一种房屋抗震结构及抗震方法

摘要

一种房屋抗震结构，包括连接为一体的屋顶支撑架(1)，用于将房屋的屋顶(100)独立于房屋的墙体(200)支撑起来；多个与屋顶支撑架(1)固定连接的支撑柱(2)；围绕房屋设置于地面的环形沟槽(3)；设置于环形沟槽(3)内部的环形减震框架(4)，支撑柱(2)的下端与环形减震框架(4)固定连接；设置于环形沟槽(3)的底部与环形减震框架(4)之间的多个减震器(5)。该房屋抗震结构的抗震方法，将现有房屋的屋顶(100)通过支撑柱(2)支撑在地面上，可以避免地震时屋顶(100)倒塌造成损失。该房屋抗震结构易于施工，适用于传统老旧房屋的改造。

说明书

技术领域

本发明涉及地震研究领域中的减灾与应急管理技术，尤其涉及震区房屋的抗震技术领域，特别涉及一种房屋抗震结构及抗震方法。

背景技术

地震是一种突发的自然灾害，一次破坏性地震往往在极短时间内造成十分严重的经济损失和人员伤亡。其中大部分损失和伤亡均来自于房屋在地震中的破环，特别是中国的广大偏远地区的传统老旧房屋，大多采用砖墙或者土坯结构，没有采用抗震措施，大量房屋很容易在地震中破坏和倒塌，震害特别严重。

现有技术对已有房屋的抗震改造，通常有结构加强和基础减震两种措施。其中，结构加强是通过提高结构构件的强度和变形能力来保证结构抗震性能，例如对房屋的墙体植筋以提高墙体的结构刚度。基础减震是在整栋房屋的基础下方设置减震结构，例如将整栋房屋的基础抬起后安置减震器等。

但是，对于传统老旧的砖墙或者土坯结构的墙体来说，墙体植筋的抗震改造方法一是材料和施工成本远高于传统老旧房屋的整体价值，不如推倒重建效益高；二是墙体加强之后的墙体结构重量增加，地震中墙体倒塌后对人身安全的威胁更大，因而对现有传统老旧房屋采用结构加强措施的经济和社会效益很低。而基础减震措施的施工难度非常大，成本更高，一般仅适用于特别具有历史和经济价值的建筑物。对于现有偏远地区的传统老旧房屋来说，基础减震基本上没有什么实际意义。

因此，现阶段对于地震的减灾和应急管理来说，迫切需要提供一种低成本的解决方案，用以对现有量大面广的传统老旧的砖墙或者土坯结构的房屋进行大范围的抗震改造，以减少地震造成的经济损失和人员伤亡。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种房屋抗震结构及抗震方法，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种房屋抗震结构，用于对已有房屋进行抗震处理，其中，所述房屋抗震结构包括：连接为一体的屋顶支撑架，用于将所述房屋的屋顶独立于所述房屋的墙体支撑起来；多个与所述屋顶支撑架通过关节轴承固定连接的支撑柱；围绕所述房屋设置于地面的环形沟槽；设置于所述环形沟槽内部的环形减震框架，所述支撑柱的下端通过关节轴承与所述环形减震框架固定连接；设置于所述环形沟槽的底部与所述环形减震框架之间的多个减震器。

优选地，所述环形减震框架的下方设置有第一凹槽，所述环形沟槽的底部设置有与所述第一凹槽对应的第二凹槽，所述减震器的上下表面可分别限制在所述第一凹槽和第二凹槽的范围内水平移动。

优选地，所述减震器为圆柱状的橡胶垫，其具有贯穿上下底面的通孔，所述通孔内部设置有一个钢球，所述钢球的直径小于未压缩的所述橡胶垫的厚度。

优选地，所述第二凹槽的间距最大的两个边缘设置有向下的漏水孔，所述漏水孔通过水道与抽水竖井连通，所述抽水竖井中设置有与水泵连接的抽水管道。

优选地，所述环形沟槽的上方覆盖有防水盖板。

本发明还提供了一种房屋抗震方法，用于对已有房屋进行抗震处理，其中，所述方法包括如下步骤：提供一个连接为一体的屋顶支撑架，将所述房屋的屋顶独立于所述房屋的墙体支撑起来；围绕所述房屋在地面上开挖一个环形沟槽；在所述环形沟槽的底部设置多个减震器；在所述减震器的上方设置一个环形减震框架；在所述环形减震框架上通过关节轴承固定连接多个支撑柱；利用起重机将所述屋顶支撑架连同房屋的屋顶一起吊起；转动所述支撑柱，使所述支撑柱的上端通过关节轴承与所述屋顶支撑架固定连接；利用所述支撑柱将所述房屋的屋顶独立于所述房屋的墙体支撑起来。

