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轻质木结构建筑为何抗震?
2015-10-19 23:09:57   来源:   评论:0 点击:

  近年来,全世界各个国家地区遭受震级较大的地震灾害的新闻频频传来。仅仅2010年一年的统计数据,全球发生的七级以上地震就有26起,平均每个月就会发生两次特大地震。其中,1月12日的海地7 0级打地震,2月27日
  近年来,全世界各个国家地区遭受震级较大的地震灾害的新闻频频传来。仅仅2010年一年的统计数据,全球发生的七级以上地震就有26起,平均每个月就会发生两次特大地震。其中,1月12日的海地7.0级打地震,2月27日智利8.8级大地震、以及4月14日我国青海玉树7.1级地震,伤亡及损失最为惨重。2010年地震带给人心理上的创痛还没有平复,2011年智利、美国、新西兰、日本等国又接连遭受强震,据统计,截止2011年4月18日,2011年全球七级以上的特大地震已经发生9起,伤亡损失不尽其数,并且地震地带多为在近几年已经遭受地震的国家和地区。

  事实上,地震作为一种自然现象,每年要发生一百万次以上,只是大部分都比较轻微,人们不易察觉。由于产生地震的过程及其复杂,且强震发生是一个极小概率事件,地震预测是一个世界性的难题,迄今为止世界上没有国家能够成功预测地震的发生。近期人民网一篇来自华盛顿的报道《美国地质专家称没有地震活跃期预报地震仍很难》再一次宣布我们探索自然的漫漫征程。那么面对天灾我们真的无以应对吗?除了在地震监控与预测方面的研究,还有什么方法可以让我们将损失减少到最小?美国、新西兰、日本等发达国家的经验告诉我们,建造抗震能力强的建筑物是减小地震对人伤害的最有效途径。

  2010年9月的新西兰7.1级地震就为我们缔造了一个“零死亡”的神话。地处太平洋板块与澳大利亚板块交界处的新西兰是地震多发国,仅从1898年建国以来,新西兰在26.8万平方公里的国土及海岸附近就发生了23次7级以上大地震。然而除了2011年2月22日克莱斯特彻奇发生的里氏6.3级地震以外,新西兰地震史上有伤亡记载的只有1968年的7.1级地震所造成了3人死亡。如此低的死亡率不得不归功于新西兰政府多年来在抗震减灾方面的各种努力,其中最主要的一个部分,就是制定了严格的完善的建筑法规。新西兰政府注重在低层和中层住宅中推广轻型木结构建筑方式——一种抗震性能优异的建筑结构体系。新西兰88%的民居都是木结构,实践表明,轻型木结构具有质量轻、强度高等特性,表现出良好抗震性能。这也是为什么发生地震时,新西兰与海地、智利相比,人员的伤亡小得多。

  木结构建筑体系分为传统木结构和现代木结构,而轻型木结构属于现代木结构的范畴,比起传统木结构,它的防火、防潮、防蚁、保温,抗震功能更胜一筹。轻型木结构是一种采用小断面规格木材通过钉和金属连接件连接固定建造而成的建筑物。木材本身就具有弹性,在外力作用下有一定的变形和恢复能力;而钉节点和金属连接件节点和我们传统木结构中的隼卯节点可谓异曲同工,都具有一定的变形能力,这样轻型木结构就形成了一个柔性结构。

  轻型木结构有三大特点,首先,结构自重轻,木材的重量仅为混凝土重量的1/4到1/5,相同体量的建筑物,结构自重越小受到的地震作用也越小,所以轻质的木结构受到的地震作用比较小;其次,轻型木结构采用规格材做墙体骨柱,定向刨花板或胶合板等结构性能稳定的板材做覆面板,形成具有良好抗侧能力的木剪力墙,这也是结构主要的抗侧力构件;最后,小断面密布的轻型木结构是柔性结构,有很大的结构冗余度以及一定范围内的变形能力,结构可以通过自身的变形来消耗能量,提高整体安全性。当发生地震时,在三大特点的共同作用下,轻型木结构体现出良好的“以柔克刚”的抗震性能。

  当然,建筑物抗震性能需要经过科学验证和实验计算来证实。在日本神户三木市的E-defence建筑物震动台实验室,每年都会进行建筑抗震的实验。去年7月14日,在日本神户三木市日本和美国的科学家进行了一次迄今为止世界上规模最大的7层木结构建筑振动台实验。此次试验模拟的人造地震强度相当于里氏7.5级,持续震动了约40秒钟。测试结果表明中等高度的木结构建筑物对强烈的地震有较高的耐受力。该次测试是一个名为“NEESwood”项目的一部分,该项目由美日两国科学家主持,主要研究中等高度的木结构建筑对地震活动的反应。项目有美国国家基金会提供资金,美国日本多所大学联合出资出力。进行试验的木结构建筑内,共有23套住房,是科学家花费数月建成的,也是为地震试验建造过的最大的建筑物。而完成本次测试的工作台,也是世界上最大的震动试验工作台。美国科罗拉多州立大学和一家美国的建筑公司参加了这次试验。研究人员希望,这些试验能够为在地震多发的日本神户以及美国洛杉矶地区建造防震住房获得更多资料。中国中央电视台新闻频道和东方电视台新闻频道也对实验进行了报道。


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