幾種材質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑抗震

木結(jié)構(gòu)建筑抗震

科學(xué)之友：2008.9月 【視點(diǎn)】　作者：李雪　訪問(wèn)量：46

  　　輕型框架木結(jié)構(gòu)于19世紀(jì)早期于北美開(kāi)始被廣泛應(yīng)用。長(zhǎng)期以來(lái)，無(wú)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(jī)都已得到公認(rèn)。
增強(qiáng)木結(jié)構(gòu)建筑的安全性因素
　　1.當(dāng)突發(fā)的荷載產(chǎn)生或地震降臨時(shí)，許多釘?shù)倪B接容許木結(jié)構(gòu)建筑彎曲以吸收和消散能量。
　　2.高強(qiáng)度重量比。木結(jié)構(gòu)建筑比其他結(jié)構(gòu)建筑輕一些，這是在地震中的一大優(yōu)勢(shì)。
　　3.成百的結(jié)構(gòu)部件和成千的釘連接，一旦一個(gè)荷載通路失效，鄰近的部件和連接能夠補(bǔ)充其中。
　　4.還有通過(guò)非結(jié)構(gòu)部件如內(nèi)部裝飾、隔墻和多種類型的外部覆面的側(cè)面抗震因素。
　　在低層建筑中，沒(méi)有哪種建材比木結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(guò)有效的工程來(lái)達(dá)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(zāi)難，通過(guò)各種媒體我們可以看到現(xiàn)場(chǎng)很多遇難同胞的實(shí)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(shù)噸不等，巨大的重量使很多被壓災(zāi)民無(wú)法憑自身的力量逃生，甚至造成了毀滅性的破壞。沒(méi)有一棟建筑物可以做到完全防震，但是良好的抗震設(shè)計(jì)會(huì)將結(jié)構(gòu)損壞減少到最低限度。
抗震優(yōu)勢(shì)與結(jié)構(gòu)原理
　　與其他材料相比，木框架結(jié)構(gòu)具有以下幾點(diǎn)關(guān)鍵抗震優(yōu)勢(shì)：
　　1.木材牢而輕——質(zhì)量較輕是一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，這意味著作用到房屋上的地震力也較小。
　　2.木框架結(jié)構(gòu)有許多桿件和釘節(jié)點(diǎn)，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(jié)構(gòu)建筑中的釘節(jié)點(diǎn)可以有效地耗散地震所產(chǎn)生的能量。
　　每種結(jié)構(gòu)都有其獨(dú)特的特性，例如其剛度和強(qiáng)度，因而對(duì)地震力的反應(yīng)也不同。地震使一棟建筑物產(chǎn)生水平和垂直震動(dòng)。水平力又稱為側(cè)向力或剪力，它是對(duì)抗震設(shè)計(jì)的真正挑戰(zhàn)。
可承受振動(dòng)的木材
　　作為一種結(jié)構(gòu)材料，木材的抗震性能明顯優(yōu)于其他材料。木材輕質(zhì)高強(qiáng)，因而地面加速度在木建筑物上所產(chǎn)生的能量沒(méi)有其他建筑物大。木框架系統(tǒng)的另一個(gè)額外優(yōu)勢(shì)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(gòu)件細(xì)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(tái)。大多數(shù)的框架由三部分組成：構(gòu)成墻壁骨架的垂直墻骨；構(gòu)成樓板的水平擱柵；以及支撐屋頂?shù)拇净蜩旒堋．?dāng)墻由斜撐木板或輕質(zhì)木基板材而形成墻覆面板時(shí)，它便具有了側(cè)向抵抗力，并進(jìn)而形成了一個(gè)剪力墻系統(tǒng)——輕質(zhì)、高強(qiáng)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(fēng)及地震。
結(jié)論
　　現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)房屋具有良好的防震性能，最重要的是它能保護(hù)居住者的生命，或者說(shuō)它對(duì)生命的影響相對(duì)來(lái)講是最小的。

