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抗震
时间:2012-02-22

轻型框架木结构于19世纪早期在北美开始。长期以来,无论在建筑物性能上还是在装配它的行业技艺上,其业绩已得到公认。加拿大各地的许多本世纪初建造的木结构便是这种系统可靠性的有力证明。

事实证明加拿大木结构建筑在地震中具有优越的保障生命安全的性能。与其他形式的房屋建筑相比,平台框架式木房屋是地震时最安全的地方之一。 

案例和数据 

最近一项研究对木框架结构建筑在过去四十年间发生的七次重大地震中的抗震性能进行了探讨。该研究的结果表明,木框架结构房屋可以抵御强烈的震动,在地震时造成的人员伤亡及结构破坏也较低。相反,1999年的土耳其地震却造成四万人死亡,而死者大多居住在砖石和混凝土建筑中。

加拿大木框架房屋在世界其他地方被证明有良好的表现。1995年的日本神户大地震毁坏性是近代最大的地震之一。这场里氏6.8级、使6,000人丧生、财产损失超过1000亿美元的地震对所有多次受到严重的横向和竖向地震力的建筑物来说都是一次残酷的考验。在这场地震中,只有很小横向承载力的以传统日本式梁柱风格建造的旧房屋受到很大破坏。以加拿大抗震标准建造的新房屋则几乎未受影响

1994年1月17日凌晨4时31分,洛杉矶地区发生里氏6.6级地震。发生地震时大多数人还处于沉睡之中,还没有来得及反应,灾难就降临了。在持续30秒的震撼中,大约有11000多间房屋倒塌,震中30公里范围内高速公路、高层建筑或毁坏或倒塌,煤气、自来水管爆裂,电讯中断,火灾四起,直接和间接死亡58人,受伤600多人,财产损失300多亿美元。 

本次地震号称该地区历史上有数的大地震,但仅死亡58人。其死亡人数之少,主要归功于洛杉矶地区建筑物具备了良好的防震功能。当地在建造房屋时,大都采用木质结构,植根于坚实的岩层中,并依山势而布局,所以当地房屋的抗震性能非常优越,在发生地震时能够避免倒塌,大大的降低了伤亡人数


(上图为一栋有90多年历史的木屋经受住了1989 Loma Prieta地震的破坏,依然屹立不倒)

数十年的现场测试

加拿大国家林产业技术研究院(Forintek Canada Corporation)就过去40余年世界上主要地震中将近50万栋木结构建筑的表现,并于最近公布了可靠的数据。研究表明无论其新旧如何,北美式木框架建筑在地震中表现良好。在调查的7次地震中,总共只有34人因平台框架建筑损坏而丧生。相比之下,1999年的土耳其地震摧毁了在建筑中广泛使用砖石和混凝土的区域,造成了40,000人丧生。这并不是说砖石和混凝土不适用于地震带,而是这些建筑系统要求特别注意遵守设计和建筑标准,以达到良好的抗震性能。经验表明木结构的要求则比较宽松。

轻型框架木结构于19世纪早期在北美开始。长期以来,无论在建筑物性能上还是在装配它的行业技艺上,其业绩已得到公认。加拿大各地的许多本世纪初建造的木结构便是这种系统可靠性的有力证明。

事实证明加拿大木结构建筑在地震中具有优越的保障生命安全的性能。与其他形式的房屋建筑相比,平台框架式木房屋是地震时最安全的地方之一

案例和数据

最近一项研究对木框架结构建筑在过去四十年间发生的七次重大地震中的抗震性能进行了探讨。该研究的结果表明,木框架结构房屋可以抵御强烈的震动,在地震时造成的人员伤亡及结构破坏也较低。相反,1999年的土耳其地震却造成四万人死亡,而死者大多居住在砖石和混凝土建筑中。

加拿大木框架房屋在世界其他地方被证明有良好的表现。1995年的日本神户大地震毁坏性是近代最大的地震之一。这场里氏6.8级、使6000人丧生、财产损失超过1000亿美元的地震对所有多次受到严重的横向和竖向地震力的建筑物来说都是一次残酷的考验。在这场地震中,只有很小横向承载力的以传统日本式梁柱风格建造的旧房屋受到很大破坏。以加拿大抗震标准建造的新房屋则几乎未受影响

1994117凌晨431分,洛杉矶地区发生里氏6.6级地震。发生地震时大多数人还处于沉睡之中,还没有来得及反应,灾难就降临了。在持续30秒的震撼中,大约有11000多间房屋倒塌,震中30公里范围内高速公路、高层建筑或毁坏或倒塌,煤气、自来水管爆裂,电讯中断,火灾四起,直接和间接死亡58人,受伤600多人,财产损失300多亿美元。

本次地震号称该地区历史上有数的大地震,但仅死亡58人。其死亡人数之少,主要归功于洛杉矶地区建筑物具备了良好的防震功能。当地在建造房屋时,大都采用木质结构,植根于坚实的岩层中,并依山势而布局,所以当地房屋的抗震性能非常优越,在发生地震时能够避免倒塌,大大的降低了伤亡人数


(上图为一栋有90多年历史的木屋经受住了1989 Loma Prieta地震的破坏,依然屹立不倒)

