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地震來了,怎樣的建築構造才能“只晃不倒”?

  中國地震台網正式測定:6月17日22時55分在四川宜賓市長甯縣(北緯28.34度,東經104.90度)發生6.0級地震,震源深度16千米。

  截至6月20日8時08分,地震共造成13人遇難220人受傷。

 

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  四川、重庆多地均有强烈震感!这是网友发布的視頻:

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  屋內地面和牆體都開裂了

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  吊燈搖晃非常厲害

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  市民在外躲避有可能發生的余震

  地震了,這樣的建築構造只晃不倒!

  地震災害學者常說,“殺人的不是地震而是建築”。從全球的重大地震災害調查中可以發現,95%以上的人員傷亡,都是由于建築物受損或倒塌而引起的。

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  作爲地震多發的國家之一的日本,在建築設計方面煞費苦心,通過諸多抵抗強烈地震的手段,保證了設施安全。

  技術更新的今天,日本的新建築在應對地質災害方面有哪些巧妙的方法,可以拿來借鑒?今天,給大家簡單介紹幾種日本房屋的減震結構。

  耐震結構

 

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  耐震強化輔助

  “耐震結構”是傳統建築技術中的一個重要組成部分。

  所謂“耐震結構”是將牆壁和承重柱強化,再加入強度補充材料形成堅固的建築物。毋庸置疑,材料和結構越堅固,整體建築就越牢固。木制房子肯定沒有鋼鐵結構更結實。

  获得过普利兹克建筑奖(Pritzker Architecture Prize)的日本建筑师坂茂Shigeru Ban在新西兰建造的「纸板教堂」就是代表性的耐震建筑。

  

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  紙板教堂

  紙板教堂使用了98个同样大小的纸板管,构成A型结构。并且每个纸板管都涂上了防水材料聚氨酯和阻燃剂,增强了此建筑的安全性能。稳定的三角形构造,加上轻质可再生纸质材料和集装箱,这些无疑都是最耐震的一种选择。

  2008年汶川地震後,坂茂就在成都市爲華林小學設計了一所“紙”學校,該學校的主要結構同樣是由低成本並且安全的特殊紙管搭建,在志願者的幫助下,一個月內便建成。

  

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  成都華林小學

  免震結構

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  免震結構示意图

  “免震結構”的原理很簡單,一句話說就是“你震我不震”。

  免震結構是在建筑物的下部设置既能支撑建筑物本体重量,又具有在水平方向自由变形能力的免震层,将地震时产生的水平变形集中于这免震层。

  其實現原理一般是在地面和建築物之間加入橡膠彈性墊或摩擦滑動承重座等,把震動的地面隔開,降低振動強度,就如同在房子底下加了一個大彈簧。

  

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  免震層施工狀況

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  多層免震橡膠彈性墊

  這種結構在日本比較普遍,而且應用得比較早,因此日本多數建築物都會用這種免震結構作爲地基設計的基本方法。

  制震結構 

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  大阪The Kitahama大厦

  “制震”是讓建築物在地震中,集中在一個地方造成損害,其他地方則不會發生損毀。

  制震做法有很多種,例如在建築物中設置各種球體,吸收地震能量,在地震過後,替換掉這些球體就可以保障安全。更普遍的做法是放置油壓器裝置,其作用相當于保險絲,油壓器裝置在高層建築中十分常見。

  

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  三種抗震結構的直觀展示

  DUOX(有源雙減震器減震系統)

  DUOX(有源雙減震器減震系統),实际上它是TMD(调谐质块阻尼器)和AMD(主动质量阻尼器)技术的组合应用。

  TMD系統應用的一個簡單例子就是運用鍾擺原理控制振動。在建築物中吊一個擺錘裝置,當發生振動時,建築物産生晃動的趨向,也會引起擺錘的擺動,而擺錘會以相反的方向擺動,建築物總是被拉回原來的方向。

  比如台北101摩天大樓爲了應對因高空強風及台風吹拂造成的搖晃,在大樓的88至92樓間設置了TMD。該TMD系統挂置一個重達660公噸的巨大鋼球,利用擺動來減緩建築物的晃動幅度。這也是全世界唯一開放遊客觀賞的巨型阻尼器,更是目前全球最大之阻尼器。

  

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台北101大樓中的調質阻尼器

  DFS(雙框架系統)

  在建築物的中心放一個剛性心軸,在它的外圍放一個由很多柱子和橫梁搭建的軟結構建築物。然後用減振裝置(油阻尼器)連接這兩個建築物。

  地震時,這兩個建築物的硬度不同,晃動的頻率也不同。所以變形的趨向也不同。心軸比較硬,晃動會比較厲害,而建築物通過油阻尼器的減振作用,大大降低了晃動的幅度。

  

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  DFS結構示意圖

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  全世界最高的自立式電波塔——位于日本東京都墨田區的東京樹,正是運用了這個抗震技術。

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  建築,不但要有普通的抗震結構

  而且應該更高地追求免震和制震

  這樣一個多地震國家

  開發出的優秀抗震技術

  值得我們學習

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  地震來了,如何自救?

  地震危害巨大,如遇突發地震,我們應如何應如何自救?

  1)地震廢墟內自救措施

  (1)保持鎮定,不要亂喊亂叫;用手機求救,告知被困位置。

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  (2)掩護口鼻,清除身上物體,處理外傷。

  (3)尋找食物、水,必要時用尿液解渴。

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  (4)不要亂跑亂跳,以免造成再次坍塌。

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  (5)避免松動懸浮物,用磚石、木棍敲打硬物求救,等待救援。

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  (6)被困過久,適當活動手指、腳趾。

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  (7)對開放性創面進行簡單處理。

  2)避震原則

  (1)發生大地震時,就近躲避,震後迅速撤離;處于一樓者,迅速外逃至安全地帶;近水不近火,靠外不靠內;發生微震或小震,及時收聽廣播,掌握地震實時情況。

  (2)地震时躲避位置:若在室外选择开阔处躲避;若在室内,选择坚固的三角空间(如墙角、桌子、写字台和坚固家具旁边)、小开间(如厕所、厨房等)、坚固的桌子下方进行躲避 ;在瓦片平房时,可躲在坚固桌子底下。

  (3)避震方法:

  在家中,抱頭、閉眼、蹲在堅固家具旁、牆角等處,注意避開玻璃;

  在戶外,在田野、廣場處蹲下,不要隨意返回室內,不可亂跑,避開人多的地方,注意避開高大建築物及危險物(如立交橋、高煙囪、電塔、牌坊等);

  在行駛的車輛中,司機應將車輛停放在寬闊平地,乘客應抓牢扶手、椅腳蹲下,等地震過後再下車;

  在江河海邊,向高處轉移,遠離海岸線,不要在堤壩處、堤壩上停留,離開橋面或橋下。

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