优选地，开挖所述环形沟槽的同时，在所述环形沟槽的底部设置漏水孔以及与抽水竖井连通的水道。

优选地，在所述环形沟槽的底部设置有可供所述减震器在其范围内水平移动的圆形的第二凹槽，所述第二凹槽的直径的两个边缘分别设置有一个所述漏水孔。

优选地，所述环形减震框架的下方设置有与所述第二凹槽对应的圆形的第一凹槽。

优选地，所述第一凹槽与所述第二凹槽的直径相同。

本发明的房屋抗震结构及抗震方法将现有房屋的屋顶通过支撑件支撑在地面上，可以避免地震时屋顶倒塌造成损失，且抗震结构易于施工，特别适用于传统老旧房屋的改造，经济和社会效益高，易于推广使用。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1显示的是一种已有房屋的结构示意图；

图2显示的是根据本发明的一个具体实施例的屋顶支撑结构的分解示意图；

图3显示的是根据本发明的另一个具体实施例的房屋抗震结构的示意图；

图4显示的是图3所示A-A剖视图；

图5显示的是根据本发明的又一个具体实施例的环形减震框架的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

如图1所示，其显示的是一种已有房屋的结构示意图，该已有房屋是一 种典型的传统老旧结构的房屋，其屋顶100没有显示最外侧的瓦片等结构，仅仅示意性显示了多根搭在墙体200上的木质横梁300。由于缺少合适的木材建造墙体，中国的这种传统老旧结构的房屋的墙体200一般为砖墙或者土坯。正如背景部分所述，图1所示的这种已有房屋，如果采用现有技术进行抗震改造，其经济和社会效益很低，因此，本发明针对这种技术问题，提供了一种低成本的解决方案，用以对现有传统老旧的砖墙或者土坯结构的房屋进行大范围的抗震改造，以减少地震造成的经济损失和人员伤亡。

具体来说，本发明的解决方案是将现有房屋的屋顶100通过支撑件独立于墙体200支撑在地面上，当地震发生时，通过支撑件的减震结构保持屋顶100不倒塌，从而可以减少由于屋顶100的倒塌致人死亡的情况，也可以减少屋顶100的损毁造成的财产损失。另外，保持完好的屋顶100可以提供基本的遮蔽，避免灾民震后露宿街头，而且可以在屋顶100的下方很快重新修补墙体200，有利于灾后重建。

总之，由于偏远地区的传统老旧房屋本身结构上的特点，导致其墙体200的结构强度不够，容易在地震中倒塌。然而，由于这种传统老旧的房屋高度很小，墙体200倒塌通常不会造成太大的伤害，反倒是由于墙体200倒塌后屋顶100上的木质横梁300跌落后很容易致人死亡。因此，本发明通过将屋顶100支撑起来，避免屋顶100倒塌造成损失。

为了便于将屋顶100通过支撑件独立于墙体200支撑在地面上，首先需要提供支撑结构将整个屋顶100整体托起来，图2显示的是根据本发明的一个具体实施例的屋顶支撑结构的分解示意图，图中显示在已有房屋的屋顶100的下方，额外设置了一个连接为一体的屋顶支撑架1，该屋顶支撑架1优选采用钢结构焊接而成。图示屋顶支撑架1包括贴着每个侧墙设置的三角形的屋架11，以及将每个三角形的屋架11的顶点连接为一体的横向连接件12。图2中的屋顶支撑架1显示的是一种简单的屋顶支撑结构，根据房屋的结构不同，也可以设计成其它的形式，只要可以将屋顶100独立于房屋的墙体200支撑起来即可。

图3显示的是根据本发明的另一个具体实施例的房屋抗震结构的示意 图，图中显示的房屋，其屋顶100已经通过图2所示的屋顶支撑架1独立于墙体200支撑了起来。如图3所示，本发明的房屋抗震结构，可用于对已有房屋进行抗震处理，其中，所述房屋抗震结构包括：如图2所示的连接为一体的屋顶支撑架1，用于将房屋的屋顶100独立于房屋的墙体200支撑起来。另外还具有多个与屋顶支撑架1通过关节轴承(图中未示出)固定连接的支撑柱2。在图3所示具体实施例中，在房屋的四个角上分别设置有一个支撑柱2。进一步地，本发明的房屋抗震结构还包括围绕房屋设置于地面的环形沟槽3，支撑柱2的下端与设置在环形沟槽3中的减震结构连接，用以隔绝地面震动对支撑柱2的影响，同时通过减震结构对支撑柱2提供进一步的缓冲减震。

下面参照图4详细说明环形沟槽3中的减震结构，其中，图4显示的是图3所示A-A剖视图。图中显示，在环形沟槽3内部设置有一个环形减震框架4，支撑柱2的下端通过关节轴承21与环形减震框架4固定连接。另外，在环形沟槽3的底部与环形减震框架4之间设置有多个减震器5。当地震发生的时候，用于连接支撑柱2的环形减震框架4可以在减震器5的支撑下相对地面整体移动，通过减震器5的缓冲，可以消减地震波对支撑柱2的冲击，保持支撑柱2上方的屋顶100的稳定性，从而保持屋顶100不倒塌。

