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几种材质结构建筑抗震

2009-12-13 13:11:30|  分类： Geozhishi 阅读4 评论0   字号：大中小 订阅

几种材质结构建筑抗震

木结构建筑抗震

科学之友：2008.9月 【视点】　作者：李雪　访问量：46

  　　轻型框架木结构于19世纪早期于北美开始被广泛应用。长期以来，无论在建筑物性能上还是在装配它的行业技艺上，其业绩都已得到公认。
增强木结构建筑的安全性因素
　　1.当突发的荷载产生或地震降临时，许多钉的连接容许木结构建筑弯曲以吸收和消散能量。
　　2.高强度重量比。木结构建筑比其他结构建筑轻一些，这是在地震中的一大优势。
　　3.成百的结构部件和成千的钉连接，一旦一个荷载通路失效，邻近的部件和连接能够补充其中。
　　4.还有通过非结构部件如内部装饰、隔墙和多种类型的外部覆面的侧面抗震因素。
　　在低层建筑中，没有哪种建材比木结构更能抗击地震荷载，提供更大的安全性和更高的可靠度。木框架结构可以迎合墙体的连接、连通和锚固的需求。大的木框架建筑可以通过有效的工程来达到抗震的目的。
　　2008年5月12日在四川汶川发生的地震给人民群众造成了巨大的灾难，通过各种媒体我们可以看到现场很多遇难同胞的实际情况——被压在混凝土房梁下、被压在混凝土楼板下，被压在倒塌的墙体下等等。这些由钢筋混凝土制成的房梁和楼板的重量从几百公斤到数吨不等，巨大的重量使很多被压灾民无法凭自身的力量逃生，甚至造成了毁灭性的破坏。没有一栋建筑物可以做到完全防震，但是良好的抗震设计会将结构损坏减少到最低限度。
抗震优势与结构原理
　　与其他材料相比，木框架结构具有以下几点关键抗震优势：
　　1.木材牢而轻——质量较轻是一项优势，这意味着作用到房屋上的地震力也较小。
　　2.木框架结构有许多杆件和钉节点，这意味着有多种荷载路径吸收所施加的地震力。
　　3.木框架结构建筑中的钉节点可以有效地耗散地震所产生的能量。
　　每种结构都有其独特的特性，例如其刚度和强度，因而对地震力的反应也不同。地震使一栋建筑物产生水平和垂直震动。水平力又称为侧向力或剪力，它是对抗震设计的真正挑战。
可承受振动的木材
　　作为一种结构材料，木材的抗震性能明显优于其他材料。木材轻质高强，因而地面加速度在木建筑物上所产生的能量没有其他建筑物大。木框架系统的另一个额外优势是其柔韧性优于其他材料，可以吸收并消散能量。在这种建筑中，木构件细小、尺寸规范、间隔紧密。楼板一次只建一层，因而每层楼板就成了建在其上的新楼板的建筑平台。大多数的框架由三部分组成：构成墙壁骨架的垂直墙骨；构成楼板的水平搁栅；以及支撑屋顶的椽木或桁架。当墙由斜撑木板或轻质木基板材而形成墙覆面板时，它便具有了侧向抵抗力，并进而形成了一个剪力墙系统——轻质、高强且建造效率高。所有部件共同支撑起建筑物，使之可以抵抗重力、风及地震。
结论
　　现代轻型木结构房屋具有良好的防震性能，最重要的是它能保护居住者的生命，或者说它对生命的影响相对来讲是最小的。

竹结构建筑抗震

科学之友：2008.9月 【视点】　作者： 　访问量：44

  　　竹子在经专家们多年研究后又发现了它的另一种实用功能。在德国，13个以竹子为主支撑的展亭让市民们惊奇不已。一场主题为“竹子——未来建筑”的研讨会，就在用竹子搭建的会议亭里举行。德国建筑造型师马尔库斯认为，竹子作为环保材料，将在未来建筑市场占据一席之地。
　　研究竹子有10年历史的马尔库斯说，竹子被称为“植物钢铁”，哥伦比亚的窄叶竹以及浙江、重庆的寿竹，在其接缝处使用少量螺丝，就可发挥竹子的天然韧性和灵活性。此类竹子可用来建造教堂穹顶，能承载10 t的重量。德国建筑师约尔格·施塔姆在印度尼西亚巴厘岛修建了一座长50 m的竹桥，其坚固度足以承载重型卡车通过。
　　1991年在哥斯达黎加发生了一次里氏7.7级地震，大批砖瓦和钢筋混凝土建筑倒塌了，但20多座用竹子搭建的建筑却安然无恙。
　　南京林业大学丁应龙教授介绍，作为空茎材料家族的一员，竹子最早出现在热带地区茅草屋的搭建中，并逐渐在建筑材料领域获得关注。从美国夏威夷到中国，竹子主要被用来建造住宅、教堂和桥梁。
　　“与树木相比，竹子生长迅速，吸收二氧化碳量是普通树木的4倍，没有比竹子更好的建筑材料了”，丁应龙认为，随着人口不断膨胀，环境压力增加，环保、节能与人性化将成为未来建筑的核心，而竹子符合未来环境保护和城市可持续发展要求，将为人类创造全新的居住环境和建筑理念。
                                          来源：《重庆晚报》

