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“楼坚强”是怎样炼成的
发表日期:2019-04-03 16:23   文章编辑:澳门新匍京官网    文章来源:澳门新匍京官网    浏览次数:
 

  在北京,除了正在建设的新机场,还有一些采用隔震技术的建筑。三里河的国家机关办公大楼是北京首例采用隔震技术的大型重要公共建筑;北京市防震减灾中心大楼同样使用了隔震技术,目的是为了确保地震发生时各项工作能够正常运转;通惠家园小区是北京在住宅建设中首次大面积采用隔震技术的工程,采用这项技术的原因之一就是消除地铁八通线对住宅所产生的影响。而采用隔震技术的北京新机场航站楼,将是隔震技术集成应用的新标杆。

  传统抗震技术,一般是通过加强建筑物的“强度”体系和“延性”体系来完成,也就是通过加大结构断面和配筋,增大结构的强度和刚度,把结构做得很“刚强”,以此来抗御地震,即“硬抗”地震。这种体系,由于结构刚度增大,也将导致地震作用的增大,从而可能在结构件薄弱部位发生破坏而导致整体破坏。在很多情况下,这样“硬抗”地震很不经济,有时也较难实现。

  而抗震“延性”体系是指容许结构构件在地震时被损坏,利用结构构件损坏后的延性,结构进入非弹性状态,出现“塑性铰”,减轻地震作用,使结构“裂而不倒”。对比“强度”体系,结构“延性”体系仅需要较小的断面和配筋,更为经济。

  “延性”体系从20世纪70年代建立,已成为很多国家采用的“传统抗震体系”。它的设计水准是:在设定设计地震烈度下,小地震时不坏,中等地震时可能损坏但可修复,大地震时明显破坏但还不致倒塌,但超大地震时就无法控制了。

  周福霖院士介绍,传统抗震技术难以解决三个问题,一个是结构安全性。在设计烈度内,传统抗震体系能避免结构倒塌,但当遭遇超过设计烈度的地震时,将可能导致成片建筑结构倒塌;第二个是建筑破坏。在地震作用下传统抗震结构钢筋屈服和混凝土裂缝,结构出现延性,国内外专家早就指出“延性就是破坏”,导致建筑物结构在震后难以修复,虽未倒塌但又不能使用;第三是建筑功能丧失。在地震作用下,传统抗震结构的非弹性变形和强烈振动,引起建筑中的非结构构件及装修、吊顶等的破坏,以及室内设备、仪器、瓶罐等的掉落破坏,必然导致建筑使用功能丧失,引起直接或间接的人员伤亡或灾难。

  相比传统抗震技术存在的弊端,安装了隔震技术的建筑物有很明显的优势,周院士的一位日本朋友在日本3·11大地震时正在一栋隔震的医院大楼修牙,修好下楼发现满街人都在跑,才知道刚发生了大地震。他回到自己28楼的家里,发现新买的一瓶葡萄酒完好无损,家里的东西也都没有滑落。因为牙科诊所和他家所在的大楼都安装了隔减震装置。统计发现,仙台近50栋隔减震建筑,包括高于100米的超高层,在3·11大地震中都完好无损。

  周院士介绍,与传统抗震结构相比,采用隔震技术的建筑物能够将地震反应降为传统结构地震反应的1/4到1/8,在遭遇超烈度大地震时成为“安全岛”。同时确保地震时上部结构保持弹性,避免震后很困难的修复工作,还可实现性能化抗震设计,既保护结构安全,也保护非结构构件、室内设备仪器等的使用功能不中断,这对于医院、学校、指挥中心、网络、实验室、广播电视台、机场、车站、电站、各种生命线工程等尤为重要。

  隔震技术不仅适用于规则建筑结构,也适用于非规则建筑结构。隔震结构地震反应大幅降低,结构的水平变形(层间变形或扭转变形等)都集中在柔软的隔震层,而不发生在建筑结构本身,从而保护功能要求较高的复杂建筑结构,在地震中不被损坏。

  采用隔震技术的建筑正在不断增加,建于2001年的北京通惠家园就是建在北京地铁地面枢纽站大面积平台上的隔震住宅楼,隔震建筑面积48万平方米,是当年世界面积最大的层间隔震建筑群,隔震层设在二层平台顶部,采用三维隔减震体系,结构地震反应降为1/6,火车引起的振动降为1/10,既确保地震安全,也避免地铁振动干扰。

