在每次地震中,當地建筑物的安全總是社會關注焦點。本次4.20蘆山7.0級地震中,記者發現,蘆山縣城新區大部分建筑均無大恙。其中,蘆山縣人民醫院新門診綜合樓更是幾乎以毫發無損的姿態挺過了7.0級地震,在網絡上被稱作“樓堅強”。
記者從當年設計專家處了解到,這棟大樓之所以如此“堅強”,其奧秘在于建筑中上部結構與基礎之間安裝的“橡膠隔震支座”。廣州大學公共安全與防災減災研究中心主任周云教授參觀后感嘆:“這是我國首棟經受強震考驗的隔震建筑。”這棟樓采用了框架結構體系,總層數為7層,結構抗震設防烈度7度,系澳門特區政府援建項目。如果不是因為院內眾多的帳篷,幾乎很難看出蘆山縣人民醫院新門診綜合樓(下簡稱新門診大樓)剛剛經歷了一場7.0級地震。
記者依次查看了新門診樓的一到三樓,發現除了極少量的乳膠漆脫落,整棟大樓內部梁柱和墻構件都基本完好。而從外立墻面看,不僅不見裂縫,甚至連瓷磚都幾乎沒有脫落,窗戶玻璃也沒有受到破壞。就建筑本身內外整體而言,新門診大樓確實可稱基本完好
蘆山縣人民醫院院長曾建江介紹,新門診大樓于2008年汶川(微博)地震后開建,去年5月建成,今年1月投入使用。不料剛剛使用四個月不到,就遇到地震。多位醫生和護士向記者證實,雖然當日新門診大樓水平搖晃很厲害,但搖晃得很慢,沒有出現因為建筑物受損造成的人員傷亡。目前,經過當地建設部門震后快檢,新門診大樓暫時排除危險,并已逐步恢復使用。昨日上午,曾建江也帶著來自成都的多名專家在新門診大樓逐層考察,準備恢復工作。
“樓堅強”是怎樣煉成的?
就像打太極將震動能量消耗
這棟大樓這次之所以如此“堅強”,是因為在地基和上部結構之間通過分析與設計采用83個直徑為500mm和600mm的橡膠隔震支座。
以柔克剛有彈性并耗散能量
分析與設計蘆山人民醫院新門診綜合樓隔震結構的周云告訴記者,所謂橡膠隔震技術,簡單地說,有點像在建筑物的地基部分安裝了緩沖彈簧,但從原理上說,它與彈簧的區別在于彈簧只有彈性不能耗散能量,而橡膠隔震支座就可以,并最終起到“以柔克剛”的作用。該裝置就像打太極一樣,將震動能量轉換、消耗。
具體而言,橡膠隔震技術就是在建筑物的上部結構(地面建筑)和下部結構(地基)之間,設置一層水平較柔的橡膠隔震支座,以隔離或耗散地震從下而上輸入的能量,從而確保建筑結構在地震作用下的安全。一旦地震發生,隔震結構會使建筑物的變形集中在隔震層,阻止地震波能量從下往上傳播,使上部結構的層間基本不會變形,從而保護地面建筑結構基本不被破壞。周云舉例解釋,這就如同海洋中的巨輪,在風浪的作用下,輪船的變形主要發生在其水面接觸部位,在耗散了風浪的能量后,輪船本身就不會出現覆倒。目前隔震領域實際運用最多是疊層橡膠支座隔震支座,迄今使用量占隔震建筑占90%以上。
在地基上花小錢在主體上省大錢
周云介紹,采用橡膠隔震技術,并不一定意味著建筑成本的提高。他說,根據設計抗震目標不同、建筑結構類型不同、建筑所在地方不同,成本有可能增加,也有可能減少。減少是因為,有些建筑在采用了這樣的抗震技術后,就可以減少地面以上建筑主體中梁結構、墻結構的投入成本。“在地基上花了一些小錢,在主體建筑上省了大錢。”不過,周云強調,這不能一概而論。如果是增加成本,一般為總體成本的5%到10%,如果是降低成本,可能在5%左右。蘇州和四川的兩家橡膠隔震基座生產廠家稱,500mm的單個報價大約在5000到10000元之間,600mm的單個報價在8000到12000元之間。
建筑防震從“抗”到“隔”技術已成熟
這是基礎隔震理念的轉變,已經從“抗”到“隔”,一般可降低地震烈度0.5—2度。1977年法國第一次將橡膠隔震技術應用于原子能反應堆中。我國第一幢使用橡膠隔震支座房屋,位于汕頭市,1991年建成,樓高8層,目前已經經歷過兩次地震,都完好無損。茂縣行政集中辦公大樓按抗震設防烈度8度進行抗震計算,通過運用橡膠隔震支座,可使建筑物在地震時水平加速度降低50%-60%。
“橡膠隔震支座類似彈簧”
在地面建筑和地基之間,設置一層水平較柔的橡膠隔震支座,以隔離或耗散地震從下而上輸入的能量,有點像在建筑物的地基部分安裝了緩沖彈簧。一旦地震發生,隔震結構會使建筑物的變形集中在隔震層,阻止地震波能量從下往上傳播,使上部結構的層間基本不會變形,從而保護地面建筑結構基本不被破壞。
加了橡膠隔震支座的效果,就是讓房屋不再大幅度的左右搖晃,而是小幅度的左右平移(右圖),減少地面建筑變形。
“隔震建筑”防震原理
1、假設房子懸浮于地面,則地震完全不會對它產生影響,但懸浮在現實中幾乎不可能
2、承擔房子重量需要支撐,用摩擦力小的滾珠示意,房子在水平方向的固定成了難題
3、為了在水平方向上固定房子,我們增設彈簧,但一旦產生振動就很難停止下來
4、為了讓房子停下來,再增加阻止振動持續的阻尼裝置。滾珠、彈簧及阻尼,三者合起來就是隔震彈簧的原理
隔震系統一般由隔震器、阻尼器等構成。建筑隔震橡膠支座隔震的基本原理是通過增設橡膠隔震支座,將上部建筑結構與下部地基結構隔離,通過柔性隔震層吸收和耗散地震能量,阻止并減輕地震能量向上部結構的傳遞,使整個建筑的自振周期得以延長,以減輕上部結構的地震反應。