一种浅基础古建筑的智能抗震装置及其施工方法

摘要

本发明涉及古建筑文物保护与智能机器人技术领域，尤其涉及一种浅基础古建筑的智能抗震装置及其施工方法。本发明包括土地、地基基础和古建筑体，土地表面开挖有基坑，基坑内壁等距设有桩基，多个桩基顶部一体浇筑有地基边梁，地基边梁顶部等距固定有可进行升降的第一防震机构，基坑内壁一体成型有井形基础，井形基础表面等距固定有第二防震机构。本发明通过对地基基础底部泥土硬化并通过桩基进行加强，防止地基基础底部泥土发生塌陷现象；并通过第一防震机构和第二防震机构对地基基础进行减震和防震，减少地震自然灾害对古建筑体的影响；通过矫正机构可智能检测古建筑体的摆动幅度，并通过液压缸来智能辅助顶升矫正，防止古建筑发生倾倒现象。

权利要求

1.一种浅基础古建筑的智能抗震装置，包括土地（1）、地基基础（10）和古建筑体（11），其特征在于，所述土地（1）表面开挖有基坑（2），所述基坑（2）内壁等距设有桩基（3），多个桩基（3）顶部一体浇筑有地基边梁（4），所述地基边梁（4）顶部等距固定有可进行升降的第一防震机构（5），所述基坑（2）内壁一体成型有井形基础（6），所述井形基础（6）表面等距固定有第二防震机构（7），所述第一防震机构（5）和第二防震机构（7）顶部均固定有框架（8），所述框架（8）内壁一体成型有井格梁（9），所述框架（8）顶部固定有地基基础（10），且地基基础（10）顶部固定有古建筑体（11）；

所述第一防震机构（5）包括第一底座（51）、第一安装座（52）、第一橡胶座（53）、第二底座（54）、第二橡胶座（55）、液压缸（56）、顶升块（57）、通孔（58）和矫正机构（59），所述地基边梁（4）顶部等距固定有第一底座（51），所述第一底座（51）顶部固定有第一安装座（52），所述第一安装座（52）顶部等距固定有第一橡胶座（53），所述第一底座（51）上方设有第二底座（54），且第二底座（54）与框架（8）固定连接，所述第二底座（54）底部等距固定有第二橡胶座（55），且第一橡胶座（53）和第二橡胶座（55）相配合，所述第一安装座（52）中部镶嵌固定有液压缸（56），所述液压缸（56）的顶部固定有顶升块（57），所述第二底座（54）中部开设有通孔（58），且顶升块（57）穿过通孔（58），所述第一安装座（52）顶部固定有矫正机构（59）；所述第二防震机构（7）包括第三底座（71）、第二安装座（72）、第三橡胶座（73）、第四底座（74）和第四橡胶座（75），所述井形基础（6）上表面对称固定有第三底座（71），且第三底座（71）与井格梁（9）固定连接，所述第三底座（71）顶部固定有第二安装座（72），所述第二安装座（72）顶部等距固定有第三橡胶座（73），所述第三底座（71）上方设有第四底座（74），所述第四底座（74）底部等距固定有第四橡胶座（75），且第三橡胶座（73）和第四橡胶座（75）相配合；所述矫正机构（59）包括固定壳（591）、转轴（592）、齿轮（593）、齿条（594）和编码器（595），所述第一安装座（52）上表面固定有固定壳（591），所述固定壳（591）内壁通过轴承转动连接有转轴（592），所述转轴（592）中部固定有齿轮（593），所述第二底座（54）底部固定有齿条（594），且齿轮（593）与齿条（594）啮合连接，所述固定壳（591）一侧固定有编码器（595），所述编码器（595）的输入端与转轴（592）固定连接。

2.根据权利要求1所述的浅基础古建筑的智能抗震装置，其特征在于，所述第一橡胶座（53）和第三橡胶座（73）顶部均呈弧形凹陷设置，所述第二橡胶座（55）和第四橡胶座（75）底部均呈弧形凸起设置，所述第一橡胶座（53）顶部与第二橡胶座（55）底部啮合，所述第三橡胶座（73）顶部与第四橡胶座（75）底部啮合。

3.根据权利要求1所述的浅基础古建筑的智能抗震装置，其特征在于，所述第二底座（54）和第四底座（74）底部均固定有限位围挡（12），且限位围挡（12）内壁分别与第一安装座（52）和第二安装座（72）滑动连接，所述第一底座（51）和第三底座（71）上表面均固定有橡胶圈（13），且橡胶圈（13）与限位围挡（12）相配合。

