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全球地震多发区是如何应对的?一起来看看!全球地震多发区是如何应对的?一起来看看!
众所周知,在国外,也有很多处于地震带的国,但是往往他们都能够将灾害程度降到低,即使发生重大地震,房屋抗震能力也是比较好的。
智利建筑为何抗震? 智利的房屋建造标准是能9级抗震,在2010年2月27日,当地时间凌晨3时34分,南美洲智利中部发生了里氏8.8级地震。 震源深度为55千米,震中距智利第二大城市康赛普西翁100千米,离智利首都圣地亚哥320千米。 据测定,地震造成康赛普西翁向西平移了3.04米,使康塞普西翁沿岸的圣玛丽亚岛抬高了两米。
令人惊讶的是,在特大地震后,智利首都圣地亚哥市的建筑虽然有不少出现裂缝,但受到严重损坏的只有几十栋。 由于99%的房屋没有坍塌,当地600万居民伤亡不大。智利之所以能在强震袭击时,人员伤亡和财产损失较小,一个重要的原因在于他们的建筑抗震标准高,经得住地震灾害。
智利的建筑有两大特点: “强柱弱梁”:它的设计根据是在大地震来临时,一方面通过房梁的断裂使地震能量得到缓和;另一方面确保房柱不折断,以尽量保住楼房整体不倒塌,使人员伤亡减少到低程度。 “以柔克刚”:在智利,为提高抗震性能而另辟蹊径设计的建筑物随处可见。圣地亚哥机场候机楼连接高速公路的一座桥梁,就是一个很有代表性的例子。在这次大地震中,桥的一端完全塌陷,一时众说纷纭,怀疑是建筑质量有问题。然而在回应公众的质疑时,设计师做出的答复令人颇感意外。他们解释道:“是故意这样设计的!”
原来,如果桥的两端都加以固定的话,那么突然而至的强震带来的巨大冲力,势必把与桥紧紧相连的候机楼和高速公路同时拉倒。现在的设计把桥的一端固定,没有固定的另一端虽然在大地震来临时因为受强力冲击塌了下来,却使候机楼和高速公路躲过一劫,安然无恙。 所以,在智利很少见到高层建筑。像康塞普西翁和塔瓦罗一类的中小城市,房屋大多是一至两层。即使在首都圣地亚哥,市中心的高楼大厦也屈指可数。进入老城区,映入眼帘的绝大多数是低层建筑。因为楼层低,房屋牢固,所以抗震系数也就更高。 虽然身处全球最活跃的地震带,但智利人从不掩饰自己对高度的痴迷。 首都圣地亚哥这个地震频发的城市拥有一幢摩天大楼,在2012年建成的大圣地亚哥塔300米高,是目前全南美最高的建筑,能抵御强震。
智利大圣地亚哥塔 它是怎么做到的呢? 据介绍,在大楼的中心有一个刚性中轴,以保持建筑稳定,大楼顶部有一个用钢板打造的中央核心室,当地震发生时,地震的能量会通过大楼的中轴传递到中央核心室消减掉。 除此之外,每一层楼安装的减震器也会消减一部分能量,地震时在这里能听见类似钢铁间相互触碰的声音,这说明大楼的抗震设计正在发挥作用。
这样的描述虽然有些抽象,但还是透漏了抗震科技的核心:不是一味地把楼盖得严丝合缝,而是留出空隙,把地震释放出的巨大能量转化掉。 其实,早在数年前,智利高楼抗震技术及抗震效果就引起了世界瞩目。 2010年发生8.8级强震的时候,智利两百米高的钛塔—当时南美洲最高的建筑,除了在40层处的玻璃墙出现脱落的情况之外,整栋大楼并没有任何结构性的裂缝和破坏,这使它成为了全球性的抗震模范。
智利钛塔 钛塔的抗震技术来自智利本土的一家建筑工程事务所,据该事务所工程部主任米歇尔介绍,根据不同的项目和建筑的特点,他们会量身定制不同的工程结构和抗震方案。钛塔所配备的是一种呈X型的钢制减震器。
当地震发生时,建筑物出现水平方向的运动,减震器能够将大部分的动能通过摩擦运动转化为热能,从而降低地震对建筑物造成的撕裂效应。像这样的消能减震装置在钛塔一共有45个,它们能消灭掉将近80%的地震能量。
由此可见,智利虽然地震频发,却依然高楼林立,减震装置发挥了巨大作用,通过减震装置消减和阻隔地震的能量,以减少地震对建筑的伤害。
日本建筑为何抗震? 我们都知道,日本是一个地震多发国。那么,日本又是如何做好抗震的呢?
