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地震来临时,怎样的建筑构造才能“只晃不倒”?

返回列表 来源: 发布日期: 2019.06.21

地震灾害学者常说,“杀人的不是地震而是建筑”。从全球的重大地震灾害调查中可以发现,95%以上的人员伤亡,都是由于建筑物受损或倒塌而引起的。

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作为地震多发的国家之一的日本,在建筑设计方面煞费苦心,通过诸多抵抗强烈地震的手段,保证了设施安全。
技术更新的今天,日本的新建筑在应对地质灾害方面有哪些巧妙的方法,可以拿来借鉴?今天,给大家简单介绍几种日本房屋的减震结构。

耐震结构

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耐震强化辅助

“耐震结构”是传统建筑技术中的一个重要组成部分。
所谓“耐震结构”是将墙壁和承重柱强化,再加入强度补充材料形成坚固的建筑物。毋庸置疑,材料和结构越坚固,整体建筑就越牢固。木制房子肯定没有钢铁结构更结实。
获得过普利兹克建筑奖(Pritzker  Architecture Prize)的日本建筑师坂茂Shigeru Ban在新西兰建造的「纸板教堂」就是代表性的耐震建筑。

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纸板教堂


纸板教堂使用了98个同样大小的纸板管,构成A型结构。并且每个纸板管都涂上了防水材料聚氨酯和阻燃剂,增强了此建筑的安全性能。稳定的三角形构造,加上轻质可再生纸质材料和集装箱,这些无疑都是最耐震的一种选择。
2008年汶川地震后,坂茂就在成都市为华林小学设计了一所“纸”学校,该学校的主要结构同样是由低成本并且安全的特殊纸管搭建,在志愿者的帮助下,一个月内便建成。
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成都华林小学


免震结构
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免震结构示意图

“免震结构”的原理很简单,一句话说就是“你震我不震”。
免震结构是在建筑物的下部设置既能支撑建筑物本体重量,又具有在水平方向自由变形能力的免震层,将地震时产生的水平变形集中于这免震层。

其实现原理一般是在地面和建筑物之间加入橡胶弹性垫或摩擦滑动承重座等,把震动的地面隔开,降低振动强度,就如同在房子底下加了一个大弹簧。

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免震层施工状况
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多层免震橡胶弹性垫


这种结构在日本比较普遍,而且应用得比较早,因此日本多数建筑物都会用这种免震结构作为地基设计的基本方法。

制震结构
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大阪The Kitahama大厦


“制震”是让建筑物在地震中,集中在一个地方造成损害,其他地方则不会发生损毁。
制震做法有很多种,例如在建筑物中设置各种球体,吸收地震能量,在地震过后,替换掉这些球体就可以保障安全。更普遍的做法是放置油压器装置,其作用相当于保险丝,油压器装置在高层建筑中十分常见。

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三种抗震结构的直观展示

DUOX(有源双减震器减震系统)

DUOX(有源双减震器减震系统),实际上它是TMD(调谐质块阻尼器)和AMD(主动质量阻尼器)技术的组合应用。
TMD系统应用的一个简单例子就是运用钟摆原理控制振动。在建筑物中吊一个摆锤装置,当发生振动时,建筑物产生晃动的趋向,也会引起摆锤的摆动,而摆锤会以相反的方向摆动,建筑物总是被拉回原来的方向。

比如台北101摩天大楼为了应对因高空强风及台风吹拂造成的摇晃,在大楼的88至92楼间设置了TMD。该TMD系统挂置一个重达660公吨的巨大钢球,利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度。这也是全世界唯一开放游客观赏的巨型阻尼器,更是目前全球最大之阻尼器。

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台北101大楼中的调质阻尼器

DFS(双框架系统)
在建筑物的中心放一个刚性心轴,在它的外围放一个由很多柱子和横梁搭建的软结构建筑物。然后用减振装置(油阻尼器)连接这两个建筑物。
地震时,这两个建筑物的硬度不同,晃动的频率也不同。所以变形的趋向也不同。心轴比较硬,晃动会比较厉害,而建筑物通过油阻尼器的减振作用,大大降低了晃动的幅度。

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DFS结构示意图

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全世界最高的自立式电波塔——位于日本东京都墨田区的东京树,正是运用了这个抗震技术。 


 建筑,不但要有普通的抗震结构 
 而且应该更高地追求免震和制震 
这样一个多地震国家
开发出的优秀抗震技术
值得我们学习

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地震来了,如何自救?

地震危害巨大,如遇突发地震,我们应如何应如何自救?

1)地震废墟内自救措施 
(1)保持镇定,不要乱喊乱叫;用手机求救,告知被困位置。 

(2)掩护口鼻,清除身上物体,处理外伤。 

(3)寻找食物、水,必要时用尿液解渴。 

(4)不要乱跑乱跳,以免造成再次坍塌。 

(5)避免松动悬浮物,用砖石、木棍敲打硬物求救,等待救援。 

(6)被困过久,适当活动手指、脚趾。 

(7)对开放性创面进行简单处理。 


2)避震原则 

(1)发生大地震时,就近躲避,震后迅速撤离;处于一楼者,迅速外逃至安全地带;近水不近火,靠外不靠内;发生微震或小震,及时收听广播,掌握地震实时情况。 

(2)地震时躲避位置:若在室外选择开阔处躲避;若在室内,选择坚固的三角空间(如墙角、桌子、写字台和坚固家具旁边)、小开间(如厕所、厨房等)、坚固的桌子下方进行躲避 ;在瓦片平房时,可躲在坚固桌子底下。 

(3)避震方法: 

在家中,抱头、闭眼、蹲在坚固家具旁、墙角等处,注意避开玻璃; 
在户外,在田野、广场处蹲下,不要随意返回室内,不可乱跑,避开人多的地方,注意避开高大建筑物及危险物(如立交桥、高烟囱、电塔、牌坊等); 
在行驶的车辆中,司机应将车辆停放在宽阔平地,乘客应抓牢扶手、椅脚蹲下,等地震过后再下车; 

在江河海边,向高处转移,远离海岸线,不要在堤坝处、堤坝上停留,离开桥面或桥下。 

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