新疆皮山县发生6.5级强震 10种建筑抗震技术有用吗

2015-07-06 237 0

  7月03日09时07分在新疆维吾尔自治区和田地区皮山县(北纬37.6度,东经78.2度)发生6.5级地震,震源深度10千米。截止目前已致3人遇难20余人受伤,地震局启动Ⅱ级响应。

 
  现代科技日新月异,人们似乎大刀阔斧的改变着这个世界。然而在地震这样的天灾面前,我们又显得如此的渺小。尽管地震预测机制在进步,还是无法做到及时预测每次地震。
  因此增强建筑物强度,提高其抗震能力变得尤为重要。特别是现在建筑规模越来越大,一旦发生事故后果不堪设想。下面的10种建筑抗震技术,理应得到更为广泛的应用。
  悬浮结构:将地表建筑和地基分离开来,中间加上由培林(bearing)组成的“悬浮层”,当地震袭来时,地基发生的剧烈晃动对地表建筑造成的影响将被极大地减小。建筑的传感器感知到地震波,在半秒钟内启动一个压缩装置,将地表建筑和地基之间的充满高压气体,让建筑物真的“浮”在地基之上。地震结束后,压缩装置开始泄压,房屋又能恢复到原来的地基结构之上——没人受伤,地表房屋也没有遭到破坏,皆大欢喜。
  减震器:和汽车当中大部分垂直放置的减震器不同,建筑物当中的减震器水平或倾斜放置在每一楼层当中,当地震发生时建筑物的扭动使得楼层之间产生水平方向的动能,而减震器将动能的一部分呢吸收转化为热能,从而降低了这种动能对建筑物带来的撕裂效应。
  风阻尼器:学名叫做Tuned Mass Damper(调谐质量阻尼器)。当外力作用于建筑物的时候,建筑物的摆动产生的能量会被传导至大圆球,而大圆球的质量刚刚好可以在建筑物整体摆动时,由于惯性的作用向相反方向摆动,从而中和建筑物的形变。
  更换钢连梁“保险丝”:钢架结构建筑物由于金属的特性本身具有一定的弹性,从而可以吸收一定程度的震动能量。除了钢结构之外,建筑工程师还将在整个建筑物从头到脚用垂直的可更换钢缆“缠紧”。这些钢缆就像皮筋一样,可以将整个结构受力。当地震发生时,钢缆可以吸收相当大一部分的动能,保持建筑物的结构端正。
  摇摆墙:采用core-wall(核心墙)技术:在建筑物的中心位置(通常是电梯井的四周)砌筑强化钢筋混凝土墙。摇摆墙则是在核心墙上继续加装前面提到的一些弹性强化装置,比如可调节的钢筋等。结果就是在较低的造价上实现了建筑的核心结构具有足够的震动耐受性。
  地震波“隐形衣”:2013年一次试验中,法国科学家在5米深的地下用点阵的方式排布了一系列直径0.3米左右的高强度塑料材质的圆柱。从地表下传来的地震波的动能,在进入之后被锁定在了这个结构当中,然后被平移到了结构的外侧,从而有效降低了结构上方的建筑物所接受到的动能。
  形状记忆合金:建筑当中主要采用两种材料:(钢筋)混凝土和钢铁,因为他们的坚固性较高。但是,抗击地震不仅需要坚固性,还需要耐受力。耐受力高的材质在地震发生时可以产生形变而吸收地震的动能,同时将动能转化为其他形式的能量。而一旦动能太过强大,材质的形变程度超过其可耐受的程度,就会直接断裂、破碎。
  碳纤维加固改造:工程师们用碳纤维和尼龙、聚酯、乙烯基质等化纤材质的线缆缴合在一起,捆绑在建筑物的承重结构上,比如桥梁的桥墩,建筑物的承重墙,从而用较低的成本实现对非抗震结构建筑物的抗震加固改造。这种方式叫做FRP——Fiber-Reinforced Plastic wrap。研究显示,经过这种方式进行多次加固的建筑物抗震能力能够获得20-40%的提升。
  生物材质:在单位粗细和数量上对比,蜘蛛丝比钢铁还要坚韧。然而材料科学家们发现蜘蛛丝拥有一种特别有趣的、“非线性”的坚韧表现:当被拽压变形时,蜘蛛丝的韧度先提升;当力度到达一定程度时,蜘蛛丝开始变得柔软以应对形变;力度继续提高,蜘蛛丝又开始变得坚韧。
  纸板:纸板结构非常坚固,兼具弹性,质量极轻。用这种材质结构建造的建筑,抗震性能较好;一旦倒塌,也比传统的混凝土/钢架结构建筑对人员和财产造成的损害小到不知道哪儿去了……

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