此篇文章于2019年1月31日首次发布在逸居新西兰官方网(yiju.co.nz)
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当发生大地震时,一栋可以保持直立以保护住户的建筑物将关乎于生死存亡,在过去,承受过大地震的建筑物将在事后被拆毁。但近来工程师的目标是建造一栋可随地震移动、受损较低的建筑。
根据RNZ在1月25日的报道,在经历2011年2月的毁灭性大地震时,基督城市中心的大部分建筑都坚持住了,但在随后的几月间,由于造成的损坏无法修复,又有很多建筑被迫拆除。
现在,新一代的抗震建筑正在成为新趋势,许多都使用了创新性的新型工程解决方案。这一领域主要由地震工程师以及坎特伯雷大学的一队精英领衔研究。
Geoff Rodgers在该领域内的杰出工作,荣获英国皇家学会Cooper Award。
说到地震工程,Geoff认为,力量并不等同于表现,这种设计平衡之所以很难,是因为它要考虑到地震中的地面震动频率与建筑物周期(建筑物自然振动来回所需的秒数)之间复杂的相互作用。而目前只能从改变建筑物的震动结构入手。
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另一个设计平衡点则在于成本与力量之间。从理论上讲,建造一个能承受大地震并且完全不会受到损坏的建筑是有可能的,只是成本会非常昂贵。
目前的防震措施遵循的是生命安全设计原则或者牺牲性损害措施。主要聚焦于损坏发生的位置,并确保这种损毁不会导致整体结构坍塌,但这中间也存在着很大的不确定性。
本文接下来还会为你介绍一些地震工程学中广泛运用的专业技术以及操作。
总结一下就是,现在有许多方法可以建造安全度更高的建筑物,抵御地震并保持合适的使用状态。很多抗震设计都可以在基督城周围的新建筑物上看到。如果公众可以明显看到建筑物的地震支撑物,他们会感到更安全。
Geoff还介绍了新西兰现在广泛周知的一种方案,即地基隔离系统,特别是由新西兰人Bill Robinson发明的铅橡胶隔震支座Lead-rubber bearing,新西兰国家博物馆Te Papa采用的就是这种技术。
该系统允许建筑物独立于地面滑动,十分有效,适用于在平地上建造的低水平高度建筑。
Rocking system是一种可以让建筑物以可控的方式移动的技术。小型地震时,建筑物作为一个整体移动。当经历大地震时,连接处可以有一些空间移动,改变了“地震影响建筑物的方式”。
由于建筑内的人们不希望过于剧烈的移动,因此该系统内还包含了减震装置以帮助分散地震波的冲击力量。其中一些设备还可以很容易地进行更换。
Geoff还在开发另一种铅挤压减震器。
用一种形象的比喻进行说明,把铅挤压减震器想象成放在椅子腿下面的半满牙膏管,中间很窄。当椅子向一边摇晃时,牙膏从狭窄处被挤压到管的另一端。随着椅子移动,这个过程周而复始,可以根据需要量重复进行。当这个过程结束时,牙膏管仍然完好无损,而椅子仍然是直立的。
粘滞阻尼器是现代建筑中使用的另一种抗震系统,就像是山地自行车中,减震器被放在在厚厚的液体中,用到建筑物上则可以是油或硅基流体等。目前,工程师正在考虑优化单个建筑物中的粘滞阻尼器。
撰文 Abby Chen
Erin Yin
排版 Eos Li
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