数十年的现场测试

加拿大国家林产业技术研究院(Forintek Canada Corporation)就过去40余年世界上主要地震中将近50万栋木结构建筑的表现,并于最近公布了可靠的数据。研究表明无论其新旧如何,北美式木框架建筑在地震中表现良好。在调查的7次地震中,总共只有34人因平台框架建筑损坏而丧生。相比之下,1999年的土耳其地震摧毁了在建筑中广泛使用砖石和混凝土的区域,造成了40000人丧生。这并不是说砖石和混凝土不适用于地震带,而是这些建筑系统要求特别注意遵守设计和建筑标准,以达到良好的抗震性能。经验表明木结构的要求则比较宽松。

Forintek的调查报告表明在地震中很少有北美式木建筑倒塌。观察到的为数不多的几处倒塌一般是由于多层建筑中一楼脆弱所致。许多现代房屋在其一楼外墙上有很大的开口(用于大窗户、露台门、车库门),无论是什么样的建筑,开口都会削弱这些墙壁的强度。在设计和建造中从工程角度做适当判断、并仔细遵循最新房屋规范和标准会消除一楼脆弱的问题。

安全性及产品特性

在地震时,能增强木结构建筑的安全性一些因素包括:

·                                         当突发的荷载产生或地震降临时,许多钉的连接容许木结构建筑弯曲以吸收和消散能量。

·                                         高强度重量比,木结构建筑则轻一些,这是在地震中的一大优势。

·                                         成百的结构部件和成千的钉连接,一旦一个荷载通路失效邻近的部件和连接能够补充其中,且还有通过非结构部件如内部装饰,隔墙和多种类型的外部覆面的侧面抗震因素。

·                                         还有通过非结构部件如内部装饰,隔墙和多种类型的外部覆面的侧面抗震因素。

在低层建筑中,没有哪种建材能比木结构更能抗击地震荷载从而提供更大的安全性和更高的可靠度。木框架结构可以迎合墙体的连接,连通和锚固的需求。大的木框架建筑可以通过有效地工程来达到抗震的目的。

2008512在中国四川汶川发生的地震给人民群众造成了巨大的灾难,通过各种媒体可以看到现场很多遇难同胞的实际情况――被压在混凝土房梁下、被压在混凝土楼板下,被压在倒塌的墙体下等等,这些由钢筋混凝土制成的房梁和楼板的重量从几百公斤到数吨不等,巨大的重量使很多被压灾民无法凭自身的力量逃生甚至造成了毁灭性的破坏。地震灾难发生时,什么最重要?生命。家园毁了可以重建,财富失去了可以重来,而生命只有一次。没有一栋建筑可以做到完全防震,但是良好的抗震设计会将结构损坏减少到最低限度,最重要的是,它会在大地震发生时保护居住者的生命。

轻型木结构房屋主要是由木屋架、木墙体、木托梁(又称格栅)等构件组成,我司工业化生产的4米长的木托梁重量约20公斤,一人可以提起,木墙体约为砖混墙体15,木屋架组成的屋盖同其他结构做成的屋盖相比重量要轻得多,木构件详见下图。

屋架

墙体

托架

楼盖


抗震优势和结构原理

与其它材料相比,木框架结构具有以下几点关键抗震优势:

1.木材牢而轻——质量较轻是一项优势,这意味着作用到房屋上的地震力也较小。

2.木框架结构有许多杆件和钉节点,这意味着有多种荷载路径吸收所施加的地震力。

3.木框架结构建筑中的钉节点可以有效地耗散地震所产生的能量。

地震是地质板块在移动中能量的突然释放。世界上有些地方,如北美的西海岸,是地震经常发生的地区。那里的建筑物必须抵抗很强的地震力。这些地震力取决于地震的强度、震源的远近、造成地震的地质运动的类别,以及给定建筑物周边的地质状况。

每种结构都有其独特的特性,例如其刚度和强度,因而对地震力的反应也不同。地震使一栋建筑物产生水平和垂直震动。水平力又称为侧向力或剪力,它是对抗震设计的真正挑战。

木材可承受振动

作为一种结构材料,木材的抗震性能明显优于其他材料。木材轻质高强,因而地面加速度在木建筑物上所产生的能量没有其他建筑物大。木框架系统的另一个额外优势是其柔韧性优于其他材料,可以吸收并消散能量。

木材在加拿大被用于建筑时,几乎总是被用于具有轻型框架风格的平台式框架房屋中。在这种建筑中,木构件细小、尺寸规范、间隔紧密。楼板一次只建一层,因而每层楼板就成了建在其上的新楼板的建筑平台。大多数的框架由三个部分组成:构成墙壁骨架的垂直墙骨;构成楼板的水平搁栅;以及支撑屋顶的椽木或桁架。当墙由斜撑木板或轻质木基板材而形成墙覆面板时,它便具有了侧向抵抗力,并进而形成了一个剪力墙系统轻质、高强、且建造效率高。所有部件共同支撑起建筑物,使之可以抵抗重力、风及地震。

结论

现代轻型木结构房屋具有良好的防震性能,最重要的是:它能保护居住者的生命或者说它对生命的影响相对来讲是最小的。