秦兵马俑底座隔震装置及方法

摘要

本发明涉及一种秦兵马俑底座隔震装置及方法，属于浮放文物隔震技术领域。该装置主要包括万向球支座、兵马俑底座、贴面、柔性防护材料、滑动圆盘和支座基础；万向球支座为4个，分别通过贴面安装在兵马俑底座下表面的四角，兵马俑底座放置在4个滑动圆盘上，兵马俑底座下的万向球与相对应的滑动圆盘相接触，滑动圆盘固定在支座基础上，柔性防护材料两端分别粘贴在兵马俑底座下表面的贴面和相对应的滑动圆盘的侧壁上，在兵马俑底座下表面的贴面与滑动圆盘之间形成封闭区域。本发明的装置和方法使兵马俑具备能抵抗8～9度地震的能力，同时该隔震装置便于应用实施，不整体吊装提升、不搬动兵马俑，不影响正常陈列、参观。

权利要求

1.一种秦兵马俑底座隔震装置，其特征在于：该装置主要包括万向球支座、兵马俑底座、贴面、柔性防护材料、滑动圆盘和支座基础；所述的万向球支座为4个，分别通过贴面安装在兵马俑底座下表面的四角，所述的兵马俑底座放置在4个滑动圆盘上，兵马俑底座下的万向球与相对应的滑动圆盘相接触，所述的滑动圆盘固定在支座基础上，所述的柔性防护材料两端分别粘贴在兵马俑底座下表面的贴面和相对应的滑动圆盘的侧壁上，在兵马俑底座下表面的贴面与滑动圆盘之间形成封闭区域。

2.根据权利要求1所述的秦兵马俑底座隔震装置，其特征在于：所述的万向球支座包括万向球和支承底座；所述的贴面粘贴在兵马俑底座下表面的四角，所述的支承底座粘贴在贴面上。

3.根据权利要求1所述的秦兵马俑底座隔震装置，其特征在于：所述的万向球支座、贴面和滑动圆盘均采用不锈钢材料或聚四氟乙烯材料。

4.根据权利要求3所述的秦兵马俑底座隔震装置，其特征在于：所述的万向球直径为

5cm，高度为8cm，每个万向球的竖向承载力不小于50公斤。

5.根据权利要求3所述的秦兵马俑底座隔震装置，其特征在于：所述的贴面的尺寸为

15cm×15cm，厚度为4mm。

6.根据权利要求3所述的秦兵马俑底座隔震装置，其特征在于：所述的滑动圆盘的直径为15cm，圆盘最大高度为4cm，底面及侧壁厚度为1cm。

7.根据权利要求6所述的秦兵马俑底座隔震装置，其特征在于：所述的滑动圆盘具有弧面。

8.根据权利要求1所述的秦兵马俑底座隔震装置，其特征在于：所述的柔性防护材料为波纹状高密度聚乙烯。

9.根据权利要求1所述的秦兵马俑底座隔震装置，其特征在于：所述的万向球支座及滑动圆盘为5-8个。

10.一种秦兵马俑底座隔震方法，包括如下步骤：

(1)在兵马俑底座四边掏土，设置2～4个微型千斤顶，将兵马俑底座支承起来；

(2)对挖土后的兵马俑底座下部土体进行平整、密实或加固，使其形成原装土基础；

(3)将滑动圆盘固定在原装土基础的顶面，设置4个滑动圆盘，分别与兵马俑底座的四角相对应；

(4)在兵马俑底座下表面四角处粘贴贴面，采用强力胶将4个万向球支座分别粘贴在贴面上；将兵马俑底座放置在4个滑动圆盘中，兵马俑底座下的万向球分别与各自相对应的滑动圆盘的中心对齐；

(5)将柔性防护材料两端分别粘贴在兵马俑底座的贴面和滑动圆盘的侧壁，以形成封闭区域。

说明书

秦兵马俑底座隔震装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种秦兵马俑底座隔震装置及方法，适用于秦兵马俑博物馆中陈列着的秦俑及碑石、雕像等一些文物，属于浮放文物隔震技术领域。

背景技术

[0002] 我国是世界上多地震的国家，也是蒙受地震灾害最为深重的国家之一。

[0003] 我国大陆约占全球陆地面积的1/4，但20世纪有1/3的陆上破坏性地震发生在我国。中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。20世纪以来，中国共发生6级以上地震近800次。地震不仅对人民的生命、财产造成了巨大的损失，也给多处珍贵的文化遗产带来了前所未有的毁损。

[0004] 西安作为华夏文明的发源地，世界四大文明古都之一，历史悠久，文化积淀非常厚重。兵马俑坑被誉为“世界第八大奇迹”。

[0005] 西安临潼抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g。位于西安临潼的秦兵马俑博物馆中陈列着的秦俑，抗震能力较差，且排列密集。若发生较大地震，兵马俑单体震坏或连续倾倒，将导致的不可估量的损失。为了保护我国包括秦兵马俑在内的众多文化遗产，使之能够抵御地震，完整地保存下来，需要开发制备低成本、高质量的复合材料隔震装置及新方法。