4.根据权利要求1所述的浅基础古建筑的智能抗震装置，其特征在于，所述地基边梁（4）外侧浇筑有挡土围挡（14），且框架（8）外侧与挡土围挡（14）内壁滑动连接。

5.根据权利要求1所述的浅基础古建筑的智能抗震装置，其特征在于，所述第一橡胶座（53）、第二橡胶座（55）、第三橡胶座（73）、第四橡胶座（75）和橡胶圈（13）由多层橡胶片和钢板镶嵌、粘合而成。

6.权利要求4所述的浅基础古建筑的智能抗震装置的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括：

1）、古建筑建设在地面上，在对古建筑地基加装防震时，先将古建筑体（11）底部的地基基础（10）周围的土地（1）挖出，而地基底部的泥土不挖；

2）、在挖出的基坑（2）内打入桩基（3），并在桩基（3）顶部浇筑地基边梁（4），地基边梁（4）则位于地基基础（10）外围下方；

3）、在地基基础（10）下方的泥土放入井格梁（9），并在井格梁（9）外侧浇筑框架（8）；

4）、然后再地基边梁（4）上等距固定第一防震机构（5），并使得第一防震机构（5）上的液压缸（56）和顶升块（57）对框架（8）进行顶升，将古建筑体（11）和地基基础（10）托起；

5）、人们将地基基础（10）底部的泥土挖出，形成基坑（2），然后在基坑（2）内部浇筑井形基础（6）；

6）、然后将第二防震机构（7）固定在井形基础（6）表面，并通过液压缸（56）下降，使得框架（8）压在第一防震机构（5）上，而井格梁（9）压在第二防震机构（7）上，可起到减震的作用；

7）、在地基边梁（4）外侧浇筑挡土围挡（14），然后在基坑（2）内回填泥土。

说明书

一种浅基础古建筑的智能抗震装置及其施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及古建筑文物保护与智能机器人技术领域，尤其涉及一种浅基础古建筑的智能抗震装置及其施工方法。

背景技术

[0002] 古建筑是指具有历史意义的建国之前的民用建筑和公共建筑，其包括民国时期的建筑。在中国，很多古镇以及大部分的大城市还保留着一些古建筑。然而，在大兴土木的现
在，我们要用发展的眼光来看待以及保护古代建筑及其蕴含的文化特质；做到既让古代建
筑文化保存于世，也让古代文化遗产产生现代价值，在现有的一些古建筑中，由于年久失
修，导致地基老化和液化，如果出现地震等自然灾害，极易导致古建筑地基损坏，使得古建
筑坍塌，而现有的对古建筑地基的修复防震手段单一，防震效果较差。

[0003] 因此，有必要提供浅基础古建筑的智能抗震装置及其施工方法解决上述技术问题。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题，本发明是提供一种浅基础古建筑的智能抗震装置及其施工方法。

[0005] 本发明提供的浅基础古建筑的智能抗震装置，包括土地、地基基础和古建筑体，所述土地表面开挖有基坑，所述基坑内壁等距设有桩基，多个桩基顶部一体浇筑有地基边梁，
所述地基边梁顶部等距固定有可进行升降的第一防震机构，所述基坑内壁一体成型有井形
基础，所述井形基础表面等距固定有第二防震机构，所述第一防震机构和第二防震机构顶
部均固定有框架，所述框架内壁一体成型有井格梁，所述框架顶部固定有地基基础，且地基
基础顶部固定有古建筑体；

[0006] 所述第一防震机构包括第一底座、第一安装座、第一橡胶座、第二底座、第二橡胶座、液压缸、顶升块、通孔和矫正机构，所述地基边梁顶部等距固定有第一底座，所述第一底
座顶部固定有第一安装座，所述第一安装座顶部等距固定有第一橡胶座，所述第一底座上
方设有第二底座，且第二底座与框架固定连接，所述第二底座底部等距固定有第二橡胶座，
且第一橡胶座和第二橡胶座相配合，所述第一安装座中部镶嵌固定有液压缸，所述液压缸
的顶部固定有顶升块，所述第二底座中部开设有通孔，且顶升块穿过通孔，所述第一安装座
顶部固定有矫正机构。

