近年來，全球大地震頻發(fā)，給人們生產(chǎn)生活造成了很大影響，那么，放眼全球，什么樣的房屋設(shè)計(jì)抗震牢固呢?
英國(guó)：抗震房屋裂紋自動(dòng)愈合
英國(guó)科學(xué)家目前正在希臘的一處山坡上建造一種特殊的房屋，它能在地震中“自我愈合”。作為利用納米聚合體粒子研發(fā)特殊墻體的帶頭人，英國(guó)利茲市的“納米制造業(yè)協(xié)會(huì)”在歐盟的資助下正在研究這種“自愈”的墻體。據(jù)稱，這種墻體在壓力(地震期間)的擠壓下，納米聚合粒子將流入裂縫中并變硬，形成固體材料，從而對(duì)房屋的裂縫進(jìn)行自動(dòng)填補(bǔ)。
希臘：智能減震屋
由于希臘屬于地震多發(fā)**，所以研究抗震的辦法一直是當(dāng)?shù)乜蒲腥藛T的重要課題，而這座新型“智能減震屋”就是新研究成果。
據(jù)研究人員介紹，“智能屋”的大特色就是能夠進(jìn)行“自我保護(hù)和修復(fù)”?！爸悄芪荨崩锇惭b了多種傳感設(shè)備，即便是對(duì)輕微的震動(dòng)也會(huì)有所察覺，并可借助屋內(nèi)設(shè)備減少甚至抵消地震帶來的震動(dòng)?！爸悄芪荨辈捎玫牟牧暇哂凶詣?dòng)修復(fù)功能，一旦墻體在地震中出現(xiàn)裂縫，液態(tài)修補(bǔ)材料可以像膠水一樣，粘住裂縫并迅速固化，從而防止房屋倒塌。室內(nèi)傳感器還能迅速感知到溫度的變化。一旦室溫瞬間升高到一定程度，傳感器就會(huì)通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星信號(hào)，自動(dòng)通知附近居民并向消防部門報(bào)警，從而降低地震引發(fā)火災(zāi)給人們帶來的傷害。據(jù)悉，較早“智能屋”將在一周內(nèi)搭建完畢。研究人員將在接下來的半年時(shí)間里對(duì)它的實(shí)用性進(jìn)行檢驗(yàn)。
美國(guó)：滾珠大樓
美國(guó)建造了一種可以防震的“滾珠大樓”，如硅谷**近興建的一座電子工廠大廈，在建筑物每根柱子或墻體下安裝不銹鋼滾珠，由滾珠支撐整個(gè)建筑，縱橫交錯(cuò)的鋼梁把建筑物同地基緊緊地固定起來，發(fā)生地震時(shí)，富有彈性的鋼梁會(huì)自動(dòng)伸縮，于是大樓在滾珠上會(huì)輕微地前后滑動(dòng)，可以**減弱地震的破壞力。
日本：高層抗震大廈
日本大京公司一座號(hào)稱日本高(地上55層、高185米)的公寓，使用了與美國(guó)紐約世界貿(mào)易中心相同的鋼管168根，確保了抗震強(qiáng)度。另外，該公寓還使用了剛性結(jié)構(gòu)抗震體。如遇阪神大地震級(jí)別的地震發(fā)生時(shí)，柔性結(jié)構(gòu)的建筑一般要搖動(dòng)1米左右，而剛性結(jié)構(gòu)建筑只搖動(dòng)30厘米。三井不動(dòng)產(chǎn)公司在東京都杉并區(qū)出售的一座免震結(jié)構(gòu)公寓高達(dá)93米，建筑物的**使用了新研制的**度16積層橡膠，建筑物的**部分使用了天然橡膠系統(tǒng)的積層橡膠。這樣，在6級(jí)地震發(fā)生時(shí)，就可將建筑物的受力減少至二分之一。三井不動(dòng)產(chǎn)公司2000年已向市場(chǎng)投放40棟這種建筑。
地震高發(fā)區(qū)日本在這方面也特別有經(jīng)驗(yàn)，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種“彈性建筑”，有較好的抗震性能。日本東京建了12座彈性建筑。經(jīng)東京發(fā)生的里氏6.6級(jí)地震考驗(yàn)，證明在減輕地震災(zāi)害方面效果明顯。這種彈性建筑物建在隔離體上，隔離體由分層橡硬鋼板組和阻尼器組成，建筑結(jié)構(gòu)不直接與地面接觸。阻尼器由螺旋鋼板組成，以減緩上下的顛簸。
可漂浮的抗震住宅
巨大的“足球”其實(shí)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。
廉價(jià)的“抗震居屋”
日本一公司研制出了一種廉價(jià)的“抗震居屋”，這種居屋全由木材建造，小面積2平方米，造價(jià)2000美元，它能夠在主體房屋坍塌時(shí)屹立不倒，也能夠抵御坍塌結(jié)構(gòu)的沖擊和擠壓，很好地保護(hù)屋內(nèi)居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。
