RAGING EARTH，INTELLIGENT HUMAN -- 房屋抗震的那些＂黑科技＂和＂V科技＂

 

42年前的7月28日，23秒的浩劫，

 

那是一段人们都不想提起的话题。

 

除了鲜血几乎再没有其余的彩色，

 

地震抹去了一切美好！

 

剩下的是支离破碎的残屋断柱；

 

是压在一块楼板下的一双儿女；

 

是一个母亲扎心的失去和抉择；

 

是唐山人们心底挥之不去的，弥久的伤痕……

 

冯小刚执导的《唐山大地震》将灾难重现，直击视觉和心灵。

 

NHK纪录片《地球的怒吼 Raging Earth (2015)》

 

展示出一个放肆不羁的、愤怒的地球，充满暴戾，且无法预知。

 

 

然而面对地球灾难性的破坏，我们人类没有停止过保护和重建我们的家园。面对这些抵抗地震的鲜为人知的“黑科技”,我们也不觉感叹。

 

1、"黑科技"——"滚珠大楼"

 

 

美国建造了一种可以防震的“滚珠大楼”，如硅谷最近兴建的一座电子工厂大厦，在建筑物每根柱子或墙体下安装不锈钢滚珠，由滚珠支撑整个建筑，纵横交错的钢梁把建筑物同地基紧紧地固定起来，发生地震时，富有弹性的钢梁会自动伸缩，于是大楼在滚珠上会轻微地前后滑动，可以大大减弱地震的破坏力。

 

2、"黑科技"——"橡皮筋大楼"

 

 

日本大京公司一座号称日本最高(地上55层、高185米)的公寓，该公寓还使用了刚性结构抗震体。如遇阪神大地震级别的地震发生时，柔性结构的建筑一般要摇动1米左右，而刚性结构建筑只摇动30厘米。三井不动产公司在东京都杉并区出售的一座免震结构公寓高达93米，就像橡皮筋一样。三井不动产公司2000年已向市场投放40栋这种建筑。

 

3、"黑科技"——"智能减震屋"

 

 

希腊也属于地震多发国家，这座新型“智能减震屋”就是最新研究成果。

 

“智能屋”的最大特色就是能够进行“自我保护和修复”。“智能屋”里安装了多种传感设备，即便是对最轻微的震动也会有所察觉，并可借助屋内设备减少甚至抵消地震带来的震动。“智能屋”采用的材料具有自动修复功能，一旦墙体在地震中出现裂缝，液态修补材料可以像胶水一样，粘住裂缝并迅速固化，从而防止房屋倒塌。

 

4、"黑科技"——"磁悬浮房屋"

 

来自美国 Arx Pax 公司的创始人 Greg Henderson 脑洞大开地将磁悬浮技术应用于建筑领域，让房子可以在地震的时候“飞”起来……

 

 

5、"黑科技"——"可漂浮的住宅"

 

 

这个巨大的“足球”其实是日本Kimidori房屋所制造的叫做Barier的住宅。它可以抵御地震，并能漂浮在水面上。这座特别的住宅售价约为1390000日元，约合为10万元人民币。

 

房屋抗震的这些“黑科技”让你脑洞大开，但你会说这些离我们“太遥远”，但如果你输入“君熙太和”“唐山晚报”等关键词问度娘，她会给出这样真真切切的答案，无疑给经历了浩劫之后唐山人民带来了福音。

 

 

这便是维拓研发用于抗震防震的第一代科技住宅产品

下面简要介绍一下这项“ V科技”。

 

1、"V科技"——"消能减震住宅"

 

“消能减震”其实大家并不陌生，在汽车里，如果没有减震器吸收能量，汽车上下颠簸，随时都有脑袋穿顶的危险，你的身体会随着惯性上下晃动。

 

 

将这一理念用到了建筑结构中，称之为消能减震器，材料一般是延展性较好的钢材、或者是大型弹簧和液压系统，其核心思想是：主动破坏“弱者”来保护“强者”，减震器消化了地震带给建筑物的能量，从而降低了对地震对建筑物带来的撕裂效应。

 

针对君熙太和剪力墙结构住宅项目（地上31层，总高度98.7m），结构设计时在墙体内安装复合金属阻尼器，每栋楼共设60个阻尼器。这种阻尼器优点是可以根据具体工程订制尺寸和规格，不影响建筑使用功能，使用寿命长，性能稳定，建筑物使用期间无需更换。

