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木结构房屋为何大震不倒

作者:mcl123888 来源: 日期:2016-9-6 20:42:48
 

2008年5月12日在中国四川省发生的里氏8级地震迄今为止共造成约40000人丧生,数百万人无家可归。这是中华人民共和国建国以来最为强烈的,破坏力最大的一次强震。此次地震造成大量建筑物倒塌被毁,数以万计的人被埋,由于交通通讯中断,缺乏器械人力,为救援工作带来了许多难度。

而在云南鲁甸县地震中,在震中龙头山老街,所有老旧建筑几乎全部变成了废墟。唯有修建于1949年的龙头山供销社三层木楼巍然屹立,只受了一点点“皮外伤”,当时睡在底楼的两个小孩因此而躲过一劫。

众所周知,地震是一种常见的自然现象,世界上每年发生地震要达一百万次以上,只是大部分都比较轻微,人们不易察觉。大多数地震时由于地壳的相互挤压,断裂或滑动所造成。所以地震活动大都集中在板块和板块之间的边缘地带。由于板块间的不断移动,从而产生应力和变形。当应力大于地壳的强度时,就会产生突然的滑力,释放出能量,并在地表形成地震波。释放能量之处被称为震源,而震源正上方的地表点被称为震中。

由于产生地震的过程及其复杂,且强震发生是一个极小概率事件,地震预测是一个世界性的难题,迄今为止世界上没有国家能够成功预测地震的发生。为了防止突如其来的地震给人类生活造成的破坏,在一些地震多发国家和地区,往往都采用了一种抗震性能极好的建筑形式---现代木结构建筑体系。

全世界最近的地震研究表明,现代木结构建筑比任何形式的建筑的抗震能力都要好。木结构的房屋提供了最基本的抗震元素,过去的地震经验皆被用于抗震材料的改进和实践当中。木结构建筑之所以拥有如此优异的抗震性能主要归功于以下几点:

-   现代木结构建筑采用钉接节点,因而当突发的荷载产生或地震降临时,其结构体系就有很好的柔性,因此能够在地震中吸收和消散能量

-   木材具有较高的强度重量比,因而木结构建筑比其他类型的建筑结构重量轻,这是在地震中的一大优势

-   典型的木结构建筑有面板和饰面装订在大量的搁栅,墙骨柱上。从而为地震力提供了附加的传力路径。一次一旦一个连接点超载,其他超载部分都可由相邻的连接点分担

另外木结构建筑在发生地震时能够有效的降低人员伤亡,便于住在里面的人员逃生,其重量轻的特性也利于后续的救援工作开展。许多因素使木框架结构的建筑性能在地震破坏力表现良好,这也使得这种建筑甚至能够抗击由飓风,龙卷风和台风产生的侧面荷载。

在北美,通过对现场的勘察和对地震对木建筑影响的研究,对木结构设计标准也在更新。有高频地震危险的国家(和地区),包括:台湾,日本,中国和土耳其正在发展和改进建筑标准以容许建造更多的木结构建筑。

让我们再来看一下1995年1月17日发生在日本兵库县南部的神户大地震吧。这次地震是近代迄今为止造成破坏最大的一次地震之一,估计财产损失超过1000亿美元,近6000居民丧生。由于该区域从来不曾预期有如此规模的地震,因此当地建筑设计和建筑施工都疏于防范。各种形式的建筑物诸如高速公路,高架,桥梁,港口,公共服务设施,铁路及各种混凝土建筑都遭到了严重损毁和倒塌。但也有许多新造的建筑安然无恙度过了这次灾难,这些建筑包括高层建筑物,大部分是钢结构,也有一些现代木结构建筑。最为值得一提的是地震中心的两个木结构示范工程“西雅图-温哥华村”和“西宫半球住宅公园”在此次地震中除一些瓦片破损外,都没有肉眼可见的损坏。

再来看一下1994 年1月17日凌晨4时31分,洛杉矶地区发生里氏6.6级地震。发生地震时大多数人还处于沉睡之中,还没有来得及反应,灾难就降临了。在持续30秒的震撼中,大约有11000多间房屋倒塌,震中30公里范围内高速公路、高层建筑或毁坏或倒塌,煤气、自来水管爆裂,电讯中断,火灾四起,直接和间接死亡58人,受伤600多人,财产损失300多亿美元。本次地震号称该地区历史上有数的大地震,但仅死亡58人。其死亡人数之少,主要归功于洛杉矶地区建筑物具备了良好的防震功能。当地在建造房屋时,大都采用木质结构,植根于坚实的岩层中,并依山势而布局,所以当地房屋的抗震性能非常优越,在发生地震时能够避免倒塌,大大降低了伤亡人数。

事实上,国内许多知名高校其实早已展开对木结构抗震的研究。同济大学结构工程与防灾研究所目前正在和加拿大林产研究院和合作展开新型木结构房屋整体结构抗震性能研究项目。四川大地震后同济大学立即派出由同济大学土木工程防灾国家重点实验室副主任、结构工程与防灾研究所所长吕西林教授带队的6人专家组赴灾区调研,其他5人分别为桥梁抗震专家李建中、地质工程专家唐益群、房屋检测专家李翔、生命线工程专家刘威和房屋抗震专家任晓崧。

大地震再一次向我们展示了地震袭击人口众多地区所造成的毁灭力量。设计,施工和维修方面的各个弱点在此刻都无法遁形。木结构建筑是一种久经考验的建筑体系,在多震区能够最大限度的保全生命减少损失。






 
 
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