與西方磚石結(jié)構(gòu)建筑的“以剛克剛”不同，**傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)建筑在抵抗地震沖擊力時(shí)，采用的是“以柔克剛”的思維，通過種種巧妙的措施，其目標(biāo)是以小的代價(jià)，將強(qiáng)大的自然破壞力消彌至小程度。
柔性的框架結(jié)構(gòu)：墻倒屋不塌
中華民族不但自文明伊始就睿智地選擇了木材等有機(jī)材料作為結(jié)構(gòu)主材，而且發(fā)展形成了世界上歷史悠久、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、技術(shù)成熟度高的結(jié)構(gòu)體系—柔性的框架體系。我國(guó)木結(jié)構(gòu)技術(shù)迄今至少已有近7000年的歷史。**的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)，具有框架結(jié)構(gòu)的種種優(yōu)越性，如“墻倒屋不塌”的效果，但其柔性的連接，又使得它具有相當(dāng)?shù)膹椥院鸵欢ǔ潭鹊淖晕?*能力。在汶川大地震中，許多文物建筑的墻體均不同程度地受損，但主體結(jié)構(gòu)仍未倒塌，就是這種柔性框架結(jié)構(gòu)抗震能力的表現(xiàn)。
整體浮筏式基礎(chǔ)、斗栱、榫卯：抗擊地震的關(guān)鍵
我國(guó)古代很少建造平面復(fù)雜的建筑，主要采用長(zhǎng)寬比小于2:1的矩形。規(guī)則的平面形態(tài)和結(jié)構(gòu)布局有利于抗震。傳統(tǒng)建筑往往是中間的一間(當(dāng)心間)大，兩側(cè)的次間、梢間等依次縮小面寬，這樣的設(shè)計(jì)非常有利于抵抗地震的扭矩。
**古代建筑一般由臺(tái)基、梁架、屋頂構(gòu)成，高等級(jí)的建筑在屋頂和梁柱之間還有一個(gè)斗栱層。**古代建筑的臺(tái)基用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)語言描述，堪稱“整體浮筏式基礎(chǔ)”，好比是一艘大船載著建筑漂浮在地震形成的“驚濤駭浪”中，能夠有效地避免建筑的基礎(chǔ)被剪切破壞，減少地震波對(duì)上部建筑的沖擊。**傳統(tǒng)建筑的梁架一般采用抬梁式構(gòu)造，在構(gòu)架的垂直方向上，形成下大上小的結(jié)構(gòu)形狀，實(shí)踐證明這種構(gòu)造方式具有較好的抗震性能。優(yōu)雅的大屋頂是**古代傳統(tǒng)建筑突出的形象特征之一，而且對(duì)提高建筑的抗震能力也做出過相當(dāng)?shù)呢暙I(xiàn)。形成大屋頂(尤其是廡殿頂、歇山頂?shù)?需要復(fù)雜結(jié)構(gòu)和大量構(gòu)件，**增加了屋頂乃至整個(gè)構(gòu)架的整體性;龐大的屋頂以其自重壓在柱網(wǎng)上，也提高了構(gòu)架的穩(wěn)定性。
除了這些較明顯的手法外，**古代傳統(tǒng)建筑中還使用了大量的其他技術(shù)措施，這些措施是古建筑抗震的關(guān)鍵。比如榫卯的使用：榫卯是極為精巧的發(fā)明，我們的祖先早在7000年前就開始使用，這種不用釘子的構(gòu)件連接方式，使得**傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)成為超越了當(dāng)代建筑排架、框架或者剛架的特殊柔性結(jié)構(gòu)體，不但可以承受較大的荷載，而且允許產(chǎn)生一定的變形，在地震荷載下通過變形吸收一定的地震能量，減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。
我們都知道日本是一個(gè)地震多發(fā)**，在日本，在經(jīng)歷過大地震后，如今的房屋結(jié)構(gòu)都很牢固，不會(huì)在地震中輕易倒塌。這是他們?cè)诮?jīng)歷過痛苦之后得到的教訓(xùn)，他們?yōu)榱吮苊獗咧匮?，下了苦功夫?/span>
那么日本在房屋抗震方面又有哪些經(jīng)驗(yàn)?zāi)?