砌体结构建筑抗震

科学之友：2008.9月 【视点】　作者： 　访问量：39

  　　在建筑物内设置一个滑动面，以达到减震的目的，这不是凭空妄想，在我国科研人员的努力下，这项被称作滑移防震的技术，目前已在我国西部地区部分建筑上得到成功应用，从而实现了建筑抗震技术的新突破。
　　建设部正式立项的滑移防震技术由陕西、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、兰州、银川、唐山等6个城市完成了试点工程。
“国际上常把地震烈度分为1°～12°，6°时房屋建筑就会出现轻微破坏，7°以上就会破坏严重，而在6个试点城市加入滑移防震技术的楼房中，却在8年间坚固如初”，承担这一项目研究的西安市城建开发总公司高级工程师税国斌说。这一技术自1994年经过国家部级鉴定以来，研究人员8年中分别在6座城市中修建了 5万m2的建筑，并通过模拟自然动力实验的办法，对这些建筑进行了抗震实验。
我国位于环太平洋地震带和地中海-喜玛拉雅地震带两大地震带之间，是世界上内陆地震最多的国家，也是世界上遭受地震损失最为严重的国家之一。
税国斌说，目前，国内外比较流行的是在建筑物内使用橡胶垫抗震，成本高，而滑移防震技术则比较容易普及，这是一个比较适合我国国情的“国产技术”，有的国家也在研究这项技术，但远远不如我国成熟。
这一技术的独到之处在于，当地震产生的地面运动达到一定加速度后，房屋将在滑动面处自然与地面分开，从而达到减震目的，它解决了国内外困扰不少专家的超烈度地震、共振和余震等难题。
税国斌介绍，这种技术在房屋建造、远程运输管道、桥梁建造、高层楼塔和古建筑的保护方面都将产生巨大的保护作用。我国地震区大部分位于西部，地震也给西部开发带来不少困难，滑移防震技术无疑将为西部开发中的基建工作系上“安全带”。

钢结构框架抗震

科学之友：2008.9月 【视点】　作者：李楠　访问量：40

  　　一个建筑是否抗震更多地取决于其结构设计，因此从理论上讲，各种建筑结构无论是木结构、砖混结构、钢筋混凝土结构或钢结构，只要严格按照抗震要求进行规划、设计、选材、施工和维护，均可起到抵御一定烈度地震的作用，但不同结构形式的建筑抗震能力仍有差别。
　　钢材是一种很适宜建造抗震结构的材料，原因在于钢材具有轻质高强的特性，可减轻结构的自重，从而减轻结构所受的地震作用。钢材材质均匀，强度易于保证，因此结构的可靠性大。它的延性好，使结构具有很大的变形能力，即使在很大的变形下仍不倒塌，从而可保证结构的安全性。钢结构有如下一些特点：
　　密闭性能好
　　由于焊接结构可以做到完全密封，一些要求气密性和水密性好的高压容器、大型油库、气柜、管道等板壳结构都采用钢结构。
　　具有一定的耐热性
　　温度在250℃以内，钢的性质变化很小，温度达到300℃以上，强度逐渐下降，达到450℃～650℃时，强度降为零。因此，钢结构可用于温度不高于250℃的场合。在自身有特殊防火要求的建筑中，钢结构必须用耐火材料予以维护。
　　钢结构抗腐蚀性较差
　　钢结构的最大缺点是易于锈蚀。新建造的钢结构一般都需仔细除锈、镀锌或刷涂料。以后隔一定时间又要重新刷涂料，维护费用较高。
　　弹、塑性好，抗震性能较强
　　在承载力相同的条件下，钢结构与钢筋混凝土结构、木结构相比，构件较小、重量较轻、便于运输和安装。由于钢材料的匀质性和强韧性，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，具有很好的抗震能力。其中，屈强比是衡量钢的加工硬化能力的一个重要参数。屈强比越低，钢结构抵抗强震的能力就越强。欧洲建筑钢要求屈强比小于0.91，而日本要求建筑钢屈强比小于0.80。同时，钢结构具有良好的弹、塑性和抗冲击能力，在一般情况下，钢结构对动荷载的适应能力较强，其良好的延性和耗能能力可以保证它不因为外部荷载的变化而突然断裂，这对钢结构的抗震是非常有利的。
　　此外，钢结构的这些特点，不仅可以有效地降低结构的工程造价，而且也使得其在处理特殊地基等方面有明显的优势。
　　在日本阪神大地震中，钢结构的抗震性能得到了充分的体现。根据日本阪神大地震资料记载，钢结构建筑在地震中的受损率远低于混凝土结构建筑。目前，钢结构建筑代替钢筋混凝土结构已成为发达国家高层建筑的发展趋势。钢结构在美国发展最快，1965年钢结构在美国仅占建筑市场的15%，到2000年就上升到75%。日本钢结构建筑已达到总建筑面积的40%以上，美国、西欧等国新建的工业与民用建筑也以钢结构为主