建筑物真的能抗震吗?

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2010年智利地震中被摧毁的建筑照片。有没有办法使建筑物抗震?查看更多地震的图片
马丁·伯内蒂/法新社/盖蒂图片社

2010年2月,发生8.8级地震地震——一场威力巨大的地震改变了地轴,缩短了一天的长度,在智利造成700多人死亡[来源:]。

不幸的是,就在一个月前,海地发生了7.0级地震,造成20多万人死亡。18新利最新登入一场不那么强烈的地震怎么会杀死更多的人呢?

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建筑。

智利有比海地更严格的建筑法规,以及遵守这些法规的财政手段。结果呢?智利有更多的抗震建筑物,很少有可能在其居民身上倒塌[来源:萨特]。

然而,两者之间有很大的区别18新利最新登入抗震建造的建筑物,即使受到损坏也能屹立不倒防震能在地震中毫发无损的建筑。抗震建筑被加固,这样它就不会坍塌成瓦砾(这让人们可以逃生);抗震结构具有设计用于在地震中保护它的附加功能横向转移.这种移动在地震中很常见,因为地震波和振动会导致建筑物倾斜到越来越大的角度,直到倒塌。建筑物越高,其顶层在地震中表现出的运动就越多。如果建筑物开始以如此极端的运动摇摆,以至于弯曲超过了它的弹性,它就会断裂[来源:Reid Steel,北加州结构工程师协会]。

抗震建筑的原理与柳树的原理类似,柳树以其韧性而闻名。强风可能会冲击这棵树,使它弯曲,但它很少折断。建筑的抗震设计和建造遵循自然的例子。

抗震建筑的成功在于它们的弹性。这也是挑战所在。虽然我们可以从大自然中得到启示,但人造建筑材料的表现却不同。树会弯,砖不会。

那么,究竟是什么使建筑物抗震呢?从具有伸缩能力的原材料,到吸收振动的地基,再到太空时代的蜘蛛网,为了防止建筑物在地震中倒塌,各种各样的想法层出不穷。

但实施它们往往取决于钱。

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抗震建筑设计

许多位于地震易发断层线上的现有结构设计不能够承受巨大的地面震动。虽然有一些已经用加固的外壳或加固的内部框架支撑,但大多数只是因为成本问题而没有这样做。

18新利最新登入然而,这种情况可能会改变。在旧金山例如,美国2013年的一项法律要求业主改造木结构soft-story建筑至少三层楼高,建于1978年之前。该市估计,改造一栋建筑可能需要6万至13万美元。业主抱怨价格,一些租户权利组织也担心,随着成本的转嫁,租金会上涨[来源:旧金山市和县)。

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传统的加固建筑物的方法依赖于加固梁柱和用支撑框架建造墙壁。但较新的方法侧重于基础。以世界上最大的抗震建筑为例。在伊斯坦布尔萨比哈Gökçen机场,一个200万平方英尺(185806平方米)的航站楼就像一个巨大的溜冰鞋。这个终端不是用传统的地基固定在土壤上,而是安装在300多个轴承上,这些轴承被称为光电隔离器地震时,它会在上面滚动。这使得巨大的建筑在地面震动事件中作为一个整体移动,而不是以不均匀和破坏性的方式起伏。从本质上讲,当结构缓慢地来回滚动时,隔震器起着减震器的作用,在估计高达8.0级的地震中避开破坏[来源:情歌]。

隔离建筑物的基础,然后在地震能量在建筑物下面传播时分散它,这是建造抗震建筑的关键。除了轴承,例如伊斯坦布尔机场下面使用的轴承,还有其他隔离系统。其中一种系统仅依靠几个轴承,这些轴承沿着结构和地基之间的弯曲橡胶垫移动,允许地基在地震期间移动,同时最大限度地减少结构本身的移动。其他装置则专注于消散地面运动引起的能量,在地基和建筑物之间充当巨大的减震器[来源:MC无论何时]。

虽然这项技术正变得越来越普遍,但它仍然大大增加了建筑的底线。一个建筑网站估计,改造一所高中需要78.1万美元,改造一栋2300平方英尺(213平方米)的房子需要1.7万美元。如果美国的建筑业主和承包商发现用于建筑抗震的费用很高,想象一下这在发展中国家意味着什么。

18新利最新登入然而,有一些方法可以廉价地应用这些原则。更安全的结构可以使用回收材料建造,比如用石头填充轮胎,并将其放置在地板和地基之间。墙壁可以用天然的,灵活的材料,如竹子或桉树.沉重的混凝土屋顶可以用木制桁架上的柔性金属板取代[来源:国家地理]。

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防震建筑在发挥作用

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台北101大楼的日落景色。
拍摄/ E + /盖蒂图片社

虽然你不能保证任何建筑都能抵御地震——这取决于灾难的严重程度——但肯定有一些建筑实践可以增加建筑完好无损的几率。我们已经提到了其中的一些,但还有其他的。

由于它们的高度,世界上最高的建筑在地震中倒塌的风险最高。令人高兴的是,他们还拥有一些最创新的抗震技术。

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台北101是一座101层的建筑,它建在一条巨大的断层线附近。它的设计不仅能抵御地震,还能抵御该国频繁的台风。解决方案?巨大的内部.在台北101大楼内,当大楼摇晃时,一个悬在空中的730吨(662吨)钢球开始摇摆,中和了它的运动[来源:科技新闻]。

