉防震房屋的地桩是混凝土 地桩的上端固定了木桩或塑料。
8. 根据权利要求1至7任一项,房屋除用于平常使用及防震的用途外，房屋下的 土台经加固后，还用于防洪及防泥石流。
9. 根据权利要求1至7任一项,所诉防震房屋的方法是,当房屋沉降减震后，将房 屋周围少量泥土刨至土台下，以便正常使用。
10. 根据权利要求9,所诉的防震房屋的方、法是，在房屋下挖出坑道，再经坑道将 房屋下掏空，最后在掏空房屋下填充碳渣，以备再次防震。
全文摘要
目前不缺有效对抗极限地震的低层房屋，因而平民需要经济可防一次亚极限地震的低层房屋；根据专家说百年内房屋最多遇到一次大地震，故本方案是，低层防震房屋位于土台上，基脚底部有用于地桩限位的内凹浅槽，房屋的基脚底部有活动支承的地桩，房屋下的土台上层有碳渣层。房屋沉降防震的总行程可达1-2米，又由于外围地桩有向内的倾斜角，使大地震中房屋可保持动平衡，以便应对百年难遇一次的大地震，顺便加固的土台可用于防洪及防泥石流的房屋。震后将房屋周围少量泥土刨至土台下即可正常使用，并可使防震房屋再生；又由于打入紧土层的木地桩较浅，故施工简单；地桩可以是木桩、混凝土、塑料、金属等材料及其结合，因而很经济。
文档编号E04H9/14GK101343956SQ20081004591
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月28日 优先权日2008年8月28日
发明者(请求不公开姓名) 申请人:刘吉彬