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工人日报 2013年05月17日 星期一

“弹簧隔震”,托稳不倒的大楼

迟妍玮
《工人日报》(2013年05月17日 05版)

资料图

芦山县人民医院隔震示意图

隔震建筑示意图

4月20日,四川芦山县发生7级强烈地震,最大烈度为9度。

此次地震造成大量房屋受损严重。与此同时,不少人也注意到,芦山县人民医院大楼震后外观完整且受损较小,不但成为在一线抢救伤员的坚实基地,更成为中国首幢经过强震考验的隔震建筑。

隔震技术:造就“楼坚强”

被称为“楼坚强”的芦山县人民医院在震后基本没有损坏,它之所以能承受强震的考验,秘密在于“弹簧隔震”技术——地基部分的“弹簧缓冲”。

隔震建筑在国际上广受赞誉,隔震技术被美国地震专家称之为“40年来世界地震工程最重要的成果之一”。隔震即隔离地震,在建筑物和构筑物的基底或某个位置设置隔震装置隔离或耗散地震能量,以避免或减少地震能量向上部结构的传输,减轻结构振动反应,建筑物只发生较轻微运动和变形,从而保障地震时的建筑物安全。

地震是以波动形式传播能量的。传统房屋采用“刚性抗震”方法通过增加截面尺寸,提高材料强度等级,以提高抗震能力。但缺点是地震时,地面运动能量经过基础输入到房屋结构,致使房屋结构发生振动和变形,甚至倒塌,提高了工程造价,却抵御不了大地震。

隔震房屋则另辟蹊径采用“柔性隔震”方法,在建筑物基础与地基之间用隔震层将其上下隔断,使80%以上的地震能量不能传递上来,地震时地动而房不动。

这种以柔克刚新理念建造的隔震房屋,受到越来越多国家的关注。日本、新西兰、美国、意大利、中国等20多个国家已在建筑物中使用隔震技术。

日本是全球地震多发地之一,全球每年有10%的地震发生在日本及其周边。日本在隔震技术的研发和应用方面处于国际领先地位,从1995年神户大地震后,隔震装置在日本得到广泛应用。

日本政府对建筑物的抗震能力也非常重视,其《抗震建筑法》规定:所有高层建筑必须能够抵御里氏7级以上的强烈地震。一座普通的公寓楼,其抗震报告书往往厚达二三百页,在经过相关部门的检查确认无误后才能开建。如果高层建筑的所有者或住户提出抗震检查要求,国家可以承担所需费用。学校建筑的建造则更为严格。

美国也非常重视隔震技术的使用,且研究出很多更厉害的隔震技术。如今在加州风靡的是摩擦摆型隔震垫,这种隔震垫是将建筑物支撑在一个内凹弧面上,弧底是平衡位移,当建筑物在水平地震作用下偏离平衡位置时,它的重力开始提供恢复力,滑块与弧面之间的摩擦一方面控制起滑条件,另一方面在滑动过程中耗散地震输入能量,可以预防地震产生更大的压力。

2010年新西兰南岛曾发生里氏7.1级强震,虽造成至少2人重伤,但迄今没有传出人员死亡的消息。7.1级强震,如此轻的伤亡,经验何在?分析人士认为,除了新西兰地广人稀的自然优势之外,主要得益于该国通过不断摸索得出的一整套行之有效的抗震减灾体系,其中就包括世界领先的隔震技术:一些重要的建筑物及桥梁,均采用了结构隔震减震装置。

隔震建筑:亟待推广

我国现已建成600余栋隔震建筑,云南省昆明机场航站楼是目前全球较大的隔震结构建筑。的确,目前我们在实际应用数量、隔震建筑物的地震观测和设计规范等方面,同一些发达国家相比还有一定距离,但是在试点低造价民用隔震住宅这一领域,却是领先的。

由于目前对震区的建筑采用传统抗震结构还是隔震结构没有特别规定,一般隔震技术比普通正常的抗震技术的建筑造价要高10%~50%左右,加上开发商和公众对隔震技术的认识不足,在实际建造的时候,很多项目就放弃了选用隔震结构。

目前在震区推广隔震技术面临的障碍,除了新增建设成本外还有一个因素,即设计技术如今已经到位,但施工、审查、监管等其他方面的工作尚不成熟。如果不能严格按照国家施工标准施工,抗震性能便得不到保障。

是隔震技术造就了“楼坚强”,大大减少了人员的伤亡。因此,国家应采取各种措施大力推广隔震技术,包括提高公众安全意识、长期效益意识和设计人员的技术掌握能力等。特别是医院、学校等特殊建筑,则更应该采用隔震技术。

没有什么比人的生命更宝贵。能在危难中拯救更多人的性命,即使建筑物的资金投入增加一些也是值得的,这种意识必须成为一种根植于心的共识。


■链接一

基础隔震让建筑物有缓冲

“基础隔震”是在建筑物底部与地基之间,增加适当的缓冲物,使建筑物在受到地震波作用后的加速度反应大大减弱,同时让建筑物的位移主要由隔震系统提供,从而使建筑在地震过程中发生的变形非常小,达到防护目的。

目前的基础隔震技术主要分为两大类:叠层橡胶支座;滚动、滑动支座,包括砂垫层、石墨垫层。

在实践中隔震建筑的抗震效果令人惊叹,这促使各国相继制定出适合自己国情的隔震设计标准,尤以中、美、日三国最具有代表性。

我国的《建筑抗震设计规范》(2001年)在基础隔震设计目标上规定:在遭受小强度地震影响时,建筑结构基本不受损坏和影响使用功能;当遭遇设防烈度的地震影响时,不需修理仍可继续使用;当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时,将不发生危及生命安全和丧失使用功能的破坏。

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