[0007] 优选的，所述第二防震机构包括第三底座、第二安装座、第三橡胶座、第四底座和第四橡胶座，所述井形基础上表面对称固定有第三底座，且第三底座与井格梁固定连接，所
述第三底座顶部固定有第二安装座，所述第二安装座顶部等距固定有第三橡胶座，所述第
三底座上方设有第四底座，所述第四底座底部等距固定有第四橡胶座，且第三橡胶座和第
四橡胶座相配合。

[0008] 优选的，所述矫正机构包括固定壳、转轴、齿轮、齿条和编码器，所述第一安装座上表面固定有固定壳，所述固定壳内壁通过轴承转动连接有转轴，所述转轴中部固定有齿轮，
所述第二底座底部固定有齿条，且齿轮与齿条啮合连接，所述固定壳一侧固定有编码器，所
述编码器的输入端与转轴固定连接。

[0009] 优选的，所述第一橡胶座和第三橡胶座顶部均呈弧形凹陷设置，所述第二橡胶座和第四橡胶座底部均呈弧形凸起设置，所述第一橡胶座顶部与第二橡胶座底部啮合，所述
第三橡胶座顶部与第四橡胶座底部啮合。

[0010] 优选的，所述第二底座和第四底座底部均固定有限位围挡，且限位围挡内壁分别与第一安装座和第二安装座滑动连接，所述第一底座和第三底座上表面均固定有橡胶圈，
且橡胶圈与限位围挡相配合。

