幾種材質結構建筑抗震

木結構建筑抗震

科學之友：2008.9月 【視點】　作者：李雪　訪問量：46

  　　輕型框架木結構于19世紀早期于北美開始被廣泛應用。長期以來，無論在建筑物性能上還是在裝配它的行業(yè)技藝上，其業(yè)績都已得到公認。
增強木結構建筑的安全性因素
　　1.當突發(fā)的荷載產生或地震降臨時，許多釘的連接容許木結構建筑彎曲以吸收和消散能量。
　　2.高強度重量比。木結構建筑比其他結構建筑輕一些，這是在地震中的一大優(yōu)勢。
　　3.成百的結構部件和成千的釘連接，一旦一個荷載通路失效，鄰近的部件和連接能夠補充其中。
　　4.還有通過非結構部件如內部裝飾、隔墻和多種類型的外部覆面的側面抗震因素。
　　在低層建筑中，沒有哪種建材比木結構更能抗擊地震荷載，提供更大的安全性和更高的可靠度。木框架結構可以迎合墻體的連接、連通和錨固的需求。大的木框架建筑可以通過有效的工程來達到抗震的目的。
　　2008年5月12日在四川汶川發(fā)生的地震給人民群眾造成了巨大的災難，通過各種媒體我們可以看到現場很多遇難同胞的實際情況——被壓在混凝土房梁下、被壓在混凝土樓板下，被壓在倒塌的墻體下等等。這些由鋼筋混凝土制成的房梁和樓板的重量從幾百公斤到數噸不等，巨大的重量使很多被壓災民無法憑自身的力量逃生，甚至造成了毀滅性的破壞。沒有一棟建筑物可以做到完全防震，但是良好的抗震設計會將結構損壞減少到最低限度。
抗震優(yōu)勢與結構原理
　　與其他材料相比，木框架結構具有以下幾點關鍵抗震優(yōu)勢：
　　1.木材牢而輕——質量較輕是一項優(yōu)勢，這意味著作用到房屋上的地震力也較小。
　　2.木框架結構有許多桿件和釘節(jié)點，這意味著有多種荷載路徑吸收所施加的地震力。
　　3.木框架結構建筑中的釘節(jié)點可以有效地耗散地震所產生的能量。
　　每種結構都有其獨特的特性，例如其剛度和強度，因而對地震力的反應也不同。地震使一棟建筑物產生水平和垂直震動。水平力又稱為側向力或剪力，它是對抗震設計的真正挑戰(zhàn)。
可承受振動的木材
　　作為一種結構材料，木材的抗震性能明顯優(yōu)于其他材料。木材輕質高強，因而地面加速度在木建筑物上所產生的能量沒有其他建筑物大。木框架系統(tǒng)的另一個額外優(yōu)勢是其柔韌性優(yōu)于其他材料，可以吸收并消散能量。在這種建筑中，木構件細小、尺寸規(guī)范、間隔緊密。樓板一次只建一層，因而每層樓板就成了建在其上的新樓板的建筑平臺。大多數的框架由三部分組成：構成墻壁骨架的垂直墻骨；構成樓板的水平擱柵；以及支撐屋頂的椽木或桁架。當墻由斜撐木板或輕質木基板材而形成墻覆面板時，它便具有了側向抵抗力，并進而形成了一個剪力墻系統(tǒng)——輕質、高強且建造效率高。所有部件共同支撐起建筑物，使之可以抵抗重力、風及地震。
結論
　　現代輕型木結構房屋具有良好的防震性能，最重要的是它能保護居住者的生命，或者說它對生命的影響相對來講是最小的。

竹結構建筑抗震

科學之友：2008.9月 【視點】　作者： 　訪問量：44

  　　竹子在經專家們多年研究后又發(fā)現了它的另一種實用功能。在德國，13個以竹子為主支撐的展亭讓市民們驚奇不已。一場主題為“竹子——未來建筑”的研討會，就在用竹子搭建的會議亭里舉行。德國建筑造型師馬爾庫斯認為，竹子作為環(huán)保材料，將在未來建筑市場占據一席之地。
　　研究竹子有10年歷史的馬爾庫斯說，竹子被稱為“植物鋼鐵”，哥倫比亞的窄葉竹以及浙江、重慶的壽竹，在其接縫處使用少量螺絲，就可發(fā)揮竹子的天然韌性和靈活性。此類竹子可用來建造教堂穹頂，能承載10 t的重量。德國建筑師約爾格·施塔姆在印度尼西亞巴厘島修建了一座長50 m的竹橋，其堅固度足以承載重型卡車通過。
　　1991年在哥斯達黎加發(fā)生了一次里氏7.7級地震，大批磚瓦和鋼筋混凝土建筑倒塌了，但20多座用竹子搭建的建筑卻安然無恙。
　　南京林業(yè)大學丁應龍教授介紹，作為空莖材料家族的一員，竹子最早出現在熱帶地區(qū)茅草屋的搭建中，并逐漸在建筑材料領域獲得關注。從美國夏威夷到中國，竹子主要被用來建造住宅、教堂和橋梁。
　　“與樹木相比，竹子生長迅速，吸收二氧化碳量是普通樹木的4倍，沒有比竹子更好的建筑材料了”，丁應龍認為，隨著人口不斷膨脹，環(huán)境壓力增加，環(huán)保、節(jié)能與人性化將成為未來建筑的核心，而竹子符合未來環(huán)境保護和城市可持續(xù)發(fā)展要求，將為人類創(chuàng)造全新的居住環(huán)境和建筑理念。
                                          來源：《重慶晚報》