  汕头市的一幢8层住宅楼是国内第一栋橡胶支座隔震房屋,采用钢筋混凝土框架隔震结构,是联合国工业发展组织隔震技术国际示范项目,1989年立项,1993年建成使用,是当年世界最高的隔震住宅楼。1994年9月16日,发生海峡7.3级地震。传统抗震房屋晃动激烈,人都站不稳,但隔震房屋内的人毫无震感。

  港珠澳大桥长约26千米,桥梁采用隔震技术,是目前世界最长的隔震桥梁。隔震支座设置在桥墩顶部,能够把地震时可能发生在桥墩底部的变形裂缝,澳门新匍京官网转变为在桥墩顶部的隔震支座的水平变形,使桥墩保持弹性状态,避免浸在海水中的桥墩底部出现难以修复的损坏,同时把桥梁的地震反应大幅降低。广州大学曾对港珠澳大桥分别做了隔震和抗震的振动台对比试验研究,试验结果表明,隔震与非隔震的地震反应比为1/5,防震安全性大幅提高,能确保桥梁在大地震时的安全。

  在海淀区苏州街附近的北京市防震减灾中心大楼是集地震监测预报、数据储存与处理、防震抗震工作领导与指挥、防震减灾宣传与培训等于一体的多功能办公大楼,楼内建设有北京市地震应急指挥中心、测震台网中心、前兆台网中心、强震动台网中心、数据与信息中心等。为了确保在地震发生时,该中心能够正常运行,且楼内重要设备多,因此主楼地上结构采用隔震设计,隔震层位于一层之下与负一层顶面之间,由37个橡胶隔震支垫组成,其中铅芯橡胶支座17个,普通橡胶支座20个,此外在电梯间安装了4个滑板支座。这些隔震技术的使用将大大提高大楼的安全性能。

  据悉,已建成的隔震建筑在遇到地震时都经受住了考验,四川芦山县人民医院门诊楼,澳门新匍京官网为2008年汶川地震后澳门援建的医院建筑,前面的一栋门诊楼采用了橡胶支座隔震技术,后面的两栋住院楼因工期原因只采用了抗震技术。2013年芦山地震中,抗震的两栋住院楼破坏严重,功能中断和瘫痪,而隔震的1栋门诊楼,结构和室内设备仪器完好无损,震后马上投入紧张繁重的医疗抢救工作,隔震门诊楼成为震后全县急救医院。医院院长感慨地说,地震后全县所有医院都瘫痪了,就剩这栋隔震楼,成为全县唯一的急救中心。

  昆明新机场因为靠近地震断层,地震危险性较大,在设计之初就考虑到了抗震设防要求,作为大型公共建筑,必须要确保遭遇大地震时结构安全,同时要保护上部曲线彩带钢柱不损坏、保护特大玻璃不破坏、保护大面积天花板不掉落,还要在大地震时保护内部设备仪器不晃倒掉落损坏、确保地震后航运功能不中断等。因此这一航站楼也采用了隔震技术,隔震建筑面积达50万平方米,目前昆明新机场航站楼是世界上最大的单体隔震建筑。

  2015年3月9日,云南嵩明县发生4.5级地震,昆明新机场隔震航站楼的仪器显示:地震时,楼面加速度反应降为地面加速度反应的1/4,显示出这一建筑具有非常明显的隔震效果。

  隔震技术不仅可用于新建建筑,也可用于对既有结构进行隔震加固,能大幅提高地震安全性。在达到基本相同的要求下,造价比传统方法更低。目前一些地区已经将隔震技术应用于老旧危房的抗震加固改造。比如我国大量已经建好但防震能力不足的医院、学校等建筑,面临后期加固的难题,就可以采用隔震技术进行加固,可在首层或采取挖地下室的办法加装隔震垫。地下室本身对抗震没有作用,但地下施工既不影响学生上课,也不妨碍患者看病。在地下室顶上、临近首层的地方加装隔震层,相当于给老建筑加一道防震安全锁。

  随着我国经济发展水平的提高,百姓对住房的地震安全要求也逐渐提高,一些商品房住宅小区也采用了隔震技术。周福霖院士介绍,有一家外地房企在新建商品房中采用了隔震技术,当时开发商在售楼处放了一台小模型,业主很容易地就了解到做了隔震处理的建筑在地震中的表现,购房者接受起来非常直观,虽然每平方米增加了200元左右的建筑成本,但房屋还是被抢购一空。

  隔震技术的出现让人们看到了解决大震巨灾的有效办法,周福霖院士表示,我国的隔震技术现在已经走在世界前列。

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