在日本的建筑施工中,对于抗震有三种构造概念:耐震、制震和免震。耐震为普通级别,主要用在低层建筑中;制震则是让建筑物在地震晃动中,集中在一个地方造成损害,但其他地方不会发生损毁。 其中一种做法是在建筑物中放置各种球体,让这个部分吸收地震能量,等地震过后,只需把这部分换掉就行,建筑其他地方不会发生问题;免震的另一个名称叫做隔震。结构免震是通过某种装置,将地震动与结构隔开,该装置既能支撑建筑物本体重量,又具有在水平方向自由变形能力,吸收和消耗地震输入能量,以达到减小结构振动的目的,免受地震破坏。 三种抗震构造的概念各有优势,其适用范围也各有不同。为了将各类抗震技术的优势发挥到好的状态,日本住宅建筑的抗震构造在实际应用的过程中,则是根据不同的物业形态进行选择,建筑类型与抗震构造的佳匹配,使得技术对住宅的保护作用大化。
日本的民居大多是柔性的木结构。木结构房屋在承受地震作用引起的晃动时,可以很好地释放力量,不容易散开和松动。 在此基础上,日本民宅均采用箱体设计,地震灾害发生时房屋可以整体翻滚而不损毁。 20世纪80年代后,日本的民居主要应用了研发的“免震建筑技术”,在建筑物和地基之间设置用柔和的材料制成的免震层。 发生地震时,能够保住建筑物完好无损,也可以避免由震动引起屋内家具倾倒造成家具损坏和人员伤亡。这种房屋成本低,技术可靠。 除此之外,日本人民防震意识非常强,日本所有的建筑物都要定期接受抗震评估,检查其房顶和地基是否能承受强烈晃动。如果不能通过评估,建筑物就必须进行改造,甚至推倒重建。 日本人在买房子或租房子时非常注意房屋的年限,在购买房屋前,买主往往会主动要求开发商出示建筑抗震评估表。这样的防震意识反过来又促使开发商们为使房屋顺利卖出而不得不对建筑的抗震更加重视。
为什么尼泊尔地区地震爆发惨重? 震级高,主震达8.1级,而且还因为震源深度比较浅——只有10-15千米,浅源爆发危害大。浅源强震,破坏力大,事发人口密集区,对当地抗震性不强的建筑构成严重冲击,人员死伤严重。 尼泊尔绝大多数建筑,抗震能力极其脆弱。这涉及到很多因素,有自然因素,也有非自然因素,两者综合影响了建筑钢质材料质量下降。 地形特征增隐忧。震中及周边地区地势崎岖,山体滑坡崩塌得厉害,抢救难度增大。在这样的山区,泥土和岩石滚下山坡可能会将一些村子通往外界的道路堵死,甚至是将村庄摧毁。
其他国家的特殊抗震建筑 英国:抗震房屋裂纹自动愈合
据报道,英国科学家目前正在希腊的一处山坡上建造一种特殊的房屋,它能在地震中“自我愈合”。 作为利用纳米聚合体粒子研发特殊墙体的带头人,英国利兹市的“纳米制造业协会”在欧盟的资助下正在研究这种“自愈”的墙体。 据称,这种墙体在压力(地震期间)的挤压下,纳米聚合粒子将流入裂缝中并变硬,形成固体材料,从而对房屋的裂缝进行自动填补。
美国:滚珠大楼
美国建造了一种可以防震的“滚珠大楼”,如硅谷最近兴建的一座电子工厂大厦,在建筑物每根柱子或墙体下安装不锈钢滚珠,由滚珠支撑整个建筑。 纵横交错的钢梁把建筑物同地基紧紧地固定起来,发生地震时,富有弹性的钢梁会自动伸缩,于是大楼在滚珠上会轻微地前后滑动,可以大大减弱地震的破坏力。
希腊:智能减震屋
由于希腊属于地震多发国家,所以研究抗震的办法一直是当地科研人员的重要课题,而这座新型“智能减震屋”就是最新研究成果。 据研究人员介绍,“智能屋”的最大特色就是能够进行“自我保护和修复”。“智能屋”里安装了多种传感设备,即便是对最轻微的震动也会有所察觉,并可借助屋内设备减少甚至抵消地震带来的震动。 “智能屋”采用的材料具有自动修复功能,一旦墙体在地震中出现裂缝,液态修补材料可以像胶水一样,粘住裂缝并迅速固化,从而防止房屋倒塌。 室内传感器还能迅速感知到温度的变化。一旦室温瞬间升高到一定程度,传感器就会通过互联网或卫星信号,自动通知附近居民并向消防部门报警,从而降低地震引发火灾给人们带来的伤害。 据悉,首个“智能屋”将在一周内搭建完毕。研究人员将在接下来的半年时间里对它的实用性进行检验。
