神奇的重楼(为什么它能被称为)
2013年4月20日,在四川省雅安市芦山县发生了7.0级地震,震源深度约13公里,震中芦山县龙门乡99%以上房屋垮塌,芦山县城内的许多建筑也遭到了不同程度的破坏,但是有座高楼却几乎完好无损,它就是后来被称为“楼坚强”的芦山县人民医院门诊楼。
为什么芦山县人民医院门诊楼在那次地震中那么坚强呢?
在回答这个问题之前,让我们先来认识一个人。
此人就是被誉为现代“张衡”的周福霖院士,他是国内知名的工程结构与工程抗震减灾专家,多年来,周院士一直奔波在抗震第一线,在他的推广下,国内采用隔震技术的房屋已接近12000栋。
周福霖院士
港珠澳大桥、广州塔、昆明和北京新机场等建筑,周院士都参与了设计,其中,港珠澳大桥的桥梁部分的抗震、隔震与减震设计花掉了周福霖院士团队成员近10年的时间,实属不易。
链接:港珠澳大桥背后的地震技术支撑
周福霖院士热衷推广隔震技术源于他人生中的一次重要的经历,故事的起源是这样的……
时间回到1976年7月28日,那天唐山发生了7.8级强震,震后,城市变为一片废墟,当时在机械部第四设计院任工程师的周福霖接到命令赶赴灾区,三个月的考察期间,周福霖几乎跑遍了整个灾区,在废墟和尸体间穿行,为所有倒塌房屋做记录。遭强震破坏的城市、人们面对天灾的无助感、痛失亲人的幸存灾民,这一切、这一幕幕,都让周福霖感到深深的震撼。
在唐山地震灾区,一位流着泪的灾民质问他们:为什么地震来了,房子都倒了?你们这些工程师到底是来干什么的?
灾民的质问让周福霖心里很不是滋味,于是,他暗下决心,一定要解决地震中房屋倒塌的问题,让每一栋房屋都成为“不倒屋”。
在考察期间,周福霖发现有两栋四层高民宅竟没有被震倒,在一片废墟中显得有些突兀。原来在地震发生时,两栋房屋沿着墙体下部的油毡防潮层滑动了40多厘米,一层柔软的防水油毛毡拯救了楼里数百人的生命,这让周福霖深受启发:如果房子能够滑动,那么地震的时候房子是不是就倒不了了?
后来,受这一层防水油毛毡的启发,周福霖提出了“结构隔震消能减震”的理论,但是这与传统的建造更为坚实的房屋来抗震的理念相去甚远,刚开始推广的时候,也是困难重重。下面先让我们看看传统的抗震技术和隔震减震技术的区别吧。
传统的抗震技术简单点说就是加固房屋,一般是通过加强建筑物的“强度”体系和“延性”体系来完成。抗震“强度”体系是把结构做得很“刚强”,地震来了,就“直接刚”,以“刚”抗“刚”。这种体系由于结构刚度增大,也将导致地震作用增大,从而可能在结构件薄弱部位发生破坏而导致整体破坏;而抗震“延性”体系是指容许结构构件在地震时被破坏,利用结构构件损坏后的延性,结构进入非弹性状态,出现“塑性铰”,减轻地震破坏,使结构“裂而不倒”,在设定设计地震烈度下,小地震时不坏,中等地震时可能损坏但可修,大地震时明显破坏但还不致倒塌,但超大地震时就无法控制了。
但隔震减震技术就不像传统抗震技术这样“硬碰硬”、“刚抗刚”了,它是将建筑物坐落在柔性的橡胶支座上,柔软的橡胶垫上加一层钢板,再加一层橡胶,再加钢板……。当发生地震时,建筑物在橡胶垫上处于弹性状态,通过滑动来减少震动,房子虽然会摇晃,但是不会倒塌,加了隔震层的房子就像一艘漂浮在大海上的船,来自地下的震动就像隔着海水一样,对漂浮在海上的船是影响不大的。
上图为隔震支座结构图,一般用在建筑底部,其内部并不是固定的,而是一层钢板一层橡胶相间叠合,有很多层
当受到外力的时候,支座的上下部可以产生相对位移,就是上图这样子
看完上面这一段,咱们文章开头那个问题是不是也有答案了呀,芦山县人民医院门诊楼在地震中之所以坚强,就是因为它在建造过程中采用了隔震减震技术。汶川地震后重建的芦山县人民医院,有三栋楼,其中一栋就采用了隔震减震技术,另外两栋采用了传统的抗震技术,芦山地震发生后,采用隔震减震技术的楼除了隔震缝有点破损外,基本没什么破坏,房屋结构、装修,室内药房、设备等都完好无损;而另外两栋楼虽然没倒塌,但是柱子和梁裂了,天花板也掉了,手术台也倒了……医院院长感慨地说:地震后全县所有医院都瘫痪了,就剩这栋隔震楼,成为全县唯一的急救中心。
芦山县人民医院隔震楼结构图
与传统的抗震结构相比,建筑物采用隔震减震技术,可以将地震反应降低到传统结构地震反应的1/4到1/8,在遭遇超烈度大地震时成为“安全岛”,同时确保地震时上部结构保持弹性,避免震后艰难的修复工作,还可以实现性能化抗震设计,既保护结构安全,也保护非结构构件、室内设备仪器等的使用功能不中断,这对于学校、医院、广播电台、指挥中心、车站、机场、各种生命线工程等尤为重要。
注:本文图片源于网络
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