佚名
建什么樣的房和如何建房?是提高建筑物抗震防震能力預(yù)防地震災(zāi)害的核心問題。目前國外提高建筑物抗震能力的新科技有:
滾珠大樓:美國建造了一種可以防震的“滾珠大樓”,在建筑物每根柱子或墻體下安裝不銹鋼滾珠,由滾珠支撐整個建筑,縱橫交錯的鋼梁把建筑物同地基緊緊地固定起來,發(fā)生地震時,富有彈性的鋼粱會自動伸縮,于是大樓在滾珠上會輕微地前后滑動,可以大大減弱地震的破壞力。
彈性大廈:處于地震高發(fā)區(qū)的日本設(shè)計了一種“彈性建筑”——東京電通大廈,有優(yōu)異的抗震性能?,F(xiàn)在,日本東京建成了12座這種彈性建筑,其中東京電通大廈經(jīng)東京發(fā)生的里氏6.6級地震考驗,證明在減輕地震災(zāi)害方面效果顯著。這種彈性建筑物建在隔離體上,隔離體由分層橡膠鋼板組和阻尼器組成,建筑結(jié)構(gòu)不直接與地面接觸。阻尼器由螺旋鋼板組成,以減緩上下的顛簸。日本各都市都在“彈性建筑”上大做文章,有的城市建筑物的地基部分加上硬質(zhì)橡膠和鋼板,使建筑物本身結(jié)構(gòu)有了彈性,能抗7級左右地震。
彈簧大樓:日本鹿島建筑部門發(fā)明了一種新的防震大樓營造法。其特點是,由彈簧把連著地基的基礎(chǔ)部分和建筑物主體分開,讓建筑物主體處于一種漂浮狀態(tài),而彈簧正是一種能吸收地震和其他振動沖擊的中介物,無論地基怎樣搖晃,建筑物都不會受到強烈的沖擊。實驗證明,烈度里氏6~7級的地震搖晃,傳到這種建筑物時也將減到原來地震烈度的1/10。
自我愈合樓房:目前英國科學(xué)家正在希臘的一處山坡上建造一種特殊的樓房,它能在地震中“自我愈合”。據(jù)稱,這種墻體在壓力(地震期間)的擠壓下,納米聚合粒子將流入裂縫中并變硬,形成固體材料,從而對房屋的裂縫進行自動填補。
橫向負量大廳:日本關(guān)西國際機場的出境大廳屋頂是由一連串格狀橫向負量鋼桁所組成,其線條呈現(xiàn)強烈的方向性。特別是外伸的桁架支柱頗為醒目,讓人聯(lián)想到日本建筑設(shè)計的一項重要標準:抗震。不過,在設(shè)計時也特別注意到避免因視覺上的明確性,犧牲了結(jié)構(gòu)的邏輯性,從屋頂?shù)较虏空w結(jié)構(gòu)一致,使需要控制的空氣量減到最低。因為地震區(qū)內(nèi)的大型建筑設(shè)計,一般都會依地震風(fēng)險程度,將部份重量轉(zhuǎn)移到橫向負量。日本屬于地震高風(fēng)險區(qū),所以依照建筑法規(guī)定,關(guān)西機場結(jié)構(gòu)物的橫向載重能力,必須超過其本身的重量。如同工程師們所津津樂道的,機場建筑就算蓋在墻上也能維持平穩(wěn)。
剛性抗震高樓:一座號稱日本最高的崎玉縣川口公寓,使用了與美國紐約世界貿(mào)易中心相同的鋼管,這種鋼管的直徑最大達800毫米,厚度達40毫米,而且鋼管中還注入了比通常混凝土強度高3倍的高強度混凝土,該公寓共使用這種鋼管168根,確保了抗震強度。另外,該公寓還使用了剛性結(jié)構(gòu)抗震體。通常高層公寓柔性結(jié)構(gòu)為主流,靠整個建筑來減弱地震引起的搖動,但在強風(fēng)刮過來時,樓的結(jié)構(gòu)也會發(fā)生一定的搖動。采取了剛性結(jié)構(gòu)后,搖動大大降低。如遇阪神大地震級別的地震發(fā)生時,柔性結(jié)構(gòu)的建筑一般要搖動1米左右,而剛性結(jié)構(gòu)建筑只搖動30厘米。
橡膠大樓:在日本東京一座免震結(jié)構(gòu)大樓高達93米,建筑物的外圍使用了新研制的高強度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,在里氏6級的地震發(fā)生時,就可將建筑物的受力減少至二分之一。這座大樓的基礎(chǔ)還使用了類似橡膠的黏彈性體抗震裝置,該裝置可將強風(fēng)造成的搖動減輕40%,同時也可提高抗震能力。
