建筑防震減災(zāi)基礎(chǔ)隔震新技術(shù)
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主題任務(wù):地震監(jiān)測知識
有人預(yù)言,未來的建筑物在地震中可以像漂在水中的船一樣搖擺而不倒塌。今天,一種防震減災(zāi)的基礎(chǔ)隔震新技術(shù)應(yīng)用于建筑中,可以使房屋建筑在大地震中保持完好無損、安全可靠。 基礎(chǔ)隔震技術(shù)是用水平力很"柔"的隔震元件將上部建筑與基礎(chǔ)隔離,由于隔震層的剛度很小,當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時,隔震層將發(fā)揮"隔"的作用,承受地震動引起的位移運動,而上部結(jié)構(gòu)只作近似平動。原來的"剛"性"抗震"結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)是"放大晃動型",而基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)只是"抗震結(jié)構(gòu)"的1/4-1/12,大大提高了結(jié)構(gòu)的安全度。"抗震結(jié)構(gòu)"的層間位移大,所以造成建筑的開裂、破壞甚至倒塌?;A(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的層間變形很小,這樣不僅建筑結(jié)構(gòu)不會破壞,而且建筑內(nèi)的裝修、設(shè)施也保持完好。 目前應(yīng)用較多的隔震元件是建筑隔震橡膠支座。隔震橡膠支座是由一層鋼板一層橡膠層層疊合起來的,并經(jīng)過加工將橡膠與鋼板牢固地粘結(jié)在一起。首先,隔震支座有很高的豎向承載特性和很小的壓縮變形,可確保建筑的安全;第二,隔震支座還具有較大的水平形能力,剪切變形可達到250%而不破壞;第三,橡膠隔震支座具有彈性復(fù)位特性,地震后可使建筑自動恢復(fù)原位。采用隔震橡膠支座的建筑物,設(shè)防目標(biāo)一般可以提高一個設(shè)防等級。傳統(tǒng)建筑的設(shè)防目標(biāo)是"小震不壞,中震可修,大震不倒",而設(shè)計合理的基礎(chǔ)隔震建筑通常能做到"小震不壞,中震不壞或輕度破壞,大震不喪失功能"。此外,采用隔震橡膠支座建造的房屋,可適當(dāng)降低上部結(jié)構(gòu)的設(shè)防水準(zhǔn)(一般可降低一度到一度半),這樣就有可能使建筑布置更加靈活,并可減少一些結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施或減小一些結(jié)構(gòu)件的尺寸或配筋(如墻體厚度),從而使上部結(jié)構(gòu)能節(jié)約部分土建造價?,F(xiàn)代科技的發(fā)展已解決了橡膠的老化等耐久問題,完全可以使橡膠隔震支座的壽命滿足建筑使用的要求。 基礎(chǔ)隔震技術(shù)適用范圍很廣,尤其適用于量大面廣的中、低層磚混房屋和鋼筋混凝土房屋建筑。在高烈度地震區(qū),采用基礎(chǔ)隔震技術(shù)建造的房屋,可以突破現(xiàn)行抗震規(guī)范中對房屋層數(shù)的限制,在保證高度比的前提下可以加高一兩層,這樣可以增大建筑物的容積率,節(jié)省建設(shè)用地,提高土地利用率。在中、低烈度地震區(qū),采用隔震技術(shù),投資可能會稍有增加,但建筑的品質(zhì)與往日的相比已不可同日而語,更重要的是其產(chǎn)生的社會效益無法估量。 基礎(chǔ)隔震技術(shù)已在國內(nèi)外得到實際應(yīng)用,防震減災(zāi)效果很好。例如,1994年1月17日,在美國發(fā)生的洛杉磯地震,震級為6.7級,傷亡超過7000人,損失很大。大多數(shù)醫(yī)院因建筑內(nèi)部設(shè)備損壞而失去使用功能。與此相反,USC University醫(yī)院是一個地下一層、地下七層的隔震建筑。地震中該建筑內(nèi)的各種儀器設(shè)備均未損壞,甚至花瓶也沒有一個掉下來。該醫(yī)院起到了救護中心的作用,減少了地震損失。之后的1995年1月17日,日本阪神發(fā)生了7.2級地震,是日本戰(zhàn)后最大的地震災(zāi)害。地震又一次考驗了基礎(chǔ)隔震建筑。震區(qū)內(nèi)有兩棟基礎(chǔ)隔震建筑,一個為郵政樓,一個是研究所。同樣神奇的是,基礎(chǔ)隔震建筑不僅結(jié)構(gòu)保持完好無損,內(nèi)部設(shè)施也完全正常。基礎(chǔ)隔震技術(shù)在地震中的卓越表現(xiàn),大大推動了這一技術(shù)的研究的應(yīng)用。目前,中國人民解放軍83235部隊科技樓、宿遷市勞動局綜合樓、邯鄲市釜山房地產(chǎn)開發(fā)公司住宅樓等幾百棟基礎(chǔ)隔震建筑已建成。 在我國,除了有橡膠隔震支座技術(shù)的研究和應(yīng)用外,還有砂墊層隔震、石墨墊層隔震、摩擦滑移支座隔震及橡膠隔震支座與摩擦滑移支座并聯(lián)復(fù)合隔震技術(shù)等。隔震技術(shù)的發(fā)展,可充分地適應(yīng)各地區(qū)、城市及鄉(xiāng)村的不同要求?;A(chǔ)隔震技術(shù)可作為地震防御區(qū)城市抗震防災(zāi)的措施之一,應(yīng)用于防災(zāi)指揮中心、生命線工程、避難中心、救護中心以及居民住宅建筑的建設(shè)??梢灶A(yù)見,基礎(chǔ)隔震技術(shù)將在防震減災(zāi)事業(yè)中起到巨大的積極作用。
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