一種緩解地震和洪水對建筑物造成損害的施工方法和設施

【摘要】地震和洪水每年給美國造成巨額損失，自然災害給全球造成的損失也是巨大，本發明專利提供一種新型的房屋建設施工方法和設施，由三個主要部分構成：保護殼、緩沖介質、建筑平臺，通過緩沖介質可以緩解地震力對建筑平臺上的建筑物造成的損失，減輕地震和洪水對建筑物造成損失。

【關鍵詞】緩解 地震洪水 建筑物損害 施工方法和設施 專利

美國專利申請公告

公告號：US2015/0308138 A1

公告日：2015年10月29日

申請人：Arx Pax， LLC， Saratoga CA

發明人：D.Gregory HENDERSON， Saratoga

代理人：Arx Pax， LLC， Saratoga CA

申請號：14/792，194

申請日：2015年7月6日

一、相關文獻

本專利申請的優先權是根據美國法典35條§120條款，由Henderson于2014年6月30日在美國備案的專利申請號：14/320，327的延續，該優先權依據美國法典35條§120及由Henderson于2014年3月15日在美國備案的專利申請號13/843，914的延續，以上文獻全部作為本發明的參考。

二、發明領域

本發明專利涉及建筑施工領域，特別涉及緩解地震、洪水、海嘯造成損失的建筑施工方法。

三、技術背景

近百年來，地震每年給美國造成的損失大約20-24億美元，洪水每年給美國造成的損失也是相同數據，洪水發生頻率比地震高，任何重大災難造成的經濟損失往往是相當大的，災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，地震風險主要集中在西海岸，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生大地震的可能性，洪水的危害幾乎遍及美國各地。

遠離沿海的地區，洪水主要是由泛濫的河流及其相關的支流造成的。在沿海人口密集最高地區（一半的美國人口居住在50英里沿海之內的地區），洪水由河流泛濫以及風暴潮和涌潮造成的。預計全球變暖、海平面上升及天氣變化是加劇沿海和內陸地區洪水爆發的唯一原因。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重的洪水威脅。2011年日本因地震引發的海嘯造成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。對抗洪水的一種方法是確定洪水易發區域，避免建設這些地區，洪水覆蓋區域往往影響土地的使用性、土地價位和保險。另一種方法是提高這些地區的建筑高度，實際上，高層建筑建在水平面低的區域也是無用和無效的。這種方法有時應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費較高，當遇到環境影響及用地緊張的區域，遇到地震時，堤壩容易坍塌。另外，從過去經驗來看，當堤壩的某一段遭到破壞，會減輕整個堤壩的防洪作用，堤壩容易決堤。

地震活動地帶，地震圖可作為實質的建設指導，在一定條件下可以識別哪些建筑是不合適建在土壤液化的區域。為了減輕地震破壞，較大的建筑，例如摩天大樓，有時使用基礎隔震和振動抑制系統降低地震帶來的損失。中小型建筑的建設技術和/或為防止災難性故障和后續生命損失而進行的建筑物翻新加固，地震時，這些建筑仍然遭到嚴重破壞。普遍認為中小型建筑采用基礎融震的成本過高，較小規模的建筑很少使用基礎融震。

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

四、總結

對支撐建筑的三部分基礎系統進行描述。三個基礎系統包括保護殼、緩沖介質和建筑平臺。建筑平臺建在緩沖介質中，緩沖介質在保護殼中。建筑物建在建筑平臺上，緩沖介質可以是液體、氣體或液化固體。如緩沖介質是液體，例如是水，建筑平臺設計為密度足夠低可以浮在緩沖介質的上面，保護殼將緩沖介質限制在保護殼和建筑平臺之間。

地震時，保護殼受到地震力作用，如較大的側向力通過緩沖介質最低限度的轉移到建筑平臺，建筑平臺上的任何建筑因緩沖介質限制了地震力的傳送，因此，相對簡單和劃算的防震系統就能夠實現。洪水時，只要建筑平臺和平臺上的建筑物足夠的浮在水面上，建筑平臺和建筑隨著水平面升高而上升，因此，TPFS設計能夠緩解地震和洪水區域由兩者造成損失的難題，或減輕洪水地區的由洪水造成的損失。

描述一種包括三部分基礎系統的施工方法，特性在于a）在地面建造一個能夠承載緩沖介質的保護殼；b）將緩沖介質注入保護殼；c）測試保護殼是否能承載緩沖介質；d）將保護殼中緩沖介質的水排出；e）在保護殼中建一座建筑平臺，當緩沖介質注入保護殼中建筑平臺是漂浮在緩沖介質中的；f）填加緩沖介質液體在保護殼中，使得建筑平臺和建筑物能漂浮在緩沖介質中；g）將建筑平臺放置在保護殼中的相關面，當地震時，建筑平臺能夠從保護殼的一側移動到另一側，這樣，建筑平臺漂浮在上面，通過地面轉移到建筑平臺的地震破壞力將達到最小。在具體實施中，建筑平臺的安裝可以從預支部件開始，也可以不需要以上d）排水的步驟。

五、具體施工方式（前三條）

現依據所附圖紙并參照優選的實施方案對本發明進行詳細描述。為能全面了解本發明，下面的描述將提供許多具體細節。然后，對于熟悉的施工工藝，本發明可能沒有對其全部或部分進行具體描述，例如，為了更清晰的理解本發明，眾所周知的施工流程和步驟或者/和結構將不再描述。

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

緩沖介質可以是氣體、液體或者固體，例如緩沖介質是液體水，保護殼可以控制或限制緩沖介質在保護殼的區域里。在具體實施中，保護殼可以與地面的一塊土地結合形成建筑，可以用混凝土作為建設材料。于是，緩解介質可以“填滿”保護殼。