雜談丨什么樣的建筑才能“只晃不倒”
來源: | 作者:jldxdesign | 發布時間: 2019-06-20 | 1314 次瀏覽 | 分享到:

中國地震臺網正式測定:6月17日22時55分在四川宜賓市長寧縣(北緯28.34度,東經104.90度)發生6.0級地震,震源深度16千米。


截至6月18日15時34分,地震共造成13人遇難200人受傷。目前,救援仍在進行。


四川、重慶多地均有強烈震感!這是網友發布的視頻:

屋內地面和墻體都開裂了

吊燈搖晃非常厲害


市民在外躲避有可能發生的余震


地震了,這樣的建筑構造只晃不倒!


地震災害學者常說,“殺人的不是地震而是建筑”。從全球的重大地震災害調查中可以發現,95%以上的人員傷亡,都是由于建筑物受損或倒塌而引起的。



作為地震多發的國家之一的日本,在建筑設計方面煞費苦心,通過諸多抵抗強烈地震的手段,保證了設施安全。


技術更新的今天,日本的新建筑在應對地質災害方面有哪些巧妙的方法,可以拿來借鑒?今天,給大家簡單介紹幾種日本房屋的減震結構。


耐震結構

耐震強化輔助


“耐震結構”是傳統建筑技術中的一個重要組成部分。


所謂“耐震結構”是將墻壁和承重柱強化,再加入強度補充材料形成堅固的建筑物。毋庸置疑,材料和結構越堅固,整體建筑就越牢固。木制房子肯定沒有鋼鐵結構更結實。


獲得過普利茲克建筑獎(Pritzker  Architecture Prize)的日本建筑師坂茂Shigeru Ban在新西蘭建造的「紙板教堂」就是代表性的耐震建筑。


紙板教堂


紙板教堂使用了98個同樣大小的紙板管,構成A型結構。并且每個紙板管都涂上了防水材料聚氨酯和阻燃劑,增強了此建筑的安全性能。穩定的三角形構造,加上輕質可再生紙質材料和集裝箱,這些無疑都是最耐震的一種選擇。


2008年汶川地震后,坂茂就在成都市為華林小學設計了一所“紙”學校,該學校的主要結構同樣是由低成本并且安全的特殊紙管搭建,在志愿者的幫助下,一個月內便建成。


成都華林小學


免震結構

免震結構示意圖


“免震結構”的原理很簡單,一句話說就是“你震我不震”。


免震結構是在建筑物的下部設置既能支撐建筑物本體重量,又具有在水平方向自由變形能力的免震層,將地震時產生的水平變形集中于這免震層。


其實現原理一般是在地面和建筑物之間加入橡膠彈性墊或摩擦滑動承重座等,把震動的地面隔開,降低振動強度,就如同在房子底下加了一個大彈簧。


免震層施工狀況

多層免震橡膠彈性墊


這種結構在日本比較普遍,而且應用得比較早,因此日本多數建筑物都會用這種免震結構作為地基設計的基本方法。


制震結構

大阪The Kitahama大廈


“制震”是讓建筑物在地震中,集中在一個地方造成損害,其他地方則不會發生損毀。


制震做法有很多種,例如在建筑物中設置各種球體,吸收地震能量,在地震過后,替換掉這些球體就可以保障安全。更普遍的做法是放置油壓器裝置,其作用相當于保險絲,油壓器裝置在高層建筑中十分常見。


三種抗震結構的直觀展示


DUOX(有源雙減震器減震系統)

DUOX(有源雙減震器減震系統),實際上它是TMD(調諧質塊阻尼器)和AMD(主動質量阻尼器)技術的組合應用。


TMD系統應用的一個簡單例子就是運用鐘擺原理控制振動。在建筑物中吊一個擺錘裝置,當發生振動時,建筑物產生晃動的趨向,也會引起擺錘的擺動,而擺錘會以相反的方向擺動,建筑物總是被拉回原來的方向。


比如臺北101摩天大樓為了應對因高空強風及臺風吹拂造成的搖晃,在大樓的88至92樓間設置了TMD。該TMD系統掛置一個重達660公噸的巨大鋼球,利用擺動來減緩建筑物的晃動幅度。這也是全世界唯一開放游客觀賞的巨型阻尼器,更是目前全球最大之阻尼器。


臺北101大樓中的調質阻尼器


DFS(雙框架系統)

在建筑物的中心放一個剛性心軸,在它的外圍放一個由很多柱子和橫梁搭建的軟結構建筑物。然后用減振裝置(油阻尼器)連接這兩個建筑物。


地震時,這兩個建筑物的硬度不同,晃動的頻率也不同。所以變形的趨向也不同。心軸比較硬,晃動會比較厲害,而建筑物通過油阻尼器的減振作用,大大降低了晃動的幅度。


DFS結構示意圖


全世界最高的自立式電波塔——位于日本東京都墨田區的東京樹,正是運用了這個抗震技術。



 建筑,不但要有普通的抗震結構 

 而且應該更高地追求免震和制震 


這樣一個多地震國家

開發出的優秀抗震技術

值得我們學習

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