本發(fā)明涉及一種房屋抗震機理展示模型。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟發(fā)展，社會財富日益累積，破壞性地震可能給社會帶來的損失越來越大，公眾對地震災(zāi)害及防震減災(zāi)的關(guān)注程度日益提高。地震科普教育在各地廣泛開展，科學(xué)防震減災(zāi)知識的普及程度日益提高。防震減災(zāi)科普教育中，具有實時展示效果的模型道具能夠?qū)⑾鄳?yīng)的科學(xué)知識以最直觀的方式展示在公眾面前，在地震科普教育中具有重要作用。由于結(jié)構(gòu)抗震措施是重要的防震減災(zāi)措施之一，因此結(jié)構(gòu)抗震展示模型在地震科普教育中意義重大。結(jié)構(gòu)抗震展示模型通常將縮尺的結(jié)構(gòu)模型放置于展示振動臺上，通過施加模擬震動以展示結(jié)構(gòu)地震破壞性態(tài)和抗震機理。但對于砌體結(jié)構(gòu)的常規(guī)抗震措施(構(gòu)造柱和整體現(xiàn)澆樓蓋)，目前尚無能夠直觀展示其對砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震性能的展示模型。

與此同時，作為量大面廣的房屋類型，砌體結(jié)構(gòu)房屋廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)建筑中，尤其是廣大鄉(xiāng)鎮(zhèn)的公用、民用建筑中。但是大量的砌體結(jié)構(gòu)房屋為民眾自建，難以通過強制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行約束。多次破壞性地震中，相當(dāng)數(shù)量的砌體結(jié)構(gòu)民居房屋缺少構(gòu)造柱、整體樓蓋等抗震措施,遭受嚴重震損甚至倒塌。因此通過生動、直觀的模型展示砌體結(jié)構(gòu)的抗震機理，可增強公眾，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)民眾對砌體房屋結(jié)構(gòu)抗震措施的理解和認識，提高自建砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震構(gòu)造措施的普及程度，為增強新建砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力提供幫助。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決目前缺少展示砌體結(jié)構(gòu)房屋地震破壞及抗震機理的模型技術(shù)問題，而提供一種砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型。

本發(fā)明的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型是由無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型1、有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型2、底板11、振動臺面12、電磁激振器13、振動臺基座15、振動臺面支撐桿16、滑動軸承17、激振器支撐18、支撐架19和三角形臺面連接件22組成；

振動臺面12為一個長方形鋼板，在振動臺面12的下表面的四個角各設(shè)置一個滑動軸承17，在振動臺面12的下表面沿較長邊的兩個滑動軸承17和另一個較長邊的兩個滑動軸承17中各穿過一個振動臺面支撐桿16，兩個振動臺面支撐桿16通過支撐架19水平固定在振動臺基座15上，固定在振動臺面12上表面較短邊的三角形臺面連接件22與水平放置的電磁激振器頂桿14的一端固定連接，電磁激振器13通過兩個激振器支撐架18固定在振動臺基座15上；

無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型1設(shè)置在振動臺面12的上表面遠離電磁激振器13的一端；

所述的底板11為長方形薄板，在底板11的四個角按照中心對稱的原則各設(shè)置四個通孔a20和四個通孔b21，通孔b21比通孔a20更接近底板11的中心點；底板11的四個通孔b21通過螺絲固定在振動臺面12上靠近電磁激振器13的一端；

有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型通過底板11上的四個通孔a20固定在底板11上。

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明將無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型和有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型放置于同一個展示振動臺上，通過施加振動，觀察對比兩棟房屋結(jié)構(gòu)模型的破壞情況。

由于構(gòu)造柱模型和整體樓板模型的相互約束及其對砌塊墻體模型的約束，使得有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型的整體性大大加強，在同樣強度的振動作用下，具有構(gòu)造柱模型和整體樓蓋抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型破壞程度明顯輕于無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型。通過與電磁激振器連接的電腦、信號控制其及功率放大器，控制電磁激振器為振動臺施加不同強度的模擬地震動作用。在較小強度的模擬地震動作用下，可實現(xiàn)無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型輕微破壞(少數(shù)砌塊模型移位，個別砌塊模型掉落)，有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型基本完好(無破壞現(xiàn)象)的展示現(xiàn)象；在中等強度的模擬地震動作用下，可實現(xiàn)無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型明顯破壞(部分砌塊模型移位或掉落，部分預(yù)制板模型及預(yù)制梁模型移位，少數(shù)預(yù)制板模型掉落)，有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型輕微破壞(個別砌塊模型輕微移位)的展示現(xiàn)象；在較強的模擬地震動作用下，可實現(xiàn)無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型倒塌破壞(大量砌塊模型掉落，部分預(yù)制板模型、預(yù)制梁模型倒塌掉落，上部樓層整體垮塌，底部樓層整體變形移位)，有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型中等破壞(部分砌塊模型移位，個別砌塊模型掉落)的展示現(xiàn)象，從而生動、直觀地展示了現(xiàn)澆整體樓蓋和構(gòu)造柱對砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震性能的提高作用，以及“小震不壞，中震可修，大震不倒”的房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理念。

