英國:抗震房屋裂紋自動愈合
據(jù)《生活科學》19日報道,英國科學家目前正在希臘的一處山坡上建造一種特殊的房屋,它能在地震中“自我愈合”。作為利用納米聚合體粒子研發(fā)特殊墻體的帶頭人,英國利茲市的“納米制造業(yè)協(xié)會”在歐盟的資助下正在研究這種“自愈”的墻體。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。
希臘:智能減震屋
由于希臘屬于地震多發(fā)國家,所以研究抗震的辦法一直是當?shù)乜蒲腥藛T的重要課題,而這座新型“智能減震屋”就是最新研究成果。
據(jù)研究人員介紹,“智能屋”的最大特色就是能夠進行“自我保護和修復”?!爸悄芪荨崩锇惭b了多種傳感設備,即便是對最輕微的震動也會有所察覺,并可借助屋內(nèi)設備減少甚至抵消地震帶來的震動?!爸悄芪荨辈捎玫牟牧暇哂凶詣有迯凸δ?,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。室內(nèi)傳感器還能迅速感知到溫度的變化。一旦室溫瞬間升高到一定程度,傳感器就會通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星信號,自動通知附近居民并向消防部門報警,從而降低地震引發(fā)火災給人們帶來的傷害。據(jù)悉,首個“智能屋”將在一周內(nèi)搭建完畢。研究人員將在接下來的半年時間里對它的實用性進行檢驗。
美國:滾珠大樓
美國建造了一種可以防震的“滾珠大樓”,如硅谷最近興建的一座電子工廠大廈,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,富有彈性的鋼梁會自動伸縮,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。
日本:高層抗震大廈
日本大京公司一座號稱日本最高(地上55層、高185米)的公寓,使用了與美國紐約世界貿(mào)易中心相同的鋼管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。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。三井不動產(chǎn)公司在東京都杉并區(qū)出售的一座免震結(jié)構(gòu)公寓高達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6級地震發(fā)生時,就可將建筑物的受力減少至二分之一。三井不動產(chǎn)公司2000年已向市場投放40棟這種建筑。
日本:彈性大樓
地震高發(fā)區(qū)日本在這方面也特別有經(jīng)驗,他們設計了一種“彈性建筑”,有較好的抗震性能。日本東京建了12座彈性建筑。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,隔離體由分層橡硬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:廉價的“抗震居屋”
日本一公司研制出了一種廉價的“抗震居屋”,這種居屋全由木材建造,最小面積2平方米,造價2000美元,它能夠在主體房屋坍塌時屹立不倒,也能夠抵御坍塌結(jié)構(gòu)的沖擊和擠壓,很好地保護屋內(nèi)居民的生命和財產(chǎn)安全。
中國古代抗震建筑設計
與西方磚石結(jié)構(gòu)建筑的“以剛克剛”不同,中國傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)建筑在抵抗地震沖擊力時,采用的是“以柔克剛”的思維,通過種種巧妙的措施,其目標是以最小的代價,將強大的自然破壞力消彌至最小程度。
柔性的框架結(jié)構(gòu):墻倒屋不塌
中華民族不但自文明伊始就睿智地選擇了木材等有機材料作為結(jié)構(gòu)主材,而且發(fā)展形成了世界上歷史最悠久、持續(xù)時間最長、技術(shù)成熟度最高的結(jié)構(gòu)體系—柔性的框架體系。我國木結(jié)構(gòu)技術(shù)迄今至少已有近7000年的歷史。中國的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu),具有框架結(jié)構(gòu)的種種優(yōu)越性,如“墻倒屋不塌”的功效,但其柔性的連接,又使得它具有相當?shù)膹椥院鸵欢ǔ潭鹊淖晕一謴湍芰?。在汶川大地震中,許多文物建筑的墻體均不同程度地受損,但主體結(jié)構(gòu)仍未倒塌,就是這種柔性框架結(jié)構(gòu)抗震能力的表現(xiàn)。
整體浮筏式基礎、斗栱、榫卯:抗擊地震的關(guān)鍵
我國古代很少建造平面復雜的建筑,主要采用長寬比小于2:1的矩形。規(guī)則的平面形態(tài)和結(jié)構(gòu)布局有利于抗震。傳統(tǒng)建筑往往是中間的一間(當心間)最大,兩側(cè)的次間、梢間等依次縮小面寬,這樣的設計非常有利于抵抗地震的扭矩。
優(yōu)雅的大屋頂是中國古代傳統(tǒng)建筑最突出的形象特征之一,而且對提高建筑的抗震能力也做出過相當?shù)呢暙I。
中國古代建筑一般由臺基、梁架、屋頂構(gòu)成,高等級的建筑在屋頂和梁柱之間還有一個斗栱層。中國古代建筑的臺基用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)語言描述,堪稱“整體浮筏式基礎”,好比是一艘大船載著建筑漂浮在地震形成的“驚濤駭浪”中,能夠有效地避免建筑的基礎被剪切破壞,減少地震波對上部建筑的沖擊。中國傳統(tǒng)建筑的梁架一般采用抬梁式構(gòu)造,在構(gòu)架的垂直方向上,形成下大上小的結(jié)構(gòu)形狀,實踐證明這種構(gòu)造方式具有較好的抗震性能。優(yōu)雅的大屋頂是中國古代傳統(tǒng)建筑最突出的形象特征之一,而且對提高建筑的抗震能力也做出過相當?shù)呢暙I。形成大屋頂(尤其是廡殿頂、歇山頂?shù)?需要復雜結(jié)構(gòu)和大量構(gòu)件,大大增加了屋頂乃至整個構(gòu)架的整體性;龐大的屋頂以其自重壓在柱網(wǎng)上,也提高了構(gòu)架的穩(wěn)定性。
除了這些較顯著的手法外,中國古代傳統(tǒng)建筑中還使用了大量的其他技術(shù)措施,這些措施是古建筑抗震的關(guān)鍵。比如榫卯的使用:榫卯是極為精巧的發(fā)明,我們的祖先早在7000年前就開始使用,這種不用釘子的構(gòu)件連接方式,使得中國傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)成為超越了當代建筑排架、框架或者剛架的特殊柔性結(jié)構(gòu)體,不但可以承受較大的荷載,而且允許產(chǎn)生一定的變形,在地震荷載下通過變形吸收一定的地震能量,減小結(jié)構(gòu)的地震響應。
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