一種緩解地震和洪水對(duì)建筑物造成損害的施工方法和設(shè)施

【摘要】地震和洪水每年給美國(guó)造成巨額損失，自然災(zāi)害給全球造成的損失也是巨大，本發(fā)明專(zhuān)利提供一種新型的房屋建設(shè)施工方法和設(shè)施，由三個(gè)主要部分構(gòu)成：保護(hù)殼、緩沖介質(zhì)、建筑平臺(tái)，通過(guò)緩沖介質(zhì)可以緩解地震力對(duì)建筑平臺(tái)上的建筑物造成的損失，減輕地震和洪水對(duì)建筑物造成損失。

【關(guān)鍵詞】緩解 地震洪水 建筑物損害 施工方法和設(shè)施 專(zhuān)利

美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公告

公告號(hào)：US2015/0308138 A1

公告日：2015年10月29日

申請(qǐng)人：Arx Pax， LLC， Saratoga CA

發(fā)明人：D.Gregory HENDERSON， Saratoga

代理人：Arx Pax， LLC， Saratoga CA

申請(qǐng)?zhí)枺?4/792，194

申請(qǐng)日：2015年7月6日

一、相關(guān)文獻(xiàn)

本專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)是根據(jù)美國(guó)法典35條§120條款，由Henderson于2014年6月30日在美國(guó)備案的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枺?4/320，327的延續(xù)，該優(yōu)先權(quán)依據(jù)美國(guó)法典35條§120及由Henderson于2014年3月15日在美國(guó)備案的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?3/843，914的延續(xù)，以上文獻(xiàn)全部作為本發(fā)明的參考。

二、發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明專(zhuān)利涉及建筑施工領(lǐng)域，特別涉及緩解地震、洪水、海嘯造成損失的建筑施工方法。

三、技術(shù)背景

近百年來(lái)，地震每年給美國(guó)造成的損失大約20-24億美元，洪水每年給美國(guó)造成的損失也是相同數(shù)據(jù)，洪水發(fā)生頻率比地震高，任何重大災(zāi)難造成的經(jīng)濟(jì)損失往往是相當(dāng)大的，災(zāi)難增加了全球的生活成本也加重了全球的物理傷害。

在美國(guó)，地震風(fēng)險(xiǎn)主要集中在西海岸，但是，新馬德里斷層帶遍及伊利諾伊州、肯塔基州、田納西州、密蘇里州以及阿肯色州沿著密西西比河也有發(fā)生大地震的可能性，洪水的危害幾乎遍及美國(guó)各地。

遠(yuǎn)離沿海的地區(qū)，洪水主要是由泛濫的河流及其相關(guān)的支流造成的。在沿海人口密集最高地區(qū)（一半的美國(guó)人口居住在50英里沿海之內(nèi)的地區(qū)），洪水由河流泛濫以及風(fēng)暴潮和涌潮造成的。預(yù)計(jì)全球變暖、海平面上升及天氣變化是加劇沿海和內(nèi)陸地區(qū)洪水爆發(fā)的唯一原因。另外，西海岸夏威夷和阿拉斯加將面臨海嘯和海嘯引起的地震造成嚴(yán)重的洪水威脅。2011年日本因地震引發(fā)的海嘯造成3000億美元的損失。

減少洪水和地震造成損失的有效方法非常有限。對(duì)抗洪水的一種方法是確定洪水易發(fā)區(qū)域，避免建設(shè)這些地區(qū)，洪水覆蓋區(qū)域往往影響土地的使用性、土地價(jià)位和保險(xiǎn)。另一種方法是提高這些地區(qū)的建筑高度，實(shí)際上，高層建筑建在水平面低的區(qū)域也是無(wú)用和無(wú)效的。這種方法有時(shí)應(yīng)用在較小的建筑物上，如住房，但一般不適用于大中型建筑。此外，這些建筑通常是承受不了強(qiáng)大的洪水。

堤壩通常用于防止洪水，但是建造堤壩較昂貴并且維護(hù)費(fèi)較高，當(dāng)遇到環(huán)境影響及用地緊張的區(qū)域，遇到地震時(shí)，堤壩容易坍塌。另外，從過(guò)去經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，當(dāng)?shù)虊蔚哪骋欢卧獾狡茐模瑫?huì)減輕整個(gè)堤壩的防洪作用，堤壩容易決堤。

