本实用新型专利技术涉及一种圆柱壳体建筑单元及其构成的低成本模块式抗震建筑物。圆柱壳体建筑单元主体是由轴向钢梁和圆环形钢梁构成的长径比足够大的笼型钢结构体，其内部布置有一层或多层房间构成的建筑物；由低成本基础、设置在低成本基础之上的砂砾摩擦阻尼层、以层叠方式堆积在砂砾摩擦阻尼层之上的圆柱壳体建筑单元堆、设置在圆柱壳体建筑单元堆外面的外形限制框架构成的低成本模块式抗震建筑物；以及由圆柱壳体建筑单元堆与中心长方体楼房相结合的低成本模块式抗震建筑物。本实用新型专利技术在设计抗震烈度9度以下时，只发生弹性晃动，而不破坏；在地震烈度9度以上时，依靠管堆的主动预设缓慢塌落过程来消弱地震的巨大破坏力，具有超强抗震能力。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及抗震建筑物，具体是一种圆柱壳体建筑单元及其构成的低成本模块式抗震建筑物。
技术介绍
日本是地震多发国，在抗震方面有很多先进经验，例如轻型木结构在抵御地震方面是卓有成效的，但如果加上海啸那就变得不堪一击；近代发展为高强弹性结构，或在主建筑物与基础之间设置滚动层、阻尼层等。著名的日本东京蚕茧大厦结合了很多先进抗震经验，也经受住了多次地震的考验，他的理念是主动抗震，主要表现在：一是镇重块，二是缚扎建筑物的弹性缆；三是以水或压缩空气为动力的喷气顶推装置。实践证明有很强的抗震性能。但同样造价也不菲！中国仅从1976年的唐山大地震到2010年的玉树地震看，说明我国很多地区处在地震多发带，但基于我国国情，想避开这些地区基本是不可能的，且又受经济制约，现在的一些先进的抗震结构建筑造价难以惠及普通民众。古今中外，人类在抗震方面的研究可以说硕果累累，如中国专利CN1184875A“大型抗震建筑物及其设计方法”、中国专利CN205046695U“一种超高层建筑约束支撑抗震结构”、中国专利CN205206444U“一种设置有砂垫层和腰带的减震抗震建筑物”等，但大多属于主动加强整体强度、弹性建筑减弱地震能量、选址优化、加强地基、对整体建筑物缚扎弹性缆、设置阻尼层或滚动隔离层、格局优化等，它们在超过设计的极限地震或巨大爆炸等情况下，仍会产生巨大伤亡。中国专利CN201502204U公开的“圆柱壳体建筑单元抗震楼房”，提到了关于管型单元房建筑的概念，给出了预制管型单元房吊装在矩形框架结构上并固定的设计方案，即双层抗震结构体系，该结构可为内圆外方形、椭圆形、拱形的管型单元房，具有极强的抗冲击挤压变形能力，能有效保证楼内人员的人身安全。该结构利用了管型单元房的良好力学结构，可又把管型单元房布置在力学结构很一般的矩形框架之内，其矩形框架的抗震能力也就成了限制环节，并没有大幅度地脱离传统矩形楼房的抗震能力范围，无谓地增加了造价，且破坏后不宜修复，在实施方面有一定的局限性。中国专利CN202767239U“一种高抗震建筑物”的一个实施例中采用了蜂窝六边形框架内装单元房的建筑结构，对CN201502204U“圆柱壳体建筑单元抗震楼房”有了改进，但仍没有脱离框架和单元房并用的思想，蜂窝六边形框架的造价还是高。中国专利CN101619625A“震不倒球形经纬钢构建筑设计方案”给出了整体外形为一个大球形的建筑结构，具有了抵抗超级地震的能力，然而球的直径越大，其大球面的力学特性会逐渐接近平面，因此，此种结构的建筑规模受到一定限制，直径太大后造价也会急剧升高。另一个中国专利CN1049889A“不倒型抗震建筑物”还给出了整体外形为“不倒翁”形的建筑结构，也具有类似的优缺点。中国专利CN101397819A“六角蜂窝抗震建筑框架结构”也采用了蜂窝六边形框架的建筑结构，提高了结构强度，而外形还是垂直框架柱，低造价时仍然不具备抵抗超级地震的能力。
