在每次地震中,當(dāng)?shù)亟ㄖ锏陌踩偸巧鐣?huì)關(guān)注焦點(diǎn)。本次4.20蘆山7.0級(jí)地震中,記者發(fā)現(xiàn),蘆山縣城新區(qū)大部分建筑均無大恙。其中,蘆山縣人民醫(yī)院新門診綜合樓更是幾乎以毫發(fā)無損的姿態(tài)挺過了7.0級(jí)地震,在網(wǎng)絡(luò)上被稱作“樓堅(jiān)強(qiáng)”。

記者從當(dāng)年設(shè)計(jì)專家處了解到,這棟大樓之所以如此“堅(jiān)強(qiáng)”,其奧秘在于建筑中上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間安裝的“橡膠隔震支座”。廣州大學(xué)公共安全與防災(zāi)減災(zāi)研究中心主任周云教授參觀后感嘆:“這是我國首棟經(jīng)受強(qiáng)震考驗(yàn)的隔震建筑。”這棟樓采用了框架結(jié)構(gòu)體系,總層數(shù)為7層,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度7度,系澳門特區(qū)政府援建項(xiàng)目。如果不是因?yàn)樵簝?nèi)眾多的帳篷,幾乎很難看出蘆山縣人民醫(yī)院新門診綜合樓(下簡稱新門診大樓)剛剛經(jīng)歷了一場(chǎng)7.0級(jí)地震。

記者依次查看了新門診樓的一到三樓,發(fā)現(xiàn)除了極少量的乳膠漆脫落,整棟大樓內(nèi)部梁柱和墻構(gòu)件都基本完好。而從外立墻面看,不僅不見裂縫,甚至連瓷磚都幾乎沒有脫落,窗戶玻璃也沒有受到破壞。就建筑本身內(nèi)外整體而言,新門診大樓確實(shí)可稱基本完好
蘆山縣人民醫(yī)院院長曾建江介紹,新門診大樓于2008年汶川(微博)地震后開建,去年5月建成,今年1月投入使用。不料剛剛使用四個(gè)月不到,就遇到地震。多位醫(yī)生和護(hù)士向記者證實(shí),雖然當(dāng)日新門診大樓水平搖晃很厲害,但搖晃得很慢,沒有出現(xiàn)因?yàn)榻ㄖ锸軗p造成的人員傷亡。目前,經(jīng)過當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)部門震后快檢,新門診大樓暫時(shí)排除危險(xiǎn),并已逐步恢復(fù)使用。昨日上午,曾建江也帶著來自成都的多名專家在新門診大樓逐層考察,準(zhǔn)備恢復(fù)工作。