局部浮力大樓:日本新建成的京王飯店,開發(fā)了一種名為“局部浮力”的樓房抗震系統(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建筑物。據(jù)報道,普通抗震結(jié)構(gòu)把建筑物的上層結(jié)構(gòu)與地基分離開,以中間加入橡膠夾層和阻尼器的方式支撐建筑物。相比之下,“局部浮力”系統(tǒng)在上層結(jié)構(gòu)與地基之間設(shè)置貯水槽,建筑物受到水的浮力支撐。水的浮力承擔建筑物大約一半重量,既減輕了地基的承重負荷,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,由于浮力作用延長了固有振蕩周期,即晃動一次所需時間,建筑物晃動的加速度得以降低。因此建在城市海灣沿岸等地層柔軟地帶的樓房,可以獲得較好抗震效果。
滑動體抗震館:日本東京都臺東區(qū)的國立西洋美術(shù)館補修了“滑動體”抗震處理結(jié)構(gòu),大大提高了這座古舊建筑的抗震能力,可以經(jīng)受里氏7~8級的地震。這座獨戶古舊建筑與高層樓房相比整體重量輕,積層橡膠不起作用。日本科學(xué)家采用了有效的抗震方法是在建筑物與基礎(chǔ)之間加上球型軸承或是滑動體,形成一個滾動式支撐結(jié)構(gòu),這樣可減輕地震造成的裂震與搖動。
輕型木房屋:在新西蘭政府的大力提倡下,新西蘭低層和多層住宅采用的主要結(jié)構(gòu)形式大多采用了輕型木結(jié)構(gòu)。這種類型的結(jié)構(gòu)分為兩大部分:基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),上部結(jié)構(gòu)則采用一定規(guī)格的木基結(jié)構(gòu)板材以及其他工程木材料,其特征類似箱型結(jié)構(gòu);上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間通過錨栓連接,樓屋蓋和剪力墻形成結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力體系。實踐證明,輕型木結(jié)構(gòu)因其自身質(zhì)量輕、強度高以及結(jié)構(gòu)的高次超靜定等特性,均表現(xiàn)出良好的抗震性能,能最大限度地避免社會和人員的生命財產(chǎn)遭受巨大損失。
繃帶柱建筑:日本發(fā)明了一種廉價的防震加固技術(shù),以類似安全帶的樹脂材料“繃帶”包裹建筑物內(nèi)支柱。由構(gòu)造品質(zhì)保證研究所開發(fā)的這種防震加固技術(shù)被稱為“SRF工藝”??拐稹翱噹А辈捎脴渲w維編織制造,形狀類似安全帶。施工時,將抗震帶涂上黏合劑,包裹后固定在建筑物支柱上。地震發(fā)生時,支柱即使出現(xiàn)內(nèi)部損傷也不會倒塌,這可以確保人員的生存空間。這項抗震工程施工也相當簡單,構(gòu)造品質(zhì)保證,研究所此前已經(jīng)完成了250個此類項目,包括新干線高架橋、醫(yī)院以及約40棟學(xué)校建筑物等。
智能修復(fù)房屋:希臘屬于地震多發(fā)國家,據(jù)介紹,“智能修復(fù)房屋”的最大特色就是能夠進行“自我保護和修復(fù)”。這種房屋里安裝了多種傳感設(shè)備,即便是對最輕微的震動也會有所察覺,并可借助屋內(nèi)設(shè)備減少甚至抵消地震帶來的震動?!爸悄苄迯?fù)房屋”采用的材料具有自動修復(fù)功能,一旦墻體在地震中出現(xiàn)裂縫,液態(tài)修補材料可以像膠水一樣,粘住裂縫并迅速固化,從而防止房屋倒塌。