□ 本文发布于
2008-07-03 14:25:19
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木结构建筑：抗震减灾的一种选择
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木结构建筑：抗震减灾的一种选择
——加拿大国家林产工业技术研究所倪春博士访谈
□记者 顾今
四川震后重建家园，社会百姓和业内人士普遍关心的是，什么样的房屋和材质最能抗震？日前，记者就现代木框架建筑抗震的功能等问题专访了加拿大国家林产工业技术研究所倪春博士。
记者；据了解，为了防止突如其来的地震给人类生活造成的破坏，在一些地震多发国家和地区，往往都采用抗震性能极好的建筑形式——现代木框架建筑体系。请从专业的角度谈谈木结构建筑的抗震特性。
倪博士：全世界最近的地震研究表明，现代木结构建筑比任何形式的建筑的抗震性能都要好。木结构的房屋提供了最基本的抗震元素，而加拿大木结构房屋具有优秀的抗震性能，是地震多发地区较适合的一种建筑形式。典型的现代木框架建筑包括混凝土地基，地基上方的平台则是由铺有胶合板或定向刨花板的拖梁构成，以此形成房屋的地面层楼板。平台由底脚螺栓与地基连接，墙体则竖立在平台之上。屋顶结构由预制桁架组成，连接到墙体的顶板。窗户和门装入墙框后，再安装水电管线。通过对一些地震的观察、理论研究及实验，我们发现下列参数控制着建筑物对地震的反应：在建筑地点的地面移动特性：其决定因素包括地壳的断裂或滑动特性，以及震源地面，建筑物所在地面以及两者之间的地面性质。建筑的动态特性：包括自然振形、自然频率及阻尼。这些性质将决定建筑物遭受地面移动时的反应激烈程度。建筑的形变特性：变形特性即刚性、强度和延性。由于现代木框架具备了良好的控制参数，因而被喻为抗震减灾的“保护神”。
记者：请归纳一下木框架建筑拥有的抗震性能。
倪博士：木框架建筑共有五大抗震性能。一是强度和刚度。地震产生的侧向力会使建筑物扭曲，使墙体变形。而木框架建筑的胶合板或定向刨花板剪力墙在地震时提供关键的抗变形能力。除此之外，一些“非结构”构件也有助于增强建筑物的侧向抗力。例如：内墙饰面，隔墙以及多种外墙覆层。
二是延性。砌体和混凝土等建筑材料需要经过严格的设计和细部处理才能保证较好的抗震性能。木结构则具有很好的延性。延性是指建筑物可以屈服、变形或者不倒塌的能力。在经受地震这种突然荷载时，房屋具有一定的柔性是最为理想的。因为柔性可以使房屋耗散部分能量。众多钉节点使木框架房屋具有十分有效的延性。
三是重量。木框架建筑重量较轻。使用绝热混凝土模板建造的墙体差不多是一般木框架墙体的七倍重。由于地震力与结构的重量成正比，精心设计和施工地轻质木框架房屋在地震中可有上佳表现。
四是冗余性。传力路径众多的房屋一般被认为在结构上具有冗余性。典型的木结构建筑是由数以百计的结构和数以千计的钉节点链接构成，这意味着，一旦某个传力路径遭到破坏，它所承担的荷载可由邻近的构件或节点予以承担。
五是连接性。覆有木基面板的墙体除了能抗震外，房屋的设计和施工还应能防止房屋的滑动或颠覆。无论哪种情况，都应将房屋适当地连接在基础之上。墙体、楼盖和屋盖框架相互连接，使得房屋成为一个坚固的结构单元，这对于房屋在地震中保持完整性是十分重要的。
另外，木结构建筑在发生地震时能够有效的降低人员伤亡，便于住在里面的人员逃生，其重量轻的特性也利于后续的救援工作开展。
记者：根据最新的消息，在此次的四川汶川大地震中，几十栋轻型木结构建筑经受住了强震的考验，在重灾区都江堰屹立不倒，与灾区其他地方瓦砾遍地的景象形成鲜明对比。能否举些世界各国有关此类的例子？
倪博士：在北美，通过对现场的勘察和地震对木建筑影响的研究，人们对木结构设计标准也在更新。有高频地震危险的国家和地区，包括日本，中国和中国台湾、土耳其等，正在发展和改进建筑标准以容许建造更多的木结构建筑。
1995年1月17日日本兵库县南部的神户发生大地震。由于该区域从来不曾预期有如此规模的地震，因此当地建筑设计和建筑施工都疏于防范。各种形式的建筑物诸如高速公路、高架、桥梁、港口、公共服务设施、铁路及各种混凝土建筑都遭到了严重损毁和倒塌。但也有一些新造的建筑安然无恙，这些建筑包括高层建筑物，大部分是钢结构，也有一些现代木结构建筑。最为值得一提的是地震中心的两个木结构示范工程“西雅图-温哥华村”和“西宫半球住宅公园”在此次地震中除一些瓦片破损外，可以说没有其他肉眼可见的损坏。
记者：听说四川大地震后，同济大学立即派出由同济大学土木工程防灾国家重点实验室副主任、结构工程与防灾研究所所长吕西林教授带队的6人专家组赴灾区调研。
倪博士：事实上，中国许多知名高校早已展开对木结构抗震的研究。同济大学结构工程与防灾研究所目前正在和加拿大林产研究院合作展开新型木结构房屋整体结构抗震性能研究项目。
四川大地震再一次向我们展示了地震袭击人口众多地区所造成的毁灭力量。设计，施工和维修方面的各个弱点在此刻都无法遁形。木结构建筑是一种久经考验的建筑体系，在多震区能够最大限度的保全生命减少损失。
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