阻尼器让建筑变“柔软” “弹性建筑”更加抗震

“地震时杀人的不是地震,而是建筑。”这是地震灾害学中一句著名的话。谈及地震,怎样的建筑更抗震常被人们追问。

此次日本大地震,再度让人们认识到日本建筑的抗震能力,不少建筑尤其是高层建筑,从结构入手,附加安装阻尼器等,让建筑变得有“弹性”,不再直接与地震“硬来”。

  阻尼器让建筑变“柔软”

传统观念认为,加粗、加固梁柱等是抗地震的办法,但日本的最新抗震技术是让大楼适度摇晃。森大厦(在上海的开发项目为环球金融中心)的相关人员介绍说,其在日本的大型开发项目六本木新社区的建筑群就采用了这种被称为“柔构造”的抗震技术,这种构造能够吸收地震的能量,而不是“硬碰硬”地对抗地震波。

这种弹性建筑,东京有12座,经里氏6.6级地震考验,证明在减轻地震灾害方面效果显著。据悉,弹性建筑物建在隔离体上,隔离体由分层橡硬钢板组和阻尼器组成,建筑结构不直接与地面接触,而阻尼器由螺旋钢板组成。

当遇到强烈地震时,隔层支座产生弹性水平变位,建筑物就变柔了,大大减小了地震引起的上部惯性力,使得建筑物缓慢的左右、前后平行移动,从而使得上部建筑物基本不损坏,家具不翻倒。当地震停止时,支座的弹性恢复力可以使得建筑复位。

  上海长江大桥装了阻尼器

阻尼器在抗震中能派多大用场?有专家称:“一个阻尼器可以抵抗约100吨地震作用力,即使再发生7级烈度左右的地震,呆在建筑里也是安全的。”

上海长江大桥也安装了抗震阻尼器,当发生7级地震时,主桥可以正常工作,引桥也不会塌,受损地方可以修复,这是因为在地震波冲击时,每台阻尼器产生的最大阻尼力可达350吨,可缓解地震对桥梁结构的冲击。

对“阻尼器”这个名词,最先被上海人知道还是在2007年6月5日——风阻尼器在上海环球金融中心90层首次亮相,使之成为中国大陆地区首个使用此类装置的超高层建筑。森大厦的相关人员介绍说,上海环球金融中心在90层(地上395米)设置2台风阻尼器,该装置使用传感器探测强风时建筑物的摇晃程度,通过计算机控制重约150吨的配重物体锥子动作,以抑制建筑物因强风引起的摇晃,由此该建筑的整体能抗12级台风。不过,此前有媒体报道说,风阻尼也可以降低强震对建筑物,尤其是顶部的冲击。

  安装抗震阻尼成本高

不过,上海市建筑科学院总工程师朱春明表示,高层建筑安装阻尼器代价较高,一般非地震高发地区,不太会花如此高的代价安装,而且也没有很大必要,因为通过其他手段也能满足抗震要求。不过,由于日本是地震高发地区,因此阻尼系统的应用比国内多。

同济大学结构工程与防灾研究所教授卢文胜也坦言,目前虽然尚未普及,但国内也有不少地方正尝试应用。比如,汶川地震后,阻尼器被用于加固四川当地的校舍。在上海,世博会的一轴四馆等永久性建筑,同济大学的综合楼、土木楼等都采用了阻尼器。

  [日本其它抗震技]

安装贮水槽:在建筑物上层结构与地基之间设置贮水槽,使建筑物受到水的浮力支撑,以达到抗震目的。地震发生时,由于浮力作用延长了晃动一次所需时间,建筑物晃动的加速度得以降低。这种技术不仅具有较好的抗震效果,同时贮水槽内贮存的水在发生火灾时还可以用来灭火,或者作为地震发生后的临时生活用水。

安装滑动体:日本国立西洋美术馆则使用了 “滑动体基础”。在建筑物与基础之间加上球形轴承或是滑动体,形成一个滚动式支撑结构,从而减轻地震造成的摇动。

安装弹簧:在大楼地基的基础部分和大楼主体部分之间安装上弹簧,让大楼处在一种漂浮状态。实验证明,6-7级的地震经过弹簧抵消后,其震动都会降低到原来的1/10。

  [新闻链接]

  上海建筑一般按7度烈度设防

按照地方建筑规范的规定,一般上海的新建建筑物按照七度烈度设防,重要的建筑按照八度设防,确保做到大震不倒,中震不坏。

上海不处于活跃的地震带。有史以来震中发生在上海最严重的一次地震是在1624年,震级是4.8级,烈度大约在6度左右。1996年东海曾经发生过6.2级地震,但那次地震的震中距上海大约有170公里,对上海的影响程度只是4度强。所以,根据历史地震及其他因素,7度设防对上海来说是安全的。当然,如果是按8度、9度或更高的烈度进行设防会更安全,但对于工程建筑来说,每提高1度烈度进行设防,建筑物造价就会提高3%-5%。

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