技术实现思路
本技术旨在解决现有技术存在的上述问题，而提供一种圆柱壳体建筑单元，进而提供一种全部由所述圆柱壳体建筑单元构成的低成本模块式抗震建筑物，以及提供一种由所述圆柱壳体建筑单元堆与中心长方体楼房相结合的低成本模块式抗震建筑物。本技术基于一种新的抗震理念：“主动破坏式减震法”的组合结构模块式建筑，即在超过设计极限地震烈度（例如9度或强力爆炸）时，依靠管堆的主动预设缓慢塌落过程来消弱地震对建筑物产生的巨大破坏力，减少人员财产损失，且能在震后快速回复正常的生产生活，在应对地震，特别是罕遇地震（或强力爆炸）时，具有超强的能力。本技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种圆柱壳体建筑单元，包括圆柱壳体，圆柱壳体的主体是由轴向钢梁和圆环形钢梁构成的长径比足够大的笼型钢结构体，其内部布置有一层或多层房间构成的建筑物。一种圆柱壳体建筑单元构成的低成本模块式抗震建筑物，包括低成本基础、设置在低成本基础之上的砂砾摩擦阻尼层、以层叠方式堆积在砂砾摩擦阻尼层之上的圆柱壳体建筑单元堆，横向排列的相邻圆柱壳体建筑单元之间均通过多根多种弹性拉筋相连，在圆柱壳体建筑单元堆外面两侧，分别设置有外形限制框架，两侧外形限制框架的框架梁的顶部由限制轴承相互铰接，外形限制框架的框架梁底部与低成本基础之间设置有带配重块的预拉应力滑轮组，整体建筑物的四面设置由观景阳台。一种圆柱壳体建筑单元构成的低成本模块式抗震建筑物，包括低成本基础、设置在低成本基础之上的砂砾摩擦阻尼层、以层叠方式堆积在砂砾摩擦阻尼层之上的圆柱壳体建筑单元堆，横向排列的相邻两圆柱壳体建筑单元之间通过多根多种弹性拉筋相连，圆柱壳体建筑单元堆中设置有中心长方体楼房，圆柱壳体建筑单元堆外面两侧，分别设置有外形限制框架，每侧外形限制框架的框架梁顶部均通过限制轴承与中心长方体楼房侧面铰接，外形限制框架的框架梁底部与低成本基础之间分别设置有带配重块的预拉应力滑轮组。采用上述技术方案的本技术，与现有技术相比，其显著特点是：（1）圆柱壳体建筑单元为管型单元房预制件，可采用工厂大规模生产，能够降低造价，缩短建设工期，且圆柱壳体具有低成本高强度的特点，无必要再用高昂的承重框架来支撑，因而降低了抗震建筑物成本。（2）圆柱壳体建筑单元内部布置有一层或多层房间，是主要的工作、生活空间；圆柱壳体的长径比足够大，可以防极限地震强度或强力爆炸时，发生轴线方向的崩塌（只允许发生冲击力少的滚动塌落）；另外，圆柱形壳体，各向同性、整体性好、受力和传力的面积大而均匀（破坏冲击力可以被分散）、结构强度高，弹性强、不易发生严重的破坏，且单位容积的壳体材料较为节省（仅大于球形），并与人类生活、居住、工作习惯较为一致。（3）圆柱壳体建筑单元之间采用多根多种弹性拉筋连接固定，拉筋的数量随着建筑物规模和防御等级的提高可无限量增加，在超过极限地震（或强力爆炸）时，拉筋可按设计程序释放拉力直至逐次拉断，从而使圆柱壳体建筑单元在主动预设的缓慢塌落过程中减弱地震力，确保圆柱壳体建筑单元内人员不受伤害；且震后可迅速恢复，也不会造成过多的财产损失。（4）圆柱壳体建筑单元堆外面的外形限制框架，与前述弹性拉筋一起可有效防止最外边的圆柱壳体建筑单元，在超过极限地震（或强力爆炸）时向外滚动，以防止这种运动可能产生的较大冲击破坏结果，同时还起到了整体建筑物弹性拉筋的作用。