抗震的建筑

佚名

建什么樣的房和如何建房？是提高建筑物抗震防震能力預(yù)防地震災(zāi)害的核心問題。目前國外提高建筑物抗震能力的新科技有：

滾珠大樓：美國建造了一種可以防震的“滾珠大樓”，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，富有彈性的鋼粱會自動伸縮，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。

彈性大廈：處于地震高發(fā)區(qū)的日本設(shè)計了一種“彈性建筑”——東京電通大廈，有優(yōu)異的抗震性能。現(xiàn)在，日本東京建成了12座這種彈性建筑，其中東京電通大廈經(jīng)東京發(fā)生的里氏6.6級地震考驗(yàn)，證明在減輕地震災(zāi)害方面效果顯著。這種彈性建筑物建在隔離體上，隔離體由分層橡膠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。日本各都市都在“彈性建筑”上大做文章，有的城市建筑物的地基部分加上硬質(zhì)橡膠和鋼板，使建筑物本身結(jié)構(gòu)有了彈性，能抗7級左右地震。

彈簧大樓：日本鹿島建筑部門發(fā)明了一種新的防震大樓營造法。其特點(diǎn)是，由彈簧把連著地基的基礎(chǔ)部分和建筑物主體分開，讓建筑物主體處于一種漂浮狀態(tài)，而彈簧正是一種能吸收地震和其他振動沖擊的中介物，無論地基怎樣搖晃，建筑物都不會受到強(qiáng)烈的沖擊。實(shí)驗(yàn)證明，烈度里氏6～7級的地震搖晃，傳到這種建筑物時也將減到原來地震烈度的1/10。

自我愈合樓房：目前英國科學(xué)家正在希臘的一處山坡上建造一種特殊的樓房，它能在地震中“自我愈合”。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(jìn)行自動填補(bǔ)。

橫向負(fù)量大廳：日本關(guān)西國際機(jī)場的出境大廳屋頂是由一連串格狀橫向負(fù)量鋼桁所組成，其線條呈現(xiàn)強(qiáng)烈的方向性。特別是外伸的桁架支柱頗為醒目，讓人聯(lián)想到日本建筑設(shè)計的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)：抗震。不過，在設(shè)計時也特別注意到避免因視覺上的明確性，犧牲了結(jié)構(gòu)的邏輯性，從屋頂?shù)较虏空w結(jié)構(gòu)一致，使需要控制的空氣量減到最低。因?yàn)榈卣饏^(qū)內(nèi)的大型建筑設(shè)計，一般都會依地震風(fēng)險程度，將部份重量轉(zhuǎn)移到橫向負(fù)量。日本屬于地震高風(fēng)險區(qū)，所以依照建筑法規(guī)定，關(guān)西機(jī)場結(jié)構(gòu)物的橫向載重能力，必須超過其本身的重量。如同工程師們所津津樂道的，機(jī)場建筑就算蓋在墻上也能維持平穩(wěn)。

剛性抗震高樓：一座號稱日本最高的崎玉縣川口公寓，使用了與美國紐約世界貿(mào)易中心相同的鋼管，這種鋼管的直徑最大達(dá)800毫米，厚度達(dá)40毫米，而且鋼管中還注入了比通常混凝土強(qiáng)度高3倍的高強(qiáng)度混凝土，該公寓共使用這種鋼管168根，確保了抗震強(qiáng)度。另外，該公寓還使用了剛性結(jié)構(gòu)抗震體。通常高層公寓柔性結(jié)構(gòu)為主流，靠整個建筑來減弱地震引起的搖動，但在強(qiáng)風(fēng)刮過來時，樓的結(jié)構(gòu)也會發(fā)生一定的搖動。采取了剛性結(jié)構(gòu)后，搖動大大降低。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。

橡膠大樓：在日本東京一座免震結(jié)構(gòu)大樓高達(dá)93米，建筑物的外圍使用了新研制的高強(qiáng)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，在里氏6級的地震發(fā)生時，就可將建筑物的受力減少至二分之一。這座大樓的基礎(chǔ)還使用了類似橡膠的黏彈性體抗震裝置，該裝置可將強(qiáng)風(fēng)造成的搖動減輕40%，同時也可提高抗震能力。