图5显示的是根据本发明的又一个具体实施例的环形减震框架的结构示意图，其可以显示设置于环形沟槽3的环形减震框架4的整体结构。在图3-5所示的具体实施例中，环形沟槽3依照房屋的样式设计成了矩形结构。对应于矩形结构的环形沟槽3，设置在环形沟槽3中的环形减震框架4也是矩形对。当然，本领域技术人员应当理解，根据实际需要，也可以将环形沟槽3和环形减震框架4设计成其它多边形或者圆形，只要环形沟槽3可以为环形减震框架4提供足够的避震空间即可。本发明的环形沟槽3一方面可以将房屋的地基与地面的联系割裂开来，用于减轻地震的水平冲击，另一方面可以方便在环形沟槽3中设置减震结构，用以将减震结构隐藏于地面下方，尽量避免对人员进出房屋造成障碍。尤其重要的是，环形沟槽3可以很方便地围绕房屋进行施工，不需要触动房屋的地基、墙体等结构，特别适用于传统老 旧房屋的改造，操作简单，成本低，经济和社会效益高，易于推广使用。

在本发明的一个具体实施例中，环形减震框架4的下方设置有第一凹槽51，环形沟槽3的底部设置有与第一凹槽51对应的第二凹槽52，减震器5的上下表面可分别限制在第一凹槽51和第二凹槽52的范围内水平移动。优选的，第一凹槽51和第二凹槽52均可以设置成圆形，二者位置对应且直径相同，因而可以提供同样的便于减震器5水平移动的范围。第一凹槽51和第二凹槽52可用于将减震器5限制在一定范围内水平移动，避免由于地震的影响使减震器5的位置偏移太大导致支撑结构高低不平。即，地震频发的情况下，减震器5的位置会移动，如果不加限制，有些减震器5会聚集在环形减震框架4的一侧，从而可能会导致环形减震框架4倾斜失效，而采用了具有限制位置移动的第一凹槽51和第二凹槽52可以杜绝这种情况的发生。

进一步地，在另一个具体实施例中，如图4和图5所示，减震器5可以为圆柱状的橡胶垫，其具有贯穿上下底面的通孔53，通孔53内部设置有一个钢球54，钢球54的直径小于未压缩的橡胶垫的厚度。圆柱状的橡胶垫形式的减震器5具有弹性，可以压缩，因而可以在地震中减轻地震的垂直冲击。钢球54可以在橡胶垫压缩的情况下提供一定的支撑力，避免橡胶垫受力过大而破裂，可以提高橡胶垫的使用寿命。当受到地震的水平冲击的时候，钢球54可以很方便的滚动，滚动的钢球54挤压通孔53的内壁，可以使橡胶垫发生横向变形，从而可以通过橡胶垫的横向变形吸收水平冲击力。本发明的上述减震器5的结构简单，相对于现有的层叠结构的减震结构更易于制造，尤其适用于本发明的低成本避震结构中。

另外，为了避免减震结构受到雨水的侵蚀，在第二凹槽52的间距最大的两个边缘分别设置有一个向下的漏水孔6，漏水孔6通过水道与抽水竖井7连通，抽水竖井7中设置有与水泵8连接的抽水管道。当第二凹槽52为圆形的情况下，两个漏水孔6分别设置于第二凹槽52的直径的两个边缘处，以便于当减震器5移动的时候，总有一个漏水孔6不会被减震器5挡住，从而可以避免雨水集聚在第二凹槽52中。

优选地，在环形沟槽3的上方还覆盖有防水盖板，一方面用于防止雨水 进入环形沟槽3，另一方面可以将环形沟槽3遮蔽起来，避免人员或者物品等落入环形沟槽3造成损害。优选所述防水盖板为不锈钢板制成，可以承受人员和车辆的重量，以便于屋主等人员的生活出行。

下面参照附图进一步说明本发明的房屋抗震方法，所述方法用于对已有房屋进行抗震处理，其中，所述方法包括如下步骤：

提供一个连接为一体的屋顶支撑架1，将房屋的屋顶100独立于房屋的墙体200支撑起来；围绕房屋在地面上开挖一个环形沟槽3；在环形沟槽3的底部设置多个减震器5；在减震器5的上方设置一个环形减震框架4；在环形减震框架4上通过关节轴承21固定连接多个支撑柱2；利用起重机将屋顶支撑架1连同房屋的屋顶100一起吊起；转动支撑柱2，使支撑柱2的上端通过关节轴承(图中未示出)与屋顶支撑架1固定连接；利用支撑柱2将房屋的屋顶100独立于房屋的墙体200支撑起来。

优选在开挖环形沟槽3的同时，在环形沟槽3的底部设置漏水孔6以及与抽水竖井7连通的水道。

本发明的房屋抗震方法中涉及的其它结构的改进和变形，均可以参照前述实施例中有关房屋抗震结构的各实施例及其组合，在此不再一一赘述。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。