或者考虑一个非常简单的保护住宅免受地震破坏的想法。日本丹心航空公司(Air Danshin)正在测试一个位于泄气的安全气囊上的住宅的好处。当安全气囊的传感器检测到地面移动时,一个空气压缩机就会装满安全气囊,并在几秒钟内将房屋从地基上抬起来。虽然这一概念在模拟测试中表现良好,并被认为在轻微的横向震动地震中有效,但批评者怀疑这种昂贵的安全气囊在大地震中能否保护建筑物[来源:艾布拉姆斯]。

越来越多的研究人员认为,耐用建筑的蓝图可能来自自然和科学的结合。超强的天然物质,例如蜘蛛网或者贻贝纤维,可以启发下一代抗震建筑。

蜘蛛网比钢铁更坚固;此外,它们可以弯曲和拉伸而不会断裂。例如,在新英格兰海岸发现的蓝色贻贝的电缆状纤维,可以将生物固定在水下的岩石上,尽管偶尔有猛烈的海浪。

蜘蛛网和贻贝纤维的强度和灵活性的结合也是工程师建造弹性建筑所需要的。的出现三维打印这是一种将材料分层喷洒在表面上以创建三维物体的方法,可能会导致制造坚固而灵活的建筑材料,并且非常适合抗震[来源:钱德勒苏伯莱曼]。

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作者注:建筑物能真正抗震吗?

中西部地区地震不多,但我至少感觉到了一次。一个夏天的晚上9点左右,当我穿过卧室时,木床架开始摇晃起来。我正要责怪这只狗跳到了禁区里,把床弄得摇晃起来,这时我注意到它还躺在地毯上。看起来和我一样惊讶。当我意识到这确实是一场很小的地震时,地震就结束了。虽然我的经历很短暂,但它给我留下了深刻的印象。让我尝到了容易发生的破坏的滋味。

相关文章

  • 艾布拉姆斯,迈克尔。“日本制造:抗震房屋”。ASME。2012年5月。(2013年8月17日)https://www.asme.org/engineering-topics/articles/construction-and-building/made-in-japan-earthquake-proof-homes
  • 钱德勒,大卫。“解开丝绸的秘密。”麻省理工学院。2010年3月15日。(2013年8月17日)http://web.mit.edu/newsoffice/2010/spider-silk-0315
  • 旧金山市和县。“地震安全实施计划。(2013年8月20日)http://www.sfgsa.org/index.aspx?page=6048
  • 旷,悬崖。“18新利最新登入如何使建筑物抗震。”Co.Design。2011年4月19日(2013年8月24日)http://www.fastcodesign.com/1663658/infographic-of-the-day-how-to-ea18新利最新登入rthquake-proof-a-building
  • 林,Ron-Gong。“旧金山允许对高危建筑进行抗震改造。”洛杉矶时报。2013年4月18日。(2013年8月18日)http://articles.latimes.com/2013/apr/18/local/la-me-quake-regulations-20130419
  • 情歌,亚历克西斯。伊斯坦布尔开放世界上最大的抗震安全大楼《连线》杂志。2009年11月20日。(2013年8月17日)http://www.wired.com/wiredscience/2009/11/worlds-largest-earthquake-safe-building/
  • 多国评价。“先进的抗震设计技术。”(2013年8月17日)http://mceer.buffalo.edu/infoservice/reference_services/adveqdesign.asp
  • 国家地理。“大创意:安全屋。”(2013年8月17日)http://ngm.nationalgeographic.com/big-idea/10/earthquakes
  • 里德钢。“抗震建筑,抗震结构。”(2013年8月20日)http://www.reidsteel.com/info18luck手机登录rmation/earthquake_resistant_building.htm
  • 北加州结构工程师协会。“18新利最新登入地震如何与建筑物相互作用?”(2013年8月17日)http://seaonc.org/how-18新利最新登入do-they-happen#bldg
  • 苏伯莱曼,怀。“超强的贻贝纤维可以激发抗震建筑。”美国全国广播公司(NBC)。2013年7月23日。(2013年8月17日)http://www.nbcnews.com/science/super-strong-mussel-fibers-could-inspire-earthquake-proof-buildings-6C10722275
  • 萨特,约翰。《寻找抗震建筑》CNN。2010年3月2日。(2013年8月17日)http://www.cnn.com/2010/TECH/03/02/earthquake.resistant.building/index.html
  • 科技新闻。“世界七大抗震建筑”2011年8月23日。(2013年8月17日)http://www.technewsdaily.com/5189-biggest-earthquake-proof-buildings-gallery.html
  • 比,依然。“智利地震改变了地轴,缩短了一天。”国家地理。2010年3月2日。(2013年8月17日)http://news.nationalgeographic.com/news/2010/03/100302-chile-earthquake-earth-axis-shortened-day/
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