“樓堅(jiān)強(qiáng)”是怎樣煉成的?
就像打太極將震動(dòng)能量消耗
這棟大樓這次之所以如此“堅(jiān)強(qiáng)”,是因?yàn)樵诘鼗蜕喜拷Y(jié)構(gòu)之間通過分析與設(shè)計(jì)采用83個(gè)直徑為500mm和600mm的橡膠隔震支座。
以柔克剛有彈性并耗散能量
分析與設(shè)計(jì)蘆山人民醫(yī)院新門診綜合樓隔震結(jié)構(gòu)的周云告訴記者,所謂橡膠隔震技術(shù),簡單地說,有點(diǎn)像在建筑物的地基部分安裝了緩沖彈簧,但從原理上說,它與彈簧的區(qū)別在于彈簧只有彈性不能耗散能量,而橡膠隔震支座就可以,并最終起到“以柔克剛”的作用。該裝置就像打太極一樣,將震動(dòng)能量轉(zhuǎn)換、消耗。
具體而言,橡膠隔震技術(shù)就是在建筑物的上部結(jié)構(gòu)(地面建筑)和下部結(jié)構(gòu)(地基)之間,設(shè)置一層水平較柔的橡膠隔震支座,以隔離或耗散地震從下而上輸入的能量,從而確保建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全。一旦地震發(fā)生,隔震結(jié)構(gòu)會(huì)使建筑物的變形集中在隔震層,阻止地震波能量從下往上傳播,使上部結(jié)構(gòu)的層間基本不會(huì)變形,從而保護(hù)地面建筑結(jié)構(gòu)基本不被破壞。周云舉例解釋,這就如同海洋中的巨輪,在風(fēng)浪的作用下,輪船的變形主要發(fā)生在其水面接觸部位,在耗散了風(fēng)浪的能量后,輪船本身就不會(huì)出現(xiàn)覆倒。目前隔震領(lǐng)域?qū)嶋H運(yùn)用最多是疊層橡膠支座隔震支座,迄今使用量占隔震建筑占90%以上。
在地基上花小錢在主體上省大錢
周云介紹,采用橡膠隔震技術(shù),并不一定意味著建筑成本的提高。他說,根據(jù)設(shè)計(jì)抗震目標(biāo)不同、建筑結(jié)構(gòu)類型不同、建筑所在地方不同,成本有可能增加,也有可能減少。減少是因?yàn)椋行┙ㄖ诓捎昧诉@樣的抗震技術(shù)后,就可以減少地面以上建筑主體中梁結(jié)構(gòu)、墻結(jié)構(gòu)的投入成本。“在地基上花了一些小錢,在主體建筑上省了大錢。”不過,周云強(qiáng)調(diào),這不能一概而論。如果是增加成本,一般為總體成本的5%到10%,如果是降低成本,可能在5%左右。蘇州和四川的兩家橡膠隔震基座生產(chǎn)廠家稱,500mm的單個(gè)報(bào)價(jià)大約在5000到10000元之間,600mm的單個(gè)報(bào)價(jià)在8000到12000元之間。
建筑防震從“抗”到“隔”技術(shù)已成熟
這是基礎(chǔ)隔震理念的轉(zhuǎn)變,已經(jīng)從“抗”到“隔”,一般可降低地震烈度0.5—2度。1977年法國第一次將橡膠隔震技術(shù)應(yīng)用于原子能反應(yīng)堆中。我國第一幢使用橡膠隔震支座房屋,位于汕頭市,1991年建成,樓高8層,目前已經(jīng)經(jīng)歷過兩次地震,都完好無損。茂縣行政集中辦公大樓按抗震設(shè)防烈度8度進(jìn)行抗震計(jì)算,通過運(yùn)用橡膠隔震支座,可使建筑物在地震時(shí)水平加速度降低50%-60%。
“橡膠隔震支座類似彈簧”
在地面建筑和地基之間,設(shè)置一層水平較柔的橡膠隔震支座,以隔離或耗散地震從下而上輸入的能量,有點(diǎn)像在建筑物的地基部分安裝了緩沖彈簧。一旦地震發(fā)生,隔震結(jié)構(gòu)會(huì)使建筑物的變形集中在隔震層,阻止地震波能量從下往上傳播,使上部結(jié)構(gòu)的層間基本不會(huì)變形,從而保護(hù)地面建筑結(jié)構(gòu)基本不被破壞。
加了橡膠隔震支座的效果,就是讓房屋不再大幅度的左右搖晃,而是小幅度的左右平移(右圖),減少地面建筑變形。
“隔震建筑”防震原理
1、假設(shè)房子懸浮于地面,則地震完全不會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響,但懸浮在現(xiàn)實(shí)中幾乎不可能
2、承擔(dān)房子重量需要支撐,用摩擦力小的滾珠示意,房子在水平方向的固定成了難題
3、為了在水平方向上固定房子,我們?cè)鲈O(shè)彈簧,但一旦產(chǎn)生振動(dòng)就很難停止下來
4、為了讓房子停下來,再增加阻止振動(dòng)持續(xù)的阻尼裝置。滾珠、彈簧及阻尼,三者合起來就是隔震彈簧的原理
隔震系統(tǒng)一般由隔震器、阻尼器等構(gòu)成。建筑隔震橡膠支座隔震的基本原理是通過增設(shè)橡膠隔震支座,將上部建筑結(jié)構(gòu)與下部地基結(jié)構(gòu)隔離,通過柔性隔震層吸收和耗散地震能量,阻止并減輕地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞,使整個(gè)建筑的自振周期得以延長,以減輕上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。
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