[0011] 优选的，所述地基边梁外侧浇筑有挡土围挡，且框架外侧与挡土围挡内壁滑动连接。

[0012] 优选的，所述第一橡胶座、第二橡胶座、第三橡胶座、第四橡胶座和橡胶圈由多层橡胶片和钢板镶嵌、粘合而成。

[0013] 本发明还包括一种浅基础古建筑的智能抗震装置的施工方法，所述施工方法包括：

[0014] 1）、古建筑建设在地面上，在对古建筑地基加装防震时，先将古建筑体底部的地基基础周围的土地挖出，而地基底部的泥土不挖；

[0015] 2）、在挖出的基坑内打入桩基，并在桩基顶部浇筑地基边梁，地基边梁则位于地基基础外围下方；

[0016] 3）、在地基基础下方的泥土放入井格梁，并在井格梁外侧浇筑框架；

[0017] 4）、然后再地基边梁上等距固定第一防震机构，并使得第一防震机构上的液压缸和顶升块对框架进行顶升，将古建筑体和地基基础托起；

[0018] 5）、人们将地基基础底部的泥土挖出，形成基坑，然后在基坑内部浇筑井形基础；

[0019] 6）、然后将第二防震机构固定在井形基础表面，并通过液压缸下降，使得框架压在第一防震机构上，而井格梁压在第二防震机构上，可起到减震的作用；

[0020] 7）、在地基边梁外侧浇筑挡土围挡，然后在基坑内回填泥土。

[0021] 与相关技术相比较，本发明提供的浅基础古建筑的智能抗震装置及其施工方法具有如下有益效果：

[0022] 本发明提供浅基础古建筑的智能抗震装置及其施工方法：

[0023] 1、通过对地基基础底部泥土进行硬化并通过桩基进行加强，防止地基基础底部泥土发生塌陷现象，提高强度，防止塌陷；

[0024] 2、通过第一防震机构和第二防震机构可对地基基础进行减震和防震，减少地震自然灾害对古建筑体的影响；

[0025] 3、通过矫正机构可检测古建筑体的摆动幅度，并通过液压缸来辅助顶升矫正，防止古建筑发生倾倒现象。

附图说明

[0026] 图1为本发明提供的整体结构示意图；

[0027] 图2为本发明提供的挡土围挡结构示意图；

[0028] 图3为本发明提供的井格梁结构示意图；

[0029] 图4为本发明提供的地基边梁结构示意图；

[0030] 图5为本发明提供的井形基础结构示意图；

[0031] 图6为本发明提供的第一防震机构结构示意图；

[0032] 图7为本发明提供的第一橡胶座结构示意图；

[0033] 图8为本发明提供的第二橡胶座结构示意图；

[0034] 图9为本发明提供的第二防震机构结构示意图；

[0035] 图10为本发明提供的第三橡胶座结构示意图；

[0036] 图11为本发明提供的第四橡胶座结构示意图；

[0037] 图12为本发明提供的矫正机构结构示意图；

[0038] 图13为本发明提供的电器元件控制示意图。

[0039] 图中标号：1、土地；2、基坑；3、桩基；4、地基边梁；5、第一防震机构；51、第一底座；52、第一安装座；53、第一橡胶座；54、第二底座；55、第二橡胶座；56、液压缸；57、顶升块；58、
通孔；59、矫正机构；591、固定壳；592、转轴；593、齿轮；594、齿条；595、编码器；6、井形基础；
7、第二防震机构；71、第三底座；72、第二安装座；73、第三橡胶座；74、第四底座；75、第四橡
胶座；8、框架；9、井格梁；10、地基基础；11、古建筑体；12、限位围挡；13、橡胶圈；14、挡土围
挡。

具体实施方式

[0040] 下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

[0041] 在具体实施过程中，如图1、图2、图3、图4和图5所示，浅基础古建筑的智能抗震装置，包括土地1、地基基础10和古建筑体11，所述土地1表面开挖有基坑2，所述基坑2内壁等
距设有桩基3，多个桩基3顶部一体浇筑有地基边梁4，所述地基边梁4顶部等距固定有可进
行升降的第一防震机构5，所述基坑2内壁一体成型有井形基础6，所述井形基础6表面等距
固定有第二防震机构7，所述第一防震机构5和第二防震机构7顶部均固定有框架8，所述框
架8内壁一体成型有井格梁9，所述框架8顶部固定有地基基础10，且地基基础10顶部固定有
古建筑体11，在在地基基础10底部设置的桩基3、地基边梁4和井形基础6，可防止因地震导
致的地基液化，防止古建筑下沉；

[0042] 参考图6、图7和图8所示，第一防震机构5包括第一底座51、第一安装座52、第一橡胶座53、第二底座54、第二橡胶座55、液压缸56、顶升块57、通孔58和矫正机构59，地基边梁4
顶部等距固定有第一底座51，第一底座51顶部固定有第一安装座52，第一安装座52顶部等
距固定有第一橡胶座53，第一底座51上方设有第二底座54，且第二底座54与框架8固定连
接，第二底座54底部等距固定有第二橡胶座55，且第一橡胶座53和第二橡胶座55相配合，第
一安装座52中部镶嵌固定有液压缸56，液压缸56的顶部固定有顶升块57，在施工中，通过液
压缸56可将框架8顶起，方便后续井形基础6的施工以及第二防震机构7的安装，在顶起的过
程中，第一防震机构5和第二防震机构7不具有检震效果，第二底座54中部开设有通孔58，且
顶升块57穿过通孔58，第一安装座52顶部固定有矫正机构59；

[0043] 参考图9、图10和图11所示，第二防震机构7包括第三底座71、第二安装座72、第三橡胶座73、第四底座74和第四橡胶座75，井形基础6上表面对称固定有第三底座71，且第三
底座71与井格梁9固定连接，第三底座71顶部固定有第二安装座72，第二安装座72顶部等距
固定有第三橡胶座73，第三底座71上方设有第四底座74，第四底座74底部等距固定有第四
橡胶座75，且第三橡胶座73和第四橡胶座75相配合，第一橡胶座53、第二橡胶座55、第三橡
胶座73、第四橡胶座75和橡胶圈13由多层橡胶片和钢板镶嵌、粘合而成，提高第一橡胶座
53、第二橡胶座55、第三橡胶座73、第四橡胶座75和橡胶圈13的竖向承载力；

[0044] 需要说明的是，地基基础10、框架8及井格梁9通过第一防震机构5和第二防震机构7进行承托，在发生震动时，通过第一橡胶座53、第二橡胶座55、第三橡胶座73和第四橡胶座
75进行减震。