局部浮力大樓：日本新建成的京王飯店，開發(fā)了一種名為“局部浮力”的樓房抗震系統(tǒng)，即在傳統(tǒng)抗震構(gòu)造基礎(chǔ)上借助于水的浮力支撐整個建筑物。據(jù)報道，普通抗震結(jié)構(gòu)把建筑物的上層結(jié)構(gòu)與地基分離開，以中間加入橡膠夾層和阻尼器的方式支撐建筑物。相比之下，“局部浮力”系統(tǒng)在上層結(jié)構(gòu)與地基之間設(shè)置貯水槽，建筑物受到水的浮力支撐。水的浮力承擔(dān)建筑物大約一半重量，既減輕了地基的承重負(fù)荷，又可以把隔震橡膠小型化，降低支撐構(gòu)造部分的剛性，從而提高與地基間的絕緣性。地震發(fā)生時，由于浮力作用延長了固有振蕩周期，即晃動一次所需時間，建筑物晃動的加速度得以降低。因此建在城市海灣沿岸等地層柔軟地帶的樓房，可以獲得較好抗震效果。

滑動體抗震館：日本東京都臺東區(qū)的國立西洋美術(shù)館補(bǔ)修了“滑動體”抗震處理結(jié)構(gòu)，大大提高了這座古舊建筑的抗震能力，可以經(jīng)受里氏7～8級的地震。這座獨(dú)戶古舊建筑與高層樓房相比整體重量輕，積層橡膠不起作用。日本科學(xué)家采用了有效的抗震方法是在建筑物與基礎(chǔ)之間加上球型軸承或是滑動體，形成一個滾動式支撐結(jié)構(gòu)，這樣可減輕地震造成的裂震與搖動。

輕型木房屋：在新西蘭政府的大力提倡下，新西蘭低層和多層住宅采用的主要結(jié)構(gòu)形式大多采用了輕型木結(jié)構(gòu)。這種類型的結(jié)構(gòu)分為兩大部分：基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)則采用一定規(guī)格的木基結(jié)構(gòu)板材以及其他工程木材料，其特征類似箱型結(jié)構(gòu)；上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間通過錨栓連接，樓屋蓋和剪力墻形成結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力體系。實(shí)踐證明，輕型木結(jié)構(gòu)因其自身質(zhì)量輕、強(qiáng)度高以及結(jié)構(gòu)的高次超靜定等特性，均表現(xiàn)出良好的抗震性能，能最大限度地避免社會和人員的生命財產(chǎn)遭受巨大損失。

繃帶柱建筑：日本發(fā)明了一種廉價的防震加固技術(shù)，以類似安全帶的樹脂材料“繃帶”包裹建筑物內(nèi)支柱。由構(gòu)造品質(zhì)保證研究所開發(fā)的這種防震加固技術(shù)被稱為“SRF工藝”。抗震“繃帶”采用樹脂纖維編織制造，形狀類似安全帶。施工時，將抗震帶涂上黏合劑，包裹后固定在建筑物支柱上。地震發(fā)生時，支柱即使出現(xiàn)內(nèi)部損傷也不會倒塌，這可以確保人員的生存空間。這項(xiàng)抗震工程施工也相當(dāng)簡單，構(gòu)造品質(zhì)保證，研究所此前已經(jīng)完成了250個此類項(xiàng)目，包括新干線高架橋、醫(yī)院以及約40棟學(xué)校建筑物等。

智能修復(fù)房屋：希臘屬于地震多發(fā)國家，據(jù)介紹，“智能修復(fù)房屋”的最大特色就是能夠進(jìn)行“自我保護(hù)和修復(fù)”。這種房屋里安裝了多種傳感設(shè)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(shè)備減少甚至抵消地震帶來的震動。“智能修復(fù)房屋”采用的材料具有自動修復(fù)功能，一旦墻體在地震中出現(xiàn)裂縫，液態(tài)修補(bǔ)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。