由于整體展示模型全部采用零件搭接的方式組裝，即使整體房屋模型倒塌破壞，也不會在展示中出現(xiàn)零件的破壞，可反復(fù)組裝，重復(fù)展示；同時由于砌塊模型搭接的隨意性，可根據(jù)展示需要組裝不同形狀、不同層數(shù)的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型，因此在搭建模型時，搭建者擁有一定的模型設(shè)計自由性和創(chuàng)作性。

由于目前已知的抗震科普展示模型中，尚無能夠直觀展示砌體結(jié)構(gòu)房屋構(gòu)造柱、整體現(xiàn)澆樓蓋對房屋結(jié)構(gòu)抗震性能提升的模型，因此本發(fā)明能夠填補抗震科普展示模型中的技術(shù)空白。

本發(fā)明的模型的各個部件的尺寸可以根據(jù)實際情況自行選擇，但部件尺寸的比例關(guān)系須滿足前述規(guī)定。

附圖說明

圖1為具體實施方式一的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的整體示意圖；

圖2為具體實施方式一的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的局部示意圖；

圖3為具體實施方式一的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型示意圖；

圖4為具體實施方式一的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型示意圖；

圖5為具體實施方式一的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型搭建示意圖；

圖6為具體實施方式一的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為具體實施方式一的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為具體實施方式二的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的無孔的砌塊模型a的示意圖；

圖9為具體實施方式三的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的門窗過梁模型的示意圖；

圖10為具體實施方式四的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的無孔的砌塊模型b的示意圖；

圖11為具體實施方式五的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的預(yù)制梁模型的示意圖；

圖12為具體實施方式六的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的預(yù)制板模型的示意圖；

圖13為具體實施方式七的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的有孔的砌塊模型的示意圖；

圖14為具體實施方式八的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的整體樓板模型的示意圖；

圖15為具體實施方式九的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的構(gòu)造柱模型的示意圖；

圖16為具體實施方式一的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型的底板的示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結(jié)合圖1-16，本實施方式為一種砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震機理展示模型，是由無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型1、有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型2、底板11、振動臺面12、電磁激振器13、振動臺基座15、振動臺面支撐桿16、滑動軸承17、激振器支撐18、支撐架19和三角形臺面連接件22組成；

振動臺面12為一個長方形鋼板，在振動臺面12的下表面的四個角各設(shè)置一個滑動軸承17，在振動臺面12的下表面沿較長邊的兩個滑動軸承17和另一個較長邊的兩個滑動軸承17中各穿過一個振動臺面支撐桿16，兩個振動臺面支撐桿16通過支撐架19水平固定在振動臺基座15上，固定在振動臺面12上表面較短邊的三角形臺面連接件22與水平放置的電磁激振器頂桿14的一端固定連接，電磁激振器13通過兩個激振器支撐架18固定在振動臺基座15上；

無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型1設(shè)置在振動臺面12的上表面遠離電磁激振器13的一端；

所述的底板11為長方形薄板，在底板11的四個角按照中心對稱的原則各設(shè)置四個通孔a20和四個通孔b21，通孔b21比通孔a20更接近底板11的中心點；底板11的四個通孔b21通過螺絲固定在振動臺面12上靠近電磁激振器13的一端；

有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型通過底板11上的四個通孔a20固定在底板11上。

具體實施方式二：結(jié)合圖3，本實施方式與具體實施方式一的不同點是：所述的無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型(1)是由無孔的砌塊模型a(3)、門窗過梁模型(4)、無孔的砌塊模型b(5)、預(yù)制梁模型(6)和預(yù)制樓板模型(7)組成；多個無孔的砌塊模型a(3)在振動臺面(12)的上表面遠離電磁激振器(13)的一端互相緊靠搭建一個空心的矩形，然后采用相同的方式錯縫搭接逐層布置形成第一層墻體，在第一層墻體的門窗洞口側(cè)邊框的最下層靠近邊框處使用無孔的砌塊模型b(5)與無孔的砌塊模型a(3)緊靠，在第一層墻體的門窗洞口上邊框使用門窗過梁模型(4)與無孔的砌塊模型a(3)緊靠，在第一層墻體的最上面一層的中間搭建預(yù)制梁模型(6)，預(yù)制梁模型(6)與門窗洞口所在平面平行，若干預(yù)制板模型(7)鋪設(shè)在第一層墻體的最上面一層的無孔的砌塊模型a(3)和預(yù)制梁模型(6)上，形成第一層無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型，按照預(yù)定的樓層數(shù)逐層搭建無抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型；