1.剛性結(jié)構(gòu)
日本的建筑善于利用剛性結(jié)構(gòu)提高建筑物的抗震性能。據(jù)了解，日本許多高層公寓會(huì)在剛開始銷售后不久即售罄，一個(gè)重要因素就是這些高層公寓多半與高層寫字樓作了同等水平的抗震設(shè)計(jì)。一座號(hào)稱日本高的公寓，使用了與美國(guó)紐約世界貿(mào)易中心相同的鋼管，確保了抗震強(qiáng)度。這種鋼管的直徑大達(dá)800毫米，厚度達(dá)40毫米，而且鋼管中還注入了比通?；炷翉?qiáng)度高3倍的**度混凝土。
在**，高層公寓通常以柔性結(jié)構(gòu)為主流，一般靠整個(gè)建筑來減弱地震引起的搖動(dòng)。這種建筑在強(qiáng)風(fēng)刮過來時(shí)，樓的結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生一定的搖動(dòng)。而日本建筑多數(shù)采取剛性結(jié)構(gòu)，這樣搖動(dòng)**降低。例如，7級(jí)以上的大地震發(fā)生時(shí)，柔性結(jié)構(gòu)的建筑一般要搖動(dòng)1米左右，而剛性結(jié)構(gòu)建筑只搖動(dòng)30厘米。
2.使用橡膠
日本建筑師普遍使用橡膠提高建筑物的抗震性能。例如，在日本東京有一座免震結(jié)構(gòu)公寓，盡管高達(dá)93米，但其**使用了新研制的**度16積層橡膠，建筑物的**部分使用了天然橡膠系統(tǒng)的積層橡膠。這樣，在裂度為6的地震發(fā)生時(shí)，就可將建筑物的受力減少至1/2。
3.地基設(shè)水槽
日本開發(fā)出一種“局部浮力”的抗震系統(tǒng)，即在傳統(tǒng)抗震構(gòu)造基礎(chǔ)上借助于水的浮力支撐整個(gè)建筑物。據(jù)日本媒體報(bào)道，這種技術(shù)是在建筑物上層結(jié)構(gòu)與地基之間設(shè)置貯水槽，使建筑物受到水的浮力支撐。水的浮力承擔(dān)建筑物大約一半重量，既減輕了地基的承重負(fù)荷，又可以把隔震橡膠小型化，降低支撐構(gòu)造部分的剛性，從而提高與地基間的絕緣性。地震發(fā)生時(shí)，由于浮力作用延長(zhǎng)了固有振蕩周期，即晃動(dòng)一次所需時(shí)間，建筑物晃動(dòng)的加速度得以降低。因此，在城市海灣沿岸等地層柔軟地帶也可以獲得較好抗震效果。這種技術(shù)不僅具有較好的抗震效果，同時(shí)貯水槽內(nèi)貯存的水在發(fā)生火災(zāi)時(shí)還可以用來滅火，或者作為地震發(fā)生后的臨時(shí)生活用水。更重要的是這一系統(tǒng)成本并不算高，以八層樓醫(yī)院為例，成本比普通抗震系統(tǒng)高出大約2%。
4.滑動(dòng)體基礎(chǔ)
用“滑動(dòng)體”基礎(chǔ)提高建筑物抗震性能。這種技術(shù)適用于獨(dú)戶、古舊建筑，可以有效地進(jìn)行古建筑的防震保護(hù)。這種技術(shù)是在建筑物與基礎(chǔ)之間加上球形軸承或是滑動(dòng)體，形成一個(gè)滾動(dòng)式支撐結(jié)構(gòu)，從而減輕地震造成的搖動(dòng)。日本目前已經(jīng)對(duì)國(guó)立西洋美術(shù)館等古舊建筑實(shí)施了這種補(bǔ)修工程。
5.彈簧地基
為了抗震，日本人可謂絞盡腦汁。日本鹿島的建筑部門發(fā)現(xiàn)了一種防震大樓的建筑方法：將彈簧安裝在大樓的地基上。這種防震大樓的特點(diǎn)是：在大樓地基的基礎(chǔ)部分和大樓主體部分之間安裝上彈簧，讓大樓處在一種漂浮狀態(tài)。由于彈簧是在一種能夠吸收地震和其他振動(dòng)的中介物，無論地基如何晃動(dòng)，大樓本身都不會(huì)受到過于強(qiáng)烈的沖擊。實(shí)驗(yàn)證明，6-7級(jí)的地震經(jīng)過彈簧抵消后，其震動(dòng)都會(huì)降低到原來的1/10。
6.房纏“繃帶”
在地震頻發(fā)的日本，一種新型廉價(jià)防震加固技術(shù)悄然興起，這種技術(shù)采用樹脂材料作為抗震“繃帶”包裹建筑物支柱，從而達(dá)到防止支柱在地震時(shí)發(fā)生倒塌的目的。
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