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地震頻發(fā)引深思:什么樣的建筑最能抗震?

作者:設(shè)計(jì)圈
2016-02-17 發(fā)布      

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2.6臺(tái)灣南部6.7級(jí)地震,死傷嚴(yán)重,地震造成房屋倒塌,多少人失去了家園。傷痛之余,這頻發(fā)的地震也引人深思:到底什么樣的建筑才最抗震呢?

  2月6日凌晨臺(tái)灣南部發(fā)生的6.7級(jí)地震,已造成62人罹難,其中60人是從倒塌的臺(tái)南市永康區(qū)維冠大樓中發(fā)現(xiàn)的。目前災(zāi)區(qū)仍有62人失聯(lián)待救,另有559人受傷。地震造成房屋倒塌,滿地殘?jiān)?,多少人失去了家園!傷痛之余,這頻發(fā)的地震也引人深思:到底什么樣的建筑才最抗震呢?

  其實(shí),說(shuō)到抗震建筑,最有話語(yǔ)權(quán)的一定是日本了。日本列島正好坐立于亞歐板塊和太平洋板塊交界處,由于太平洋板塊稍薄,密度比較大,位置較低,因此當(dāng)太平洋板塊向西水平運(yùn)動(dòng)時(shí),就會(huì)橫沖至亞歐板塊的下面,在亞歐板塊與太平洋板塊碰撞、擠壓之下,交界處的巖層便出現(xiàn)變形、斷裂等運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生火山爆發(fā)現(xiàn)象與地震。因此,日本會(huì)變?yōu)榛鹕健⒌卣鸬幕顒?dòng)頻繁地帶。

  日本作為地震頻發(fā)的國(guó)家,在經(jīng)歷過(guò)大地震后,如今的房屋結(jié)構(gòu)都很牢固,不會(huì)在地震中輕易倒塌。這是他們?cè)诮?jīng)歷過(guò)痛苦之后得到的教訓(xùn),他們?yōu)榱吮苊獗咧匮?,下了苦功夫?

  剛性結(jié)構(gòu)

  日本的建筑善于利用剛性結(jié)構(gòu)提高建筑物的抗震性能。據(jù)了解,日本許多高層公寓會(huì)在剛開(kāi)始銷售后不久即售罄,一個(gè)重要因素就是這些高層公寓多半與高層寫字樓作了同等水平的抗震設(shè)計(jì)。一座號(hào)稱日本最高的公寓,使用了與美國(guó)紐約世界貿(mào)易中心相同的鋼管,確保了抗震強(qiáng)度。這種鋼管的直徑最大達(dá)800毫米,厚度達(dá)40毫米,而且鋼管中還注入了比通?;炷翉?qiáng)度高3倍的高強(qiáng)度混凝土。

  在中國(guó),高層公寓通常以柔性結(jié)構(gòu)為主流,一般靠整個(gè)建筑來(lái)減弱地震引起的搖動(dòng)。這種建筑在強(qiáng)風(fēng)刮過(guò)來(lái)時(shí),樓的結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生一定的搖動(dòng)。而日本建筑多數(shù)采取剛性結(jié)構(gòu),這樣搖動(dòng)大大降低。例如,7級(jí)以上的大地震發(fā)生時(shí),柔性結(jié)構(gòu)的建筑一般要搖動(dòng)1米左右,而剛性結(jié)構(gòu)建筑只搖動(dòng)30厘米。

  使用橡膠

  日本建筑師普遍使用橡膠提高建筑物的抗震性能。例如,在日本東京有一座免震結(jié)構(gòu)公寓,盡管高達(dá)93米,但其外圍使用了新研制的高強(qiáng)度16積層橡膠,建筑物的中央部分使用了天然橡膠系統(tǒng)的積層橡膠。這樣,在裂度為6的地震發(fā)生時(shí),就可將建筑物的受力減少至1/2。

  地基設(shè)水槽

  日本開(kāi)發(fā)出一種“局部浮力”的抗震系統(tǒng),即在傳統(tǒng)抗震構(gòu)造基礎(chǔ)上借助于水的浮力支撐整個(gè)建筑物。據(jù)日本媒體報(bào)道,這種技術(shù)是在建筑物上層結(jié)構(gòu)與地基之間設(shè)置貯水槽,使建筑物受到水的浮力支撐。水的浮力承擔(dān)建筑物大約一半重量,既減輕了地基的承重負(fù)荷,又可以把隔震橡膠小型化,降低支撐構(gòu)造部分的剛性,從而提高與地基間的絕緣性。地震發(fā)生時(shí),由于浮力作用延長(zhǎng)了固有振蕩周期,即晃動(dòng)一次所需時(shí)間,建筑物晃動(dòng)的加速度得以降低。因此,在城市海灣沿岸等地層柔軟地帶也可以獲得較好抗震效果。這種技術(shù)不僅具有較好的抗震效果,同時(shí)貯水槽內(nèi)貯存的水在發(fā)生火災(zāi)時(shí)還可以用來(lái)滅火,或者作為地震發(fā)生后的臨時(shí)生活用水。更重要的是這一系統(tǒng)成本并不算高,以八層樓醫(yī)院為例,成本比普通抗震系統(tǒng)高出大約2%。

  滑動(dòng)體基礎(chǔ)

  用“滑動(dòng)體”基礎(chǔ)提高建筑物抗震性能。這種技術(shù)適用于獨(dú)戶、古舊建筑,可以有效地進(jìn)行古建筑的防震保護(hù)。這種技術(shù)是在建筑物與基礎(chǔ)之間加上球形軸承或是滑動(dòng)體,形成一個(gè)滾動(dòng)式支撐結(jié)構(gòu),從而減輕地震造成的搖動(dòng)。日本目前已經(jīng)對(duì)國(guó)立西洋美術(shù)館等古舊建筑實(shí)施了這種補(bǔ)修工程。

  簧地基

  為了抗震,日本人可謂絞盡腦汁。日本鹿島的建筑部門發(fā)現(xiàn)了一種防震大樓的建筑方法:將彈簧安裝在大樓的地基上。這種防震大樓的特點(diǎn)是:在大樓地基的基礎(chǔ)部分和大樓主體部分之間安裝上彈簧,讓大樓處在一種漂浮狀態(tài)。由于彈簧是在一種能夠吸收地震和其他振動(dòng)的中介物,無(wú)論地基如何晃動(dòng),大樓本身都不會(huì)受到過(guò)于強(qiáng)烈的沖擊。實(shí)驗(yàn)證明,6-7級(jí)的地震經(jīng)過(guò)彈簧抵消后,其震動(dòng)都會(huì)降低到原來(lái)的1/10。

  纏“繃帶”

  在地震頻發(fā)的日本,一種新型廉價(jià)防震加固技術(shù)悄然興起,這種技術(shù)采用樹(shù)脂材料作為抗震“繃帶”包裹建筑物支柱,從而達(dá)到防止支柱在地震時(shí)發(fā)生倒塌的目的。

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