如何做到有效防震? 建筑物地基采用特殊材料 主要对建筑物基础部分进行特殊处理消减地震时的地震波,从而减少地震对建筑物的损害。 传统上是在建筑物的基础部分交替铺上粘土、砂子,直接设置粘土或砂子垫层。 近年来,在这方面的研究已经取得了突破性的进展,以沥青为原料研究出的一种特殊材料,一次设置隔震层效果更好。
建筑物基础设置隔震装置减震 这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与上部建筑物之间设置特殊装置。减少地震向上传递,高可减少地震对建筑物传递能量的2/3。 然而,这种措施的缺点是不适用于高层建筑,因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑本身的自震周期,起不到减小地震对建筑物损害的目的。
通常采用的办法有:摩擦滑移防震、粘弹性隔震等几种,设置的装置有橡胶垫、混合隔震装置等。 通过在基础结构和上部部件之间设置隔震层。其中隔震支座能够安定持续地支撑建筑物重量,并具有适当弹性恢复力,吸收地震输入能量。 在地震频发的日本,一种新型廉价防震加固技术悄然兴起,这种技术采用树脂材料作为抗震“绷带”包裹建筑物支柱,从而达到防止支柱在地震时发生倒塌的目的。
建筑物层间隔震措施 层间隔震这种方法主要适用于旧房改造,在施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物基础部分设置隔震装置相比,层间隔震额效果不是很明显,减震的效果可达到0.2—0.3的范围。 这种方法主要是依靠设置在建筑结构各层间隔的减震装置或者消减地震能量,从而减小对建筑物的危害,设置的装置本身与基础隔震的相同。 这也是通过引入隔震装置来延长结构的周期,避开地震能量相对集中的频段,改变结构动力的特性,并利用耗能装置来抑制结构的位移。
建筑物结构悬挂隔震 悬挂隔震是将建筑物的大部分或者整个结构悬挂起来,也就是我们通常所说的悬挂结构,这样,当地震来临,地震的能量不会传递给悬挂起来的结构,从而减小地震的损害。这种隔震方式常见于大型钢结构,大型钢结构总采用钢结构悬挂体系,以此隔震。 大型钢结构一般分为主框架和子框架,在悬挂体系中,子框架通过锁链或者吊杆悬挂于主框架上,当地震来临时,主框架会随着地壳运动发生摇摆。但是,子框架和主框架之间是能够活动的锁链和吊杆,地震的能量到达这个部位的时候就会消弱,不至于传递到子结构产生惯性力。
建筑物走向设计抗震问题 地震是由于地壳运动引起的,与地质结构有非常重要的关系。在建筑选址的时候,应充分考虑当地地质条件,分析当地地震的震向,让建筑物的走向和地震震向垂直,尽量避免两个走向平行。 从汶川地震和玉树地震的实际情况来看,与地震震向平行的建筑物的倒塌率更高,与之相反,与地震震向垂直的建筑物则不太容易倒塌。
研究发现,与地震震向平行的建筑物在发生地震时随地震波运动的幅度更大,因此更容易倒塌。 我们在建筑设计中有关抗震都坚持了小震不塌、大震能修的原则,虽然设计在抗震方面也采取了很多措施,但是,由于各种原因,还是不可避免的出现了在地震中因为建筑结构方面的问题而给人们带来巨大损失,建筑物走向设计抗震问题也是建筑物修建不容忽视的一面。
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