（5）圆柱壳体建筑单元堆与中心长方体楼房相结合，由于在中心长方体楼房两侧，堆满了圆柱壳体建筑单元，它们即使在滚动塌落过程中，还仍然存在水平拱卫力，并足以防止中心长方体楼房在极限地震或强力爆炸时的整体快速侧翻。作为优选，本技术更进一步的技术方案是：笼型钢结构体包括透光段和不透光段，不透光段的笼型钢结构体上设置有防腐处理的外层钢壳和内层钢壳；透光段的笼型钢结构体内辅以圆形透光材料板，并配以采光设施。外层钢壳和内层钢壳之间充有定压氮气。外层钢壳和内层钢壳之间局部设置有环形水箱。外层钢壳内部装有多套滚轮或滚珠。自内层钢壳的内表面起，依次设置有耐火保温层、隔音层和装饰层。弹性拉筋包括A拉筋和B拉筋，A拉筋由花篮螺栓、钢丝绳A和钢丝绳卡扣构成，A拉筋为多根；B拉筋由钢丝绳B、预设伸长段、定摩擦阻力压紧器构成，按预设伸长段长度的不同，B拉筋分为多种规格，包括第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种圆柱壳体建筑单元，包括圆柱壳体（1），其特征在于：圆柱壳体（1）的主体是由轴向钢梁（4）和圆环形钢梁（5）构成的长径比足够大的笼型钢结构体，其内部布置有一层或多层房间（12）构成的建筑物。
【技术特征摘要】
1.一种圆柱壳体建筑单元，包括圆柱壳体（1），其特征在于：圆柱壳体（1）的主体是由轴向钢梁（4）和圆环形钢梁（5）构成的长径比足够大的笼型钢结构体，其内部布置有一层或多层房间（12）构成的建筑物。2.根据权利要求1所述的圆柱壳体建筑单元，其特征在于：笼型钢结构体包括透光段（2）和不透光段（3），不透光段（3）的笼型钢结构体上设置有防腐处理的外层钢壳（6）和内层钢壳（7）；透光段（2）的笼型钢结构体内辅以圆形透光材料板，并配以采光设施。3.根据权利要求2所述的圆柱壳体建筑单元，其特征在于：外层钢壳（6）和内层钢壳（7）之间充有定压氮气。4.根据权利要求2所述的圆柱壳体建筑单元，其特征在于：外层钢壳（6）和内层钢壳（7）之间局部设置有环形水箱。5.根据权利要求2所述的圆柱壳体建筑单元，其特征在于：外层钢壳（6）内部装有多套滚轮或滚珠（11）。6.根据权利要求2所述的圆柱壳体建筑单元，其特征在于：自内层钢壳（7）的内表面起，依次设置有耐火保温层（8）、隔音层（9）和装饰层（10）。7.一种如权利要求1-6任一项所述圆柱壳体建筑单元构成的低成本模块式抗震建筑物，其特征在于：包括低成本基础（13）、设置在低成本基础（13）之上的砂砾摩擦阻尼层（14）、以层叠方式堆积在砂砾摩擦阻尼层（14）之上的圆柱壳体建筑单元堆，横向排列的相邻圆柱壳体建筑单元之间均通过多根多种弹性拉筋相连，在圆柱壳体建筑单元堆外面两侧，分别设置有外形限制框架（15），两侧外形限制框架（15）的框架梁（16）的顶部由限制轴承（17）相互铰接，外形限制框架（15）的框架梁（16）底部与低成本基础（13）之间设置有带配重块（19）的预拉应力滑轮组（18），整体建筑物的四面设置由观景阳台（20）。8.根据权利要求7所述的圆柱壳体建筑单元构成的低成本模块式抗震建筑物，其特征在于：弹性拉筋包括A拉筋（21）和B拉筋（22...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋子雄，刘树钢，李雷，赵立顺，李玉茹，周建普，唐鹏，
申请(专利权)人：唐山精研实业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河北;13
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