发明内容

[0006] 本发明的主要目的在于提供一种秦兵马俑底座隔震装置，使兵马俑具有能抵抗8～9度地震的能力。

[0007] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

[0008] 一种秦兵马俑底座隔震装置，该装置为一种万向球支座装置，主要包括万向球支座、兵马俑底座、贴面、柔性防护材料、滑动圆盘和支座基础；所述的万向球支座为4个，分别通过贴面安装在兵马俑底座下表面的四角，所述的兵马俑底座放置在4个滑动圆盘上，兵马俑底座下的万向球分别与相对应的滑动圆盘相接触，所述的滑动圆盘固定在支座基础上，所述的柔性防护材料两端分别粘贴在兵马俑底座下表面的贴面和相对应的滑动圆盘的侧壁上，在兵马俑底座下表面的贴面与滑动圆盘之间形成封闭区域。地震作用下，万向球在滑动圆盘内滚动，从而减少兵马俑底座上部兵马俑的位移和加速度。

[0009] 所述的万向球支座包括万向球和支承底座；所述的贴面粘贴在兵马俑底座下表面的四角，所述的支承底座粘贴在贴面上。

[0010] 所述的万向球支座采用不锈钢材料或聚四氟乙烯材料，万向球直径约为5cm，高度约为8cm，每个万向球的竖向承载力不小于50公斤。

[0011] 所述的贴面为不锈钢或聚四氟乙烯材料，尺寸约为15cm×15cm，厚度约为4mm，通过强力胶粘贴在兵马俑底座下表面的四角处。

[0012] 所述的柔性防护材料采用波纹状HDPE材料(高密度聚乙烯)，将其两端分别粘贴在兵马俑底座下表面的贴面和滑动圆盘的侧壁，既能保证形成封闭区域，防止土颗粒或水分等杂质进入滑动圆盘，又能保证万向轮在一定位移范围内正常滑动。

[0013] 所述的滑动圆盘为不锈钢材料或聚四氟乙烯材料，圆盘直径约为15cm，圆盘最大高度约为4cm，底面及侧壁厚度约为1cm。所述的滑动圆盘具有弧面设计。

[0014] 所述的万向球支座及滑动圆盘也可为5-8个。

[0015] 所述的支座基础为原装土基础，滑动圆盘通过胶结材料与它可靠连接。

[0016] 本发明还提供了一种基于上述装置的秦兵马俑底座隔震实施方法，包括如下步骤：

[0017] (1)在兵马俑底座四边掏土，设置2～4个微型千斤顶，将兵马俑底座支承起来；

[0018] (2)对挖土后的兵马俑底座下部土体进行平整、密实或加固，使其形成平整和密实的原装土基础；

[0019] (3)将滑动圆盘固定在原装土基础的顶面，设置4个滑动圆盘，分别与兵马俑底座的四角相对应；

[0020] (4)在兵马俑底座下表面四角处粘贴贴面，采用强力胶将4个万向球支座分别粘贴在贴面上；将兵马俑底座放置在4个滑动圆盘中，兵马俑底座下的万向球分别与各自相对应的滑动圆盘的中心对齐；

[0021] (5)将柔性防护材料两端分别粘贴在兵马俑底座的贴面和滑动圆盘的侧壁，使它们之间形成封闭区域，以保证万向球在一定位移范围(滑动圆盘)内正常滑动。

[0022] 地震时，兵马俑底座通过万向球支座在滑动圆盘上滑动，产生很小的加速度和位移，从而起到隔震减震的效果。所述的万向球支座及滑动圆盘也可为5-8个。

[0023] 秦兵马俑是一种展览性文物，既要保护又要观瞻，将减震隔震装置安放在底座下面是较为合理的方式。本次提出的采用在兵马俑底板下面设置万向球支座装置的方法，属于局部处理，整体隔震。安装过程和使用中不影响正常陈列、观看，简便易行，保持原貌。

[0024] 本发明的优点：

[0025] 1、西安临潼抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g。本发明的装置和方法使兵马俑具备能抵抗8～9度地震的能力。