竹結(jié)構(gòu)建筑抗震

科學(xué)之友：2008.9月 【視點(diǎn)】　作者： 　訪問(wèn)量：44

  　　竹子在經(jīng)專家們多年研究后又發(fā)現(xiàn)了它的另一種實(shí)用功能。在德國(guó)，13個(gè)以竹子為主支撐的展亭讓市民們驚奇不已。一場(chǎng)主題為“竹子——未來(lái)建筑”的研討會(huì)，就在用竹子搭建的會(huì)議亭里舉行。德國(guó)建筑造型師馬爾庫(kù)斯認(rèn)為，竹子作為環(huán)保材料，將在未來(lái)建筑市場(chǎng)占據(jù)一席之地。
　　研究竹子有10年歷史的馬爾庫(kù)斯說(shuō)，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(lái)建造教堂穹頂，能承載10 t的重量。德國(guó)建筑師約爾格·施塔姆在印度尼西亞巴厘島修建了一座長(zhǎng)50 m的竹橋，其堅(jiān)固度足以承載重型卡車通過(guò)。
　　1991年在哥斯達(dá)黎加發(fā)生了一次里氏7.7級(jí)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(wú)恙。
　　南京林業(yè)大學(xué)丁應(yīng)龍教授介紹，作為空莖材料家族的一員，竹子最早出現(xiàn)在熱帶地區(qū)茅草屋的搭建中，并逐漸在建筑材料領(lǐng)域獲得關(guān)注。從美國(guó)夏威夷到中國(guó)，竹子主要被用來(lái)建造住宅、教堂和橋梁。
　　“與樹(shù)木相比，竹子生長(zhǎng)迅速，吸收二氧化碳量是普通樹(shù)木的4倍，沒(méi)有比竹子更好的建筑材料了”，丁應(yīng)龍認(rèn)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(lái)建筑的核心，而竹子符合未來(lái)環(huán)境保護(hù)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(lái)源：《重慶晚報(bào)》

砌體結(jié)構(gòu)建筑抗震

科學(xué)之友：2008.9月 【視點(diǎn)】　作者： 　訪問(wèn)量：39

  　　在建筑物內(nèi)設(shè)置一個(gè)滑動(dòng)面，以達(dá)到減震的目的，這不是憑空妄想，在我國(guó)科研人員的努力下，這項(xiàng)被稱作滑移防震的技術(shù)，目前已在我國(guó)西部地區(qū)部分建筑上得到成功應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了建筑抗震技術(shù)的新突破。
　　建設(shè)部正式立項(xiàng)的滑移防震技術(shù)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(gè)城市完成了試點(diǎn)工程。
“國(guó)際上常把地震烈度分為1°～12°，6°時(shí)房屋建筑就會(huì)出現(xiàn)輕微破壞，7°以上就會(huì)破壞嚴(yán)重，而在6個(gè)試點(diǎn)城市加入滑移防震技術(shù)的樓房中，卻在8年間堅(jiān)固如初”，承擔(dān)這一項(xiàng)目研究的西安市城建開(kāi)發(fā)總公司高級(jí)工程師稅國(guó)斌說(shuō)。這一技術(shù)自1994年經(jīng)過(guò)國(guó)家部級(jí)鑒定以來(lái)，研究人員8年中分別在6座城市中修建了 5萬(wàn)m2的建筑，并通過(guò)模擬自然動(dòng)力實(shí)驗(yàn)的辦法，對(duì)這些建筑進(jìn)行了抗震實(shí)驗(yàn)。
我國(guó)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(nèi)陸地震最多的國(guó)家，也是世界上遭受地震損失最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。
稅國(guó)斌說(shuō)，目前，國(guó)內(nèi)外比較流行的是在建筑物內(nèi)使用橡膠墊抗震，成本高，而滑移防震技術(shù)則比較容易普及，這是一個(gè)比較適合我國(guó)國(guó)情的“國(guó)產(chǎn)技術(shù)”，有的國(guó)家也在研究這項(xiàng)技術(shù)，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如我國(guó)成熟。
這一技術(shù)的獨(dú)到之處在于，當(dāng)?shù)卣甬a(chǎn)生的地面運(yùn)動(dòng)達(dá)到一定加速度后，房屋將在滑動(dòng)面處自然與地面分開(kāi)，從而達(dá)到減震目的，它解決了國(guó)內(nèi)外困擾不少專家的超烈度地震、共振和余震等難題。
稅國(guó)斌介紹，這種技術(shù)在房屋建造、遠(yuǎn)程運(yùn)輸管道、橋梁建造、高層樓塔和古建筑的保護(hù)方面都將產(chǎn)生巨大的保護(hù)作用。我國(guó)地震區(qū)大部分位于西部，地震也給西部開(kāi)發(fā)帶來(lái)不少困難，滑移防震技術(shù)無(wú)疑將為西部開(kāi)發(fā)中的基建工作系上“安全帶”。