砌體結構建筑抗震

科學之友：2008.9月 【視點】　作者： 　訪問量：39

  　　在建筑物內設置一個滑動面，以達到減震的目的，這不是憑空妄想，在我國科研人員的努力下，這項被稱作滑移防震的技術，目前已在我國西部地區(qū)部分建筑上得到成功應用，從而實現了建筑抗震技術的新突破。
　　建設部正式立項的滑移防震技術由陜西、云南等省市的40多名科技工作者共同研制成功，目前已在太原、西安、蘭州、銀川、唐山等6個城市完成了試點工程。
“國際上常把地震烈度分為1°～12°，6°時房屋建筑就會出現輕微破壞，7°以上就會破壞嚴重，而在6個試點城市加入滑移防震技術的樓房中，卻在8年間堅固如初”，承擔這一項目研究的西安市城建開發(fā)總公司高級工程師稅國斌說。這一技術自1994年經過國家部級鑒定以來，研究人員8年中分別在6座城市中修建了 5萬m2的建筑，并通過模擬自然動力實驗的辦法，對這些建筑進行了抗震實驗。
我國位于環(huán)太平洋地震帶和地中海-喜瑪拉雅地震帶兩大地震帶之間，是世界上內陸地震最多的國家，也是世界上遭受地震損失最為嚴重的國家之一。
稅國斌說，目前，國內外比較流行的是在建筑物內使用橡膠墊抗震，成本高，而滑移防震技術則比較容易普及，這是一個比較適合我國國情的“國產技術”，有的國家也在研究這項技術，但遠遠不如我國成熟。
這一技術的獨到之處在于，當地震產生的地面運動達到一定加速度后，房屋將在滑動面處自然與地面分開，從而達到減震目的，它解決了國內外困擾不少專家的超烈度地震、共振和余震等難題。
稅國斌介紹，這種技術在房屋建造、遠程運輸管道、橋梁建造、高層樓塔和古建筑的保護方面都將產生巨大的保護作用。我國地震區(qū)大部分位于西部，地震也給西部開發(fā)帶來不少困難，滑移防震技術無疑將為西部開發(fā)中的基建工作系上“安全帶”。

鋼結構框架抗震

科學之友：2008.9月 【視點】　作者：李楠　訪問量：40

  　　一個建筑是否抗震更多地取決于其結構設計，因此從理論上講，各種建筑結構無論是木結構、磚混結構、鋼筋混凝土結構或鋼結構，只要嚴格按照抗震要求進行規(guī)劃、設計、選材、施工和維護，均可起到抵御一定烈度地震的作用，但不同結構形式的建筑抗震能力仍有差別。
　　鋼材是一種很適宜建造抗震結構的材料，原因在于鋼材具有輕質高強的特性，可減輕結構的自重，從而減輕結構所受的地震作用。鋼材材質均勻，強度易于保證，因此結構的可靠性大。它的延性好，使結構具有很大的變形能力，即使在很大的變形下仍不倒塌，從而可保證結構的安全性。鋼結構有如下一些特點：
　　密閉性能好
　　由于焊接結構可以做到完全密封，一些要求氣密性和水密性好的高壓容器、大型油庫、氣柜、管道等板殼結構都采用鋼結構。
　　具有一定的耐熱性
　　溫度在250℃以內，鋼的性質變化很小，溫度達到300℃以上，強度逐漸下降，達到450℃～650℃時，強度降為零。因此，鋼結構可用于溫度不高于250℃的場合。在自身有特殊防火要求的建筑中，鋼結構必須用耐火材料予以維護。
　　鋼結構抗腐蝕性較差
　　鋼結構的最大缺點是易于銹蝕。新建造的鋼結構一般都需仔細除銹、鍍鋅或刷涂料。以后隔一定時間又要重新刷涂料，維護費用較高。
　　彈、塑性好，抗震性能較強
　　在承載力相同的條件下，鋼結構與鋼筋混凝土結構、木結構相比，構件較小、重量較輕、便于運輸和安裝。由于鋼材料的勻質性和強韌性，可有較大變形，能很好地承受動力荷載，具有很好的抗震能力。其中，屈強比是衡量鋼的加工硬化能力的一個重要參數。屈強比越低，鋼結構抵抗強震的能力就越強。歐洲建筑鋼要求屈強比小于0.91，而日本要求建筑鋼屈強比小于0.80。同時，鋼結構具有良好的彈、塑性和抗沖擊能力，在一般情況下，鋼結構對動荷載的適應能力較強，其良好的延性和耗能能力可以保證它不因為外部荷載的變化而突然斷裂，這對鋼結構的抗震是非常有利的。
　　此外，鋼結構的這些特點，不僅可以有效地降低結構的工程造價，而且也使得其在處理特殊地基等方面有明顯的優(yōu)勢。
　　在日本阪神大地震中，鋼結構的抗震性能得到了充分的體現。根據日本阪神大地震資料記載，鋼結構建筑在地震中的受損率遠低于混凝土結構建筑。目前，鋼結構建筑代替鋼筋混凝土結構已成為發(fā)達國家高層建筑的發(fā)展趨勢。鋼結構在美國發(fā)展最快，1965年鋼結構在美國僅占建筑市場的15%，到2000年就上升到75%。日本鋼結構建筑已達到總建筑面積的40%以上，美國、西歐等國新建的工業(yè)與民用建筑也以鋼結構為主