 

 

阻尼器平面及立面布置

 

结构设计时通过小震，中震及大震弹塑性分析，在常规荷载，风荷载和小震作用下金属阻尼器可以提高侧向刚度，减小侧向位移。大震时提高结构的阻尼比减小地震作用下输入结构的地震能量，相当于九度罕遇水平地震作用下能满足规范侧移要求，结合FEMA可以判断连梁和剪力墙都可以实现CP状态。通俗的将可以实现 九度地震“大震不倒”。

 

 

该技术用于住宅产品的安全性和先进性在中国处领先水平，同时获得了一项国家实用新型专利。国内运用此项技术的住宅项目屈指可数，但用于其它项目已有数例，在维拓，这项“V技术”可以追溯回到2010年。

 

  

 

鄂尔多斯正东广场是复杂高层双塔连体结构，双塔连体结构塔楼刚度大，连体部分要协调两侧塔楼结构的变形，在地震作用下的反应远比普通结构复杂；此项目的“V科技”的创新点是利用屈曲支撑的不失稳和耗能的特点，将其用于空间大跨度桁架的腹杆，在地震作用下耗能减震，避免了普通支撑易失稳而连续倒塌，实现了大震不倒。

 

 

 

另外，汶川地震后，这项“V科技”即消能减震技术已广泛应用到抗震加固改造工程中，尤其是中小学，幼儿园的加固。

 

2、"V科技"——"隔震住宅"

 

唐山大地震后，全国抗震减灾专家周福霖院士在被毁废墟中发现有两栋4层砖楼屹立未倒、仅沿地面滑动约0.4米。这竟然是因为墙体下面一层柔软的防水油毛毡让大楼逃过一劫。“如果只给建筑做硬抗地震不行，可以让房屋变‘柔软’，地震的时候让房屋柔性的滑动。”周福霖从滑动的房屋中找到灵感，从此开始了他一生隔震减震的研究之路。于1993年在汕头市主持设计建成了我国首栋采用夹层橡胶垫的多层隔震住宅——汕头市陵海路八层框架结构商住楼，它是当年世界上最高最大的隔震住宅楼。

 

 

而25年后，新的《中国地震动参数区划图》的颁布，催生了燕郊地区的一个隔震住宅项目----燕郊天洋城五期住宅楼隔震项目。这也是维拓设计的第一个高层隔震住宅项目（29层，近80米）

 

新区划图颁布后，项目所在地廊坊市燕郊镇（8度，三类场地，第一组）的基本地震加速度由之前的0.2g调整为0.3g，特征周期由0.45s调整为0.55s，多遇地震水平地震影响系数最大值由之前的0.16增大为0.24。此时通过增加墙厚，增加梁高等常规的”硬碰硬“的加强措施已不能满足建筑的使用要求。

 

 

于是通过在建筑底层设计一层柔性隔震层，通过隔震层吸收和耗散地震能量，组织或减轻地震能量向上部结构传递，不仅可以保证上部主体结构的安全，更重要的是防止非结构构件的破坏，避免室内建筑物内部装修，室内设备的破坏。这项”V科技“与“黑科技”1“滚珠大楼”异曲同工。

 

 

设计时采用三维动力分析方法对隔震结构的性能和支座安全进行研究，确保隔震支座在正常使用情况和罕遇地震作用下均能正常工作，且隔震层上部结构水平地震作用至少减小为原来的一半。并实现了大震不倒的性能目标。目前该项目隔震支座已安装完毕，结构总工李洪求亲自带队去现场进行指导工作。

 

 

在房屋抗震手段上，结构设计经历了一个从刚性设计、柔性设计、延性设计到智能设计的演变过程，人们从未停止过对结构抗震技术的研究。在市场经济的大潮中，在自负盈亏的压力下，我们维拓人也仍未停歇过对科技的探索和追求，通过实际工程，引导和带动建筑市场对新型抗震技术的关注，支持着我们的“V科技”一路前行。

 

正如题目，我们维拓人也代代演绎着这句话：

 

RAGING EARTH，INTELLIGENT HUMAN

 

地球的怒吼不停，人类的追求不止。

 

（作者：冷冬梅）