[0045] 参考图8、图12和图13所示，矫正机构59包括固定壳591、转轴592、齿轮593、齿条594和编码器595，第一安装座52上表面固定有固定壳591，固定壳591内壁通过轴承转动连
接有转轴592，转轴592中部固定有齿轮593，第二底座54底部固定有齿条594，且齿轮593与
齿条594啮合连接，固定壳591一侧固定有编码器595，编码器595的输入端与转轴592固定连
接，在第一防震机构5工作时，框架8则驱动第二底座54下压，使得第二底座54出现下沉，进
而使得齿条594向下移动，使得齿条594驱动齿轮593旋转，进而使得齿轮593带动编码器595
转动，通过编码器595旋转角度来测算第二底座54下沉量，如果下沉量过大，超出安全范围，
则通过液压缸56顶升，带动顶升块57将第二底座54顶起，进而对下沉量较大的角进行支撑，
从而减少摆动幅度，起到防震的作用，在具体的应用中，我们可以对下沉量的值进行设定，
以使得各机构的运转可以根据实际的需要做出对应精度的运行动作，液压缸56通过液压站
进行驱动，编码器595通过无线通讯模块无线连接有中央处理器，中央处理器通过无线通讯
模块无线连接液压站，进而控制液压缸56的工作，本发明中涉及的电路以及控制均为现有
技术，在此不进行过多赘述。

[0046] 参考图7、图8、图10和图11所示，第一橡胶座53和第三橡胶座73顶部均呈弧形凹陷设置，第二橡胶座55和第四橡胶座75底部均呈弧形凸起设置，第一橡胶座53顶部与第二橡
胶座55底部啮合，第三橡胶座73顶部与第四橡胶座75底部啮合，使其具有一定的空隙，使得
框架8可以在一定范围内进行摆动。

[0047] 参考图7、图8、图10和图11所示，第二底座54和第四底座74底部均固定有限位围挡12，且限位围挡12内壁分别与第一安装座52和第二安装座72滑动连接，第一底座51和第三
底座71上表面均固定有橡胶圈13，且橡胶圈13与限位围挡12相配合，便于对限位围挡12进
行减震，提高整体减震效果。

[0048] 参考图2所示，地基边梁4外侧浇筑有挡土围挡14，且框架8外侧与挡土围挡14内壁滑动连接，防止回填土进入第一防震机构5和第二防震机构7内。

[0049] 本发明还包括一种浅基础古建筑的智能抗震装置的施工方法，施工方法包括：

[0050] 1）、古建筑建设在地面上，在对古建筑地基加装防震时，先将古建筑体11底部的地基基础10周围的土地1挖出，而地基底部的泥土不挖；

[0051] 2）、在挖出的基坑2内打入桩基3，并在桩基3顶部浇筑地基边梁4，地基边梁4则位于地基基础10外围下方；

[0052] 3）、在地基基础10下方的泥土放入井格梁9，并在井格梁9外侧浇筑框架8；

[0053] 4）、然后再地基边梁4上等距固定第一防震机构5，并使得第一防震机构5上的液压缸56和顶升块57对框架8进行顶升，将古建筑体11和地基基础10托起；

[0054] 5）、人们将地基基础10底部的泥土挖出，形成基坑2，然后在基坑2内部浇筑井形基础6；

[0055] 6）、然后将第二防震机构7固定在井形基础6表面，并通过液压缸56下降，使得框架8压在第一防震机构5上，而井格梁9压在第二防震机构7上，可起到减震的作用；

[0056] 7）、在地基边梁4外侧浇筑挡土围挡14，然后在基坑2内回填泥土。以上基坑开挖、钻孔、浇筑等相关单项工程在施工时均应按照相关的建筑工程施工规范及行业标准做出对
应的防护措施。本发明的防震结构及施工方法主要适用于面积较小的古建筑。具体的施工
工程均应经过严格的评估以后执行。

[0057] 工作原理：

[0058] 在使用时，地基基础10、框架8及井格梁9通过第一防震机构5和第二防震机构7进行承托，在发生震动时，通过第一橡胶座53、第二橡胶座55、第三橡胶座73和第四橡胶座75
进行减震，并且在第一防震机构5工作时，框架8则驱动第二底座54下压，使得第二底座54出
现下沉，进而使得齿条594向下移动，使得齿条594驱动齿轮593旋转，进而使得齿轮593带动
编码器595转动，通过编码器595旋转角度来测算第二底座54下沉量，使得如果下沉量过大，
超出安全范围，则通过液压缸56顶升，带动顶升块57将第二底座54顶起，进而对下沉量较大
的角进行支撑，从而减少摆动幅度，起到防震的作用，正常情况下，则通过第一橡胶座53、第
二橡胶座55、第三橡胶座73和第四橡胶座75即可，在在地基基础10底部设置的桩基3、地基
边梁4和井形基础6，可防止因地震导致的地基液化，防止古建筑下沉。

[0059] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技
术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。