鋼結(jié)構(gòu)框架抗震

科學(xué)之友：2008.9月 【視點(diǎn)】　作者：李楠　訪問(wèn)量：40

  　　一個(gè)建筑是否抗震更多地取決于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此從理論上講，各種建筑結(jié)構(gòu)無(wú)論是木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，只要嚴(yán)格按照抗震要求進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、選材、施工和維護(hù)，均可起到抵御一定烈度地震的作用，但不同結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的材料，原因在于鋼材具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特性，可減輕結(jié)構(gòu)的自重，從而減輕結(jié)構(gòu)所受的地震作用。鋼材材質(zhì)均勻，強(qiáng)度易于保證，因此結(jié)構(gòu)的可靠性大。它的延性好，使結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的安全性。鋼結(jié)構(gòu)有如下一些特點(diǎn)：
　　密閉性能好
　　由于焊接結(jié)構(gòu)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(kù)、氣柜、管道等板殼結(jié)構(gòu)都采用鋼結(jié)構(gòu)。
　　具有一定的耐熱性
　　溫度在250℃以內(nèi)，鋼的性質(zhì)變化很小，溫度達(dá)到300℃以上，強(qiáng)度逐漸下降，達(dá)到450℃～650℃時(shí)，強(qiáng)度降為零。因此，鋼結(jié)構(gòu)可用于溫度不高于250℃的場(chǎng)合。在自身有特殊防火要求的建筑中，鋼結(jié)構(gòu)必須用耐火材料予以維護(hù)。
　　鋼結(jié)構(gòu)抗腐蝕性較差
　　鋼結(jié)構(gòu)的最大缺點(diǎn)是易于銹蝕。新建造的鋼結(jié)構(gòu)一般都需仔細(xì)除銹、鍍鋅或刷涂料。以后隔一定時(shí)間又要重新刷涂料，維護(hù)費(fèi)用較高。
　　彈、塑性好，抗震性能較強(qiáng)
　　在承載力相同的條件下，鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)相比，構(gòu)件較小、重量較輕、便于運(yùn)輸和安裝。由于鋼材料的勻質(zhì)性和強(qiáng)韌性，可有較大變形，能很好地承受動(dòng)力荷載，具有很好的抗震能力。其中，屈強(qiáng)比是衡量鋼的加工硬化能力的一個(gè)重要參數(shù)。屈強(qiáng)比越低，鋼結(jié)構(gòu)抵抗強(qiáng)震的能力就越強(qiáng)。歐洲建筑鋼要求屈強(qiáng)比小于0.91，而日本要求建筑鋼屈強(qiáng)比小于0.80。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)具有良好的彈、塑性和抗沖擊能力，在一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)荷載的適應(yīng)能力較強(qiáng)，其良好的延性和耗能能力可以保證它不因?yàn)橥獠亢奢d的變化而突然斷裂，這對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的抗震是非常有利的。
　　此外，鋼結(jié)構(gòu)的這些特點(diǎn)，不僅可以有效地降低結(jié)構(gòu)的工程造價(jià)，而且也使得其在處理特殊地基等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　在日本阪神大地震中，鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能得到了充分的體現(xiàn)。根據(jù)日本阪神大地震資料記載，鋼結(jié)構(gòu)建筑在地震中的受損率遠(yuǎn)低于混凝土結(jié)構(gòu)建筑。目前，鋼結(jié)構(gòu)建筑代替鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已成為發(fā)達(dá)國(guó)家高層建筑的發(fā)展趨勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)在美國(guó)發(fā)展最快，1965年鋼結(jié)構(gòu)在美國(guó)僅占建筑市場(chǎng)的15%，到2000年就上升到75%。日本鋼結(jié)構(gòu)建筑已達(dá)到總建筑面積的40%以上，美國(guó)、西歐等國(guó)新建的工業(yè)與民用建筑也以鋼結(jié)構(gòu)為主