更好的建筑
2021年10月18日

大面积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围绕太阳运行的球体上,可能就会感到可怕。这个球体的核心温度高达6000°C,所有人类活动都位于地壳上,这是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,更准确地说软流层,有时碰撞,引起地震。

布洛克Commons Tallwood住宅建筑,图片来源:KK Law

通过

正如我们所看到的互动地图在美国,地震比我们想象的要频繁得多,世界各地每天都会发生几十次地震,其中许多都没有被注意到。但有些地震威力极大,当它们发生在城市地区附近时,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、测试和实验的进步,有构造活动的国家和地区已经掌握了减少这些事件造成的死亡和破坏危险的知识。有些解决方案和材料在发生地震时效果更好。木材就是其中之一。

地震以短而快速的间隔发出冲击波,就像一个极其严重的水平电荷。建筑物通常能很好地承受垂直载荷(包括恒载,如结构材料的重量,以及活载,如建筑物人员、家具和其他设备)。在地震的情况下,地震波传递的侧向力使整个结构振动,这可能导致从表面损伤到结构完全倒塌的任何情况。

高度延展性

能承受横向载荷的木头

在有地震活动的地区,在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,构成建筑物的材料也可以发挥关键作用。木材作为一种结构材料,在地震的情况下工作得特别好,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,支持很大的变形,直到它的断裂时刻。也就是说,它在断裂之前会弯曲。想想树在风暴中的表现。这是可能的,因为木材是由长、薄、强的细胞组成的,细胞壁的细长形状使木材具有与纹理平行的高强度。木制品可以承受非常高的负荷,特别是当压缩和拉力平行于木纤维施加时。

湾景小学,摄影:Wade Comer Photography

降低地震力

木材重量轻的优势

在这些情况下,木材的另一个积极特征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,专门研究高性能木基系统和结构的抗震弹性。在对木材组件进行实验测试时,他指出了这种系统的固有好处。“到目前为止,使木材更坚固的原因之一是它的重量更轻。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。“木材比混凝土轻5倍,大大降低了建筑物的地震力。”

马修·贝格比爵士小学建筑,图片来源:Bright Photography

Baidu
map