更好的建筑
2021年10月18日

大块木材是地震带的好选择吗?

对一些人来说,一想到我们居住在一个绕太阳运行的球体上,可能就会感到恐惧。这个球体的核心温度高达6000摄氏度,所有人类活动都位于地壳上,即所谓的构造板块中厚度最小的一层。这些板块漂浮在地幔上,更准确地说,是在软流层有时会发生碰撞,引发地震。

布洛克Commons Tallwood House建筑,图片来源:KK Law

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正如我们在这里看到的互动地图在美国,地震比我们想象的要频繁得多,世界各地每天发生数十次地震,其中许多没有被注意到。但有些是非常强大的,当它们发生在城市附近时,它们是地球上最具破坏性的力量之一,会造成死亡和对建筑环境的破坏。

随着工程研究、试验和实验的进展,有构造活动的国家和地区已经掌握了减少这些活动造成的死亡和破坏的危险的知识。一些解决方案和材料在地震发生时效果更好。伍德就是其中之一。

地震以短而快速的间隔发射冲击波,就像极其剧烈的水平爆炸。建筑物通常能很好地承受垂直载荷(包括结构材料的重量等静载荷和建筑居住者、家具和其他设备等活载荷)。在地震的情况下,地震波传递的侧向力使整个结构震动,这可能导致从表面损伤到结构完全倒塌的任何事情。

高度延展性

承受横向载荷的木材

在有地震活动的地区,高层建筑中使用灵活的基础系统、配重甚至钟摆来避免或平衡结构的摇摆。但除了结构加固,组成建筑的材料也可以发挥关键作用。木材作为一种结构材料,在地震的情况下尤其有效,因为木材抗侧向力系统往往具有高度的延展性。这意味着它是一种材料,支持大量的变形,直到它的断裂时刻。也就是说,它在断裂之前会弯曲。想想树在暴风雨中的行为。这是可能的,因为木材是由又长又薄又结实的细胞组成的,细长的细胞壁使木材具有与纹理平行的高强度。木材产品可以承受非常高的负载,特别是当压缩力和拉力平行于木纤维施加时。

湾景小学,图片来源:Wade Comer Photography

减少地震力

木材的轻质优势

在这些情况下,木材的另一个积极的特点是它是一种轻质材料。建筑物的质量越小,地震波产生的惯性力就越小。Cristiano Loss,英属哥伦比亚大学木材工程助理教授,专门研究高性能木质系统和结构的抗震韧性。在对木材组件进行实验测试时,他指出了这种系统的内在好处。“到目前为止,使木材更坚固的原因之一是它较轻的重量。你可能认为这是一个缺点,但实际上这是一个很大的优势,”他解释道。“木头比混凝土轻五倍,大大减少了建筑物中的地震力。”

马修·贝格比爵士小学建筑,图片:Bright Photography

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