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以柔克刚 节能抗震

2008-08-08 3814 0

  也许灾后设计是最能够考验和体现设计力量的载体,因为在这里,造型和外观再也不是判断一个设计的首要标准。在汶川大地震发生两个多月后的今天,酷暑中的灾民在临时住所内面临着新的煎熬,如何从短期避难所到长期性住宅的过渡问题摆在了决策者和灾民面前。汶川震区重建——如何快速地为最广大的百姓建筑经济、坚固且符合地震多发地带生态环境的新家园,如何有效地积累城市建设的抗震防灾经验,也值得每一个设计师思考。记者就此采访了浙江大学建筑工程学院岩土工程研究所副所长唐晓武教授。希望人们能看到,灾难之后不是只有救灾的感人场景,还有为灾民们设计更好保护所的设计师们的努力。

     唐晓武,浙江大学土木工程系岩土工程研究所教授。1995年-2002年间在日本国立佐贺大学求学,八年间获工学博士、博士后并历任佐贺大学低平地防灾研究中心助理教授、讲师、低平地研究中心客员教授。在日本期间,唐教授多次参与佐贺市抗震防灾预案的修订计划,在这方面有充足的研究和实践背景。回国后,亦积极参与浙江省科技厅在公共安全方面的研究,为政府提供了丰富的决策资源。

实例:刚性抗震

  事实上,用于大型建筑方面的防震、免震设计,国内与国际的差距并不是很大,甚至可以说是差不多的。但日本的比较高端免震设计价格我们的普通建筑承受不起,不能大面积推广。我给你看个例子,这样的房子我们能造吗?它造在京都的闹市区,没有经过免震设计是不可能的,但也是普通人使用的房子。我们看到,它的长细比高达5∶1,什么概念呢,40米宽的写字楼要高达两百米。它的梁柱一定做得很粗,框架连到地下,整个房子非常结实。这就是一个刚性设计的例子,目前在中国几乎不可能大面积造出来。

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  这些斜承也是用来毁坏的,所以做得相对细一点。不同的部位作用也不一样,一大部分斜撑着,因为这样效率最高。而且它有由粗到细的变形,使得在断裂的时候速度很慢,可以吸收更多的能量。其实这样的设计耗费的材料也很简单,造价也不是特别高。需要一些实验,但我们也完全可以模仿。

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  这也是个以柔克刚的例子,在地震中,这根柱子是可以损坏的。在损坏的过程中,吸收了能量。你不让它损坏,破坏的能量就会转嫁到整个房子上。牺牲小的保全整个建筑。

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  这个是消防龙头,为了防止火灾蔓延,大多数建筑都安装了防火门。但防火门常常发生这样的情况:火挡住了,人也挡住了。需要用水,这个出水量很大。要知道地震的时候,自来水管裂开了没有水了,所以说中央实验室自成一套体系。那么这些水贮存在哪里呢?我们来看整个建筑的外观。

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  你看这个建筑,水存在下面的木箱里。水也是防震的,整个房子是个“风洞实验”。房子“浮”在水面上,就像坐在船上,任凭风浪起伏,船还是稳的。因为水肯定和地震反方向的,可以抵消地震带来的晃动。而刚才消防不正需要水吗,设计者就把水存在这里,地震若引起火灾这些水也可以用来灭火。也就是说水的消震作用可以降低房子其他部分的防震造价。

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实例:柔性抗震

   这是日本清水建设研究中心中央研究所的办公楼,这就是一个刚柔相济的例子。底层是防空间,楼下面全部是空心的,上面是一个整体。在楼底,一般就安装有防震装置。

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  防震装置是怎么运作的呢,我们来看一下这个模型,在一幢楼房下,一共安装了四个防震装置。你看,我拍照的时候底部是模糊不清的,说明模型底部在震动。但楼面上的指针很清楚,没有任何模糊,说明楼体没有任何晃动。

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  看到楼层间有一条黑线了吗?很别出心裁是吧,但它并不是为了造型装饰上的考虑。而是表示,这条黑线以下的建筑都可以损坏,保全黑线以上的建筑。这里放了很多消震器。

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  举个例子,你看,楼梯是会动的。同样都是防九级地震,下面可以被“柔”掉,多吸收能量,上面用抗八级的设施就可以对付,这样就节约了成本。一层造价是贵的,用来牺牲掉,其余部分就可以便宜。这个我们国家也可以学习啊!
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