地震活動(dòng)地帶，地震圖可作為實(shí)質(zhì)的建設(shè)指導(dǎo)，在一定條件下可以識(shí)別哪些建筑是不合適建在土壤液化的區(qū)域。為了減輕地震破壞，較大的建筑，例如摩天大樓，有時(shí)使用基礎(chǔ)隔震和振動(dòng)抑制系統(tǒng)降低地震帶來(lái)的損失。中小型建筑的建設(shè)技術(shù)和/或?yàn)榉乐篂?zāi)難性故障和后續(xù)生命損失而進(jìn)行的建筑物翻新加固，地震時(shí)，這些建筑仍然遭到嚴(yán)重破壞。普遍認(rèn)為中小型建筑采用基礎(chǔ)融震的成本過(guò)高，較小規(guī)模的建筑很少使用基礎(chǔ)融震。

鑒于上述情況，需要通過(guò)提高建筑施工方法和設(shè)施及控制施工成本來(lái)緩解地震和洪水造成的損失。

四、總結(jié)

對(duì)支撐建筑的三部分基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行描述。三個(gè)基礎(chǔ)系統(tǒng)包括保護(hù)殼、緩沖介質(zhì)和建筑平臺(tái)。建筑平臺(tái)建在緩沖介質(zhì)中，緩沖介質(zhì)在保護(hù)殼中。建筑物建在建筑平臺(tái)上，緩沖介質(zhì)可以是液體、氣體或液化固體。如緩沖介質(zhì)是液體，例如是水，建筑平臺(tái)設(shè)計(jì)為密度足夠低可以浮在緩沖介質(zhì)的上面，保護(hù)殼將緩沖介質(zhì)限制在保護(hù)殼和建筑平臺(tái)之間。

地震時(shí)，保護(hù)殼受到地震力作用，如較大的側(cè)向力通過(guò)緩沖介質(zhì)最低限度的轉(zhuǎn)移到建筑平臺(tái)，建筑平臺(tái)上的任何建筑因緩沖介質(zhì)限制了地震力的傳送，因此，相對(duì)簡(jiǎn)單和劃算的防震系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)。洪水時(shí)，只要建筑平臺(tái)和平臺(tái)上的建筑物足夠的浮在水面上，建筑平臺(tái)和建筑隨著水平面升高而上升，因此，TPFS設(shè)計(jì)能夠緩解地震和洪水區(qū)域由兩者造成損失的難題，或減輕洪水地區(qū)的由洪水造成的損失。

描述一種包括三部分基礎(chǔ)系統(tǒng)的施工方法，特性在于a）在地面建造一個(gè)能夠承載緩沖介質(zhì)的保護(hù)殼；b）將緩沖介質(zhì)注入保護(hù)殼；c）測(cè)試保護(hù)殼是否能承載緩沖介質(zhì)；d）將保護(hù)殼中緩沖介質(zhì)的水排出；e）在保護(hù)殼中建一座建筑平臺(tái)，當(dāng)緩沖介質(zhì)注入保護(hù)殼中建筑平臺(tái)是漂浮在緩沖介質(zhì)中的；f）填加緩沖介質(zhì)液體在保護(hù)殼中，使得建筑平臺(tái)和建筑物能漂浮在緩沖介質(zhì)中；g）將建筑平臺(tái)放置在保護(hù)殼中的相關(guān)面，當(dāng)?shù)卣饡r(shí)，建筑平臺(tái)能夠從保護(hù)殼的一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)，這樣，建筑平臺(tái)漂浮在上面，通過(guò)地面轉(zhuǎn)移到建筑平臺(tái)的地震破壞力將達(dá)到最小。在具體實(shí)施中，建筑平臺(tái)的安裝可以從預(yù)支部件開(kāi)始，也可以不需要以上d）排水的步驟。

五、具體施工方式（前三條）

現(xiàn)依據(jù)所附圖紙并參照優(yōu)選的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。為能全面了解本發(fā)明，下面的描述將提供許多具體細(xì)節(jié)。然后，對(duì)于熟悉的施工工藝，本發(fā)明可能沒(méi)有對(duì)其全部或部分進(jìn)行具體描述，例如，為了更清晰的理解本發(fā)明，眾所周知的施工流程和步驟或者/和結(jié)構(gòu)將不再描述。

如下所述的施工方法和設(shè)施是為了緩解地震和洪水給建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施造成的損失。特別是，施工方法和設(shè)施按三部分基礎(chǔ)系統(tǒng)（TPFS）來(lái)描述， TPFS包括保護(hù)殼、緩沖介質(zhì)和建筑平臺(tái)。建筑物、橋梁、道路和/或其他建筑物可以建在建筑平臺(tái)上面或與其耦合。

緩沖介質(zhì)可以是氣體、液體或者固體，例如緩沖介質(zhì)是液體水，保護(hù)殼可以控制或限制緩沖介質(zhì)在保護(hù)殼的區(qū)域里。在具體實(shí)施中，保護(hù)殼可以與地面的一塊土地結(jié)合形成建筑，可以用混凝土作為建設(shè)材料。于是，緩解介質(zhì)可以“填滿(mǎn)”保護(hù)殼。