据中国地震台网测定,北京时间2017年8月8日21时19分,在四川阿坝州九寨沟县(北纬33.20度,东经103.82度)发生7.0级地震,震源深度约20公里。震中距离九寨沟县城35公里,距阿坝州210公里,距成都市290公里,距甘肃陇南市100公里。
8月9日7时27分在新疆博尔塔拉州精河县发生6.6级地震,震源深度11千米。震中位于精河县托里镇(北纬44.27度,东经82.89度),距精河县城37km,震中区域震感强烈,石河子、昌吉、乌鲁木齐等地有震感。
地震带给我们伤痛,悲痛之余,每一个人都应该对其造成的损失进行反思。材料圈儿的我们,理应为抗震材料贡献更大力量,以期在无法避免的灾害到来时减少人员财产损失。
日本抗震经验与启示
地震频发的日本被公认为世界第一的抗震强国。众所周知,日本虽然处于地震带,但就算地震袭来,也很少会出现大面积房屋倒塌的情况,这和日本的建房工艺及材料选用是密不可分的。
日本优良的抗震性能是如何炼成的
目前日本的建筑,在抗震方面基本上分为3类。一是耐震结构、二是制震结构、三是免震结构。所谓的耐震构造,其最主要的原理就是提高柱子和墙壁的强度和韧度,建筑物总体经得住震动,目前日本大多采用这种结构。而免震结构和制震结构则为新兴的技术。
耐震属于最普通级别,主要用在低层建筑中。制震则是让建筑物在地震晃动中,集中在一个地方造成损害,但其他地方不会发生损毁。其中一种做法是在建筑物中放置各种球体,让其吸收地震能量,确保建筑其他地方不会发生问题。
首先,房屋建造选择抗震能力较好的材料。抗震性能最好的是钢制房屋,其次是木制房屋,再次是钢筋混凝土制房屋。 在日本,高楼多用钢制材料,抗地震性能最好。而民居多是木制材料,抗震性能较好。比如在欧洲、中国经常被当作主要建筑材料的砖瓦,现在在日本建筑上几乎已经找不到踪影。可以想一想常见的日本动画片如哆啦A梦、柯南等,里面的房屋都是木制结构的民居。
动画片哆啦A梦中大雄的家
特别介绍几种抗震性材料:记忆合金镍/钛棒、超强韧性纤维混凝土、加气混凝土、活性粉末混凝土、钢纤维混凝土、轻钢、木结构、橡胶、钢木复合梁(轻型H钢 集成木材)、碳纤维、绿色高韧性水泥基复合材料。
其次,为提高建筑物的耐震能力,可以对结构进行加固。最主要的加固技术主要是通过改变结构形状,使其分散吸收地震时的破坏能量,达到增加建筑的承载力的目的。一般建筑的基本形状多为方形,而日本建筑多是用三角形为基础结构。因为三角形更为稳定,并且能在地震时,有效的分解地震的破坏力,保证即使是高层建筑也有超强的耐震能力。
日本某高层建筑的材料和结构
另外,日本的建筑设计时,常见一些减震隔震的设置结构。比如图中展示的这是在日本使用比较广泛的一种隔震技术,主要是在地基和建筑物之间,安装橡胶弹性垫或者摩擦滑动承重座等缓冲装置。近年来,日本某建设公司开发了一种名为“局部浮力”的抗震系统,即在传统抗震构造基础上借助于水的浮力支撑整个建筑物。局部浮力系统在上层结构与地基之间设置贮水槽,水的浮力承担建筑物大约一半重量。地震发生时,贮水槽内贮存的水在发生火灾时还可用于灭火,地震发生后可作为临时生活用水。
最后,日本法律在建筑物抗震等安全性方面的要求非常严格。日本《建筑基准法》规定,新建筑必须达到在百年一遇的地震中不倒塌,在数十年一遇的地震中不受损的抗震强度。在日本,一个建筑工程要获得开工许可,必须提交建筑抗震报告书。普通的一座八九层公寓楼,其抗震报告书动辄厚达两三百页。建筑抗震报告书经过相关部门确认无误后,建筑才能开工。
实例解析
外观看上去,这是一栋现代感十足的住宅。
▲ 基础的原理图
▲ 现场图
▲ 混凝土基础之上再做保温处理,蓝色的材料为EPS。
▲ 基础与承重骨架的原理
接着继续看实景图:
黑丝橡胶既能保护木材不受潮,
也能在地震中起到缓冲的作用,
他们是这样连接的:
下面是主体结构:
那么,框架是怎样连接起来的呢?
▲ 内部示意图
▲ 外部连接示意图
再看看几个细节:
▲ 十种不同的连接方式
地震频发的日本,却被公认为世界抗震强国。在历次强震中,日本虽然损失惨重,但多数坚挺不倒的高层建筑物以顽强的“不死鸟”形象屹立。以上抗震材料选择与住宅实建或能为建筑抗震提供参考。
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