所述的無孔的砌塊模型a(3)為塑料或金屬長方體，其中兩個相對的表面為正方形，其余4個表面為長方形，并且較長邊的長度為較短邊長度的2倍。其他與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：結(jié)合圖4，本實施方式與具體實施方式一的不同點是：

所述的有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型(2)是由無孔的砌塊模型a(3)、門窗過梁模型(4)、無孔的砌塊模型b(5)、有孔的砌塊模型(8)、整體樓板模型(9)和四個構(gòu)造柱模型(10)組成；多個無孔的砌塊模型a(3)和有孔的砌塊模型(8)搭建互相緊靠搭建一個空心的矩形，其中砌塊模型(8)搭建在四個拐角，其余為無孔的砌塊模型a(3)，然后采用相同的方式錯縫搭接逐層布置形成第一層墻體，在第一層墻體的門窗洞口側(cè)邊框的最下層靠近邊框處使用無孔的砌塊模型b(5)，在第一層墻體的門窗洞口上邊框使用門窗過梁模型(4)，整體樓板模型(9)鋪設(shè)在第一層墻體的最上面一層的多個無孔的砌塊模型a(3)和有孔的砌塊模型(8)上，按照預(yù)定的樓層數(shù)逐層搭建墻體，四個構(gòu)造柱模型(10)穿過所有的整體樓板模型(9)的四個角和有孔的砌塊模型(8)，形成有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型(2)；

有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型(2)中的四個構(gòu)造柱模型(10)固定在底板(11)的四個通孔a(20)上；

所述的無孔的砌塊模型a(3)為塑料或金屬長方體，其中兩個相對的表面為正方形，其余4個表面為長方形，并且較長邊的長度為較短邊長度的2倍。其他與具體實施方式一相同。

具體實施方式四：結(jié)合圖9，本實施方式與具體實施方式二的不同點是：所述的門窗過梁模型(4)為一個長方體，其中兩個相對的表面為正方形，其余4個表面為長方形，并且較長邊的長度為較短邊長度的2n倍，n為正整數(shù)，門窗過梁模型(4)較短邊長度等于無孔的砌塊模型a(3)較短邊長度。其他與具體實施方式二相同。

具體實施方式五：結(jié)合圖10，本實施方式與具體實施方式二或三的不同點是：所述的無孔的砌塊模型b5為塑料或金屬立方體，且邊長等于無孔的砌塊模型a3較短邊長度。其他與具體實施方式二或三相同。

具體實施方式六：如圖11，本實施方式與具體實施方式二的不同點是：所述的預(yù)制梁模型6為金屬材料的工字型多面體，厚度a與無孔的砌塊模型a3較短邊長度相等，預(yù)制梁模型6的上下邊長b為厚度a的2倍，梁中間的寬度與厚度相等，即d＝0.5a。其他與具體實施方式二相同。

具體實施方式七：結(jié)合圖12，本實施方式與具體實施方式二的不同點是：所述的預(yù)制板模型7為矩形金屬板，尺寸根據(jù)房屋模型的尺寸和預(yù)制梁的布置確定。其他與具體實施方式二相同。

具體實施方式八：結(jié)合圖13，本實施方式與具體實施方式三不同點是：所述的有孔的砌塊模型8的材質(zhì)與尺寸和無孔的砌塊模型a3相同，在較長邊所在的一個表面有一個通孔。其他與具體實施方式三相同。

具體實施方式九：結(jié)合圖14，本實施方式與具體實施方式三的不同點是：所述的整體樓板模型9為矩形金屬板，平面尺寸與整體模型房屋的平面外邊緣尺寸相同，在四個角各設(shè)置一個通孔。其他與具體實施方式三相同。

具體實施方式十：結(jié)合圖15，本實施方式與具體實施方式三的不同點是：所述的構(gòu)造柱模型10為金屬圓柱桿，兩端設(shè)置絲扣，長度高于有抗震措施的砌體結(jié)構(gòu)房屋模型2的總高度。其他與具體實施方式三相同。

模型搭建好后，即可通過與電磁激振器連接的電腦、信號控制其及功率放大器，控制電磁激振器為振動臺施加不同強度的模擬地震動作用，對比展示在不同強度的模擬地震動作用下，兩個砌體結(jié)構(gòu)房屋模型的破壞情況。