[0026] 2、本发明利用现有的简便易得到的材料，方便实用的材料选择，既能满足滑动要求，又能具有一定阻尼作用。

[0027] 3、本发明摒弃了复杂的机械装置，同时有别于现有方法的实用隔震方案设计发明。

[0028] 4、本发明的隔震装置便于应用实施，不整体吊装提升、不搬动兵马俑，不影响正常陈列、参观。

附图说明

[0029] 图1为秦兵马俑底座隔震装置示意图(立面)。

[0030] 图2为四角安装了万向球的秦兵马俑底座平面示意图。

[0031] 主要附图标记：

[0032] 1  万向球支座                   2  兵马俑底座

[0033] 3  贴面                         4  柔性防护材料

[0034] 5  滑动圆盘(弧面)               6  支座基础

具体实施方式

[0035] 如图1所示，为秦兵马俑底座隔震装置的结构示意图，该装置为一种万向球支座装置，主要包括万向球支座1、兵马俑底座2、贴面3、柔性防护材料4、滑动圆盘5和支座基础6。贴面3粘贴在兵马俑底座2下表面四角；万向球支座1为4个，万向球支座1分别粘贴在贴面3上，如图2所示，为四角安装了万向球的秦兵马俑底座平面示意图；滑动圆盘5粘贴在支座基础6顶面；兵马俑底座2放置在4个滑动圆盘5上，兵马俑底座2下的万向球与相对应的滑动圆盘5相接触，柔性防护材料4两端分别粘贴在兵马俑底座2的贴面3和它对应的滑动圆盘5的侧壁，以保证形成封闭区域；地震作用下，万向球在滑动圆盘5内滚动，从而减少上部兵马俑的位移和加速度。

[0036] 万向球支座1采用不锈钢或塑料材料，万向球直径约为5cm，高度约为8cm，竖向承载力不小于50公斤/个。万向球支座1包括万向球和支承底座，支承底座粘贴在贴面3上。

[0037] 贴面3为4mm厚不锈钢(或聚四氟乙烯板)，尺寸约为15cm×15cm，通过强力胶粘贴在兵马俑底座2下表面四角处。

[0038] 柔性防护材料4采用波纹状HDPE材料(高密度聚乙烯)，将其两端分别粘贴在兵马俑底座2下表面的贴面3(万向球支座1的四周)和各自对应的滑动圆盘5的侧壁，既能保证形成封闭区域，防止土颗粒或水分等杂质进入滑动圆盘，又能保证万向球在一定位移范围内正常滑动。

[0039] 滑动圆盘5为不锈钢(或塑料)材料，圆盘直径约为15cm，圆盘最大高度约为4cm，底面及侧壁厚度约为1cm。

[0040] 支座基础6为原状土基础，与滑动圆盘5通过胶结材料可靠连接固定，基础埋置深度视现场条件而定。

[0041] 本发明还提供了一种基于上述装置的秦兵马俑底座隔震实施方法，包括如下步骤：

[0042] (1)在兵马俑底座2四边掏土，过程中加设2～4个微型千斤顶，将兵马俑底座2支承起来；

[0043] (2)对挖土后的兵马俑底座2下部土体进行平整、密实或加固，保证其平整度及密实度，作为支座基础6；

[0044] (3)将基础面平整，采用胶结料将4个滑动圆盘5粘贴固定在支座基础6顶面，分别与兵马俑底座2的四角相对应；

[0045] (4)在兵马俑底座2下表面四角处粘贴不锈钢(或聚四氟乙烯)贴面3，采用强力胶将4个万向球支座1分别粘贴在贴面3上，将兵马俑底座2放置在4个滑动圆盘5中，使兵马俑底座2上的万向球均与相对应的滑动圆盘5的中心对齐；

[0046] (5)将波纹状柔性防护材料4两端分别粘贴在兵马俑底座2的贴面3(万向球支座1的四周)和相对应的滑动圆盘5的侧壁，保证形成封闭区域，并能保证万向球在一定位移范围内正常滑动。

[0047] (6)地震时，兵马俑底座2通过万向球支座1在滑动圆盘5上滑动，产生很小加速度和位移，从而起到隔震减震的效果。

[0048] 本发明研究了不同材料的滑动及阻尼性能，包括塑料制万向球支座、不锈钢制万向球支座等，设计出隔震阻尼的模型。经振动试验，检验各种模型和材料的性能，最终确定了本发明的隔震模型、最优材料及组合。塑料制万向球支座、不锈钢制万向球支座两种不同隔震条件下其振动台模拟试验测试结果见表1，表2。

[0049] 表1塑料质万向球支座隔震条件下振动试验测试结果

[0050]

[0051]

[0052] 表2不锈钢质万向球支座隔震条件下振动试验测试结果

[0053]

[0054] 试验结果表明：采用不锈钢质万向球支座，兵马俑减震效果优于塑料制万向球支座。采用不锈钢质万向球支座，在8度、9度地震作用下，其减震率分别可达到50％以上、70％以上。

[0055] 综上所述，本发明提供了一种简易可行的兵马俑隔震装置及实施方案，并为进一步完成实际隔震处理提供了理论及试验基础。本发明的装置和方法使兵马俑具备能抵抗8～9度地震的能力，同时该隔震装置便于应用实施，不整体吊装提升、不搬动兵马俑，不影响正常陈列、参观。