許多人認(rèn)為,在發(fā)生地震時(shí),北美的獨(dú)戶(hù)住宅是最安全的地方。有這種想法并不奇怪,因?yàn)楸泵赖淖≌瑤缀跏禽p型木結(jié)構(gòu)建筑的同義詞。由于重量輕,吸能能力強(qiáng),輕型木結(jié)構(gòu)是一種足以抵御強(qiáng)烈地震的建筑體系。 對(duì)輕型木結(jié)構(gòu)建筑良好抗震性能的認(rèn)可,是建立在已經(jīng)過(guò)研究及文件證明的木結(jié)構(gòu)建筑體系的幾個(gè)特征之上的。
1.典型的輕型木結(jié)構(gòu)房屋有面板和飾面裝釘在大量的擱柵、墻骨柱之上。從而為地震力提供了附加的傳力路徑
2.木材具有較高的強(qiáng)度重量比,因而木結(jié)構(gòu)一般比其它類(lèi)型的結(jié)構(gòu)重量輕。重量輕在地震中是一大優(yōu)勢(shì)。
3.輕型木結(jié)構(gòu)體系采用釘接節(jié)點(diǎn),因而使結(jié)構(gòu)體系有很好的柔性,因此能夠在地震中吸收和耗散能量。
經(jīng)工程設(shè)計(jì)建造的輕型木結(jié)構(gòu)建筑,其結(jié)構(gòu)用面板(膠合板或定向刨花板)與墻骨柱、擱柵共同構(gòu)成剪刀墻和樓(屋)蓋橫隔,從而組成有效地抗側(cè)向力的建筑組件。
以下是輕型木結(jié)構(gòu)建筑的一些特性:
強(qiáng)度和剛度:地震產(chǎn)生的側(cè)向力會(huì)使建筑物扭曲,使墻體變形(不在方正)。帶撐墻或剪力墻在地震時(shí)提供關(guān)鍵的抗變形能力。用膠合板或定向刨花板為面板的墻體,在地震時(shí)具有極為有效的抗變形能力。在可能發(fā)生強(qiáng)震的地帶,可使用較厚的結(jié)構(gòu)面板,較多或較大的釘子,以增強(qiáng)墻體的剛度和抗變形能力。
延性:砌體和混凝土等建筑材料需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的設(shè)計(jì)及細(xì)部處理,才能保證較好的抗震性能。與這些材料相比,木結(jié)構(gòu)體系得天獨(dú)厚,具有較好的延性。延性是指建筑結(jié)構(gòu)可以屈服、變形而不倒塌的能力。在經(jīng)受地震這種突然荷載時(shí),房屋具備一定的柔性是最為理想的,因?yàn)槿嵝钥梢栽试S房屋耗散部分能量。眾多釘節(jié)點(diǎn)使木框架房屋具有十分有效的延性。
重量:木框架建筑的重量較輕。使用絕熱混凝土模板建造的混凝土墻差不多比一般木框架墻重七倍。由于地震力與結(jié)構(gòu)的重量成正比,精心設(shè)計(jì)和施工的輕質(zhì)木框架房屋便可在地震中有上佳表現(xiàn)。
冗余性:傳力路徑眾多的房屋一般被認(rèn)為在結(jié)構(gòu)上具有冗余性。他們?cè)诘卣鹬锌梢蕴峁╊~外的安全性。由沉重的框架支撐的建筑結(jié)構(gòu)依靠較少的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接。于是,設(shè)計(jì)或施工中的任何缺陷都可能導(dǎo)致相鄰的傳力路徑超載。
連接性:覆有木基面板的墻體除了能抵抗地震力外,房屋的設(shè)計(jì)與施工還應(yīng)能防止房體的滑動(dòng)或傾覆。無(wú)論是哪一種情況,都應(yīng)將房屋適當(dāng)?shù)剡B接在基礎(chǔ)之上。墻體、樓蓋和屋蓋框架的相互連接,使得房屋成為一個(gè)堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)單元,這對(duì)于房屋在地震中保持完整是十分重要的。
振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn):2010年7月14日,在日本神戶(hù)三木市日本和美國(guó)的科學(xué)家進(jìn)行了一次迄今為止世界上規(guī)模最大的7層木結(jié)構(gòu)建筑振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)。此次試驗(yàn)?zāi)M的人造地震強(qiáng)度相當(dāng)于里氏7.5級(jí),持續(xù)震動(dòng)了約40秒鐘。測(cè)試結(jié)果表明中等高度的木結(jié)構(gòu)建筑物對(duì)強(qiáng)烈的地震有較高的耐受力。該次測(cè)試是一個(gè)名為“NEESwood”項(xiàng)目的一部分,該項(xiàng)目由美日兩國(guó)科學(xué)家主持,主要研究中等高度的木結(jié)構(gòu)建筑對(duì)地震活動(dòng)的反應(yīng)。進(jìn)行試驗(yàn)的木結(jié)構(gòu)建筑內(nèi),共有23套住房,是科學(xué)家花費(fèi)數(shù)月建成的,也是為地震試驗(yàn)建造過(guò)的最大的建筑物。而完成本次測(cè)試的工作臺(tái),也是世界上最大的震動(dòng)試驗(yàn)工作臺(tái)。美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)和一家美國(guó)的建筑公司參加了這次試驗(yàn)。研究人員希望,這些試驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)樵诘卣鸲喟l(fā)的日本神戶(hù)以及美國(guó)洛杉磯地區(qū)建造防震住房獲得更多資料。中國(guó)中央電視臺(tái)新聞?lì)l道和東方電視臺(tái)新聞?lì)l道也對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了報(bào)道。
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