尼泊爾地震之殤：什麽樣的建築最抗震？

　　4月25日14時11分，尼泊爾境內(nei) 發生裏氏8.1級地震，本次地震對尼泊爾的古跡也造成巨大的破壞。據最新消息尼泊爾強烈地震已造成4262人死亡，另有7000多人受傷(shang) 。全國660萬(wan) 人受地震影響，超過40萬(wan) 棟房屋倒塌。

　　傷(shang) 痛之餘(yu) ，我們(men) 也該反思一下我們(men) 的建築設計，它是否存在很多問題，我們(men) 的房屋該如何更加牢固。

　　那麽(me) 什麽(me) 樣的房屋設計最抗震最牢固呢?本次我們(men) 搜索世界各個(ge) 國家的建築設計來分析下如何在城市中設計抗震級別最高的建築。

　　各國抗震建築特點

　　英國：抗震房屋裂紋自動愈合

　　據《生活科學》19日報道，英國科學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(wei) 利用納米聚合體(ti) 粒子研發特殊牆體(ti) 的帶頭人，英國利茲(zi) 市的“納米製造業(ye) 協會(hui) ”在歐盟的資助下正在研究這種“自愈”的牆體(ti) 。據稱，這種牆體(ti) 在壓力(地震期間)的擠壓下，納米聚合粒子將流入裂縫中並變硬，形成固體(ti) 材料，從(cong) 而對房屋的裂縫進行自動填補。

　　希臘：智能減震屋

　　由於(yu) 希臘屬於(yu) 地震多發國家，所以研究抗震的辦法一直是當地科研人員的重要課題，而這座新型“智能減震屋”就是最新研究成果。

　　據研究人員介紹，“智能屋”的最大特色就是能夠進行“自我保護和修複”。“智能屋”裏安裝了多種傳(chuan) 感設備，即便是對最輕微的震動也會(hui) 有所察覺，並可借助屋內(nei) 設備減少甚至抵消地震帶來的震動。“智能屋”采用的材料具有自動修複功能，一旦牆體(ti) 在地震中出現裂縫，液態修補材料可以像膠水一樣，粘住裂縫並迅速固化，從(cong) 而防止房屋倒塌。室內(nei) 傳(chuan) 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(chuan) 感器就會(hui) 通過互聯網或衛星信號，自動通知附近居民並向消防部門報警，從(cong) 而降低地震引發火災給人們(men) 帶來的傷(shang) 害。據悉，首個(ge) “智能屋”將在一周內(nei) 搭建完畢。研究人員將在接下來的半年時間裏對它的實用性進行檢驗。

　　美國：滾珠大樓

　　美國建造了一種可以防震的“滾珠大樓”，如矽穀最近興(xing) 建的一座電子工廠大廈，在建築物每根柱子或牆體(ti) 下安裝不鏽鋼滾珠，由滾珠支撐整個(ge) 建築，縱橫交錯的鋼梁把建築物同地基緊緊地固定起來，發生地震時，富有彈性的鋼梁會(hui) 自動伸縮，於(yu) 是大樓在滾珠上會(hui) 輕微地前後滑動，可以大大減弱地震的破壞力。

　　日本：高層抗震大廈

　　日本大京公司一座號稱日本最高(地上55層、高185米)的公寓，使用了與(yu) 美國紐約世界貿易中心相同的鋼管168根，確保了抗震強度。另外，該公寓還使用了剛性結構抗震體(ti) 。如遇阪神大地震級別的地震發生時，柔性結構的建築一般要搖動1米左右，而剛性結構建築隻搖動30厘米。三井不動產(chan) 公司在東(dong) 京都杉並區出售的一座免震結構公寓高達93米，建築物的外圍使用了新研製的高強度16積層橡膠，建築物的中央部分使用了天然橡膠係統的積層橡膠。這樣，在6級地震發生時，就可將建築物的受力減少至二分之一。三井不動產(chan) 公司2000年已向市場投放40棟這種建築。

　　地震高發區日本在這方麵也特別有經驗，他們(men) 設計了一種“彈性建築”，有較好的抗震性能。日本東(dong) 京建了12座彈性建築。經東(dong) 京發生的裏氏6.6級地震考驗，證明在減輕地震災害方麵效果顯著。這種彈性建築物建在隔離體(ti) 上，隔離體(ti) 由分層橡硬鋼板組和阻尼器組成，建築結構不直接與(yu) 地麵接觸。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

　　這個(ge) 巨大的“足球”其實是日本Kimidori房屋所製造的叫做Barier的住宅。它可以抵禦地震，並能漂浮在水麵上。這座特別的住宅售價(jia) 約為(wei) 1390000日元，(約為(wei) 10萬(wan) 元人民幣)。

　　廉價(jia) 的“抗震居屋”

　　日本一公司研製出了一種廉價(jia) 的“抗震居屋”，這種居屋全由木材建造，最小麵積2平方米，造價(jia) 2000美元，它能夠在主體(ti) 房屋坍塌時屹立不倒，也能夠抵禦坍塌結構的衝(chong) 擊和擠壓，很好地保護屋內(nei) 居民的生命和財產(chan) 安全。

　　與(yu) 西方磚石結構建築的“以剛克剛”不同，中國傳(chuan) 統的木結構建築在抵抗地震衝(chong) 擊力時，采用的是“以柔克剛”的思維，通過種種巧妙的措施，其目標是以最小的代價(jia) ，將強大的自然破壞力消彌至最小程度。

　　柔性的框架結構：牆倒屋不塌

　　中華民族不但自文明伊始就睿智地選擇了木材等有機材料作為(wei) 結構主材，而且發展形成了世界上曆史最悠久、持續時間最長、技術成熟度最高的結構體(ti) 係—柔性的框架體(ti) 係。我國木結構技術迄今至少已有近7000年的曆史。中國的傳(chuan) 統木結構，具有框架結構的種種優(you) 越性，如“牆倒屋不塌”的功效，但其柔性的連接，又使得它具有相當的彈性和一定程度的自我恢複能力。在汶川大地震中，許多文物建築的牆體(ti) 均不同程度地受損，但主體(ti) 結構仍未倒塌，就是這種柔性框架結構抗震能力的表現。

　　整體(ti) 浮筏式基礎、鬥栱、榫卯：抗擊地震的關(guan) 鍵

　　我國古代很少建造平麵複雜的建築，主要采用長寬比小於(yu) 2:1的矩形。規則的平麵形態和結構布局有利於(yu) 抗震。傳(chuan) 統建築往往是中間的一間(當心間)最大，兩(liang) 側(ce) 的次間、梢間等依次縮小麵寬，這樣的設計非常有利於(yu) 抵抗地震的扭矩。

　　中國古代建築一般由台基、梁架、屋頂構成，高等級的建築在屋頂和梁柱之間還有一個(ge) 鬥栱層。中國古代建築的台基用現代結構語言描述，堪稱“整體(ti) 浮筏式基礎”，好比是一艘大船載著建築漂浮在地震形成的“驚濤駭浪”中，能夠有效地避免建築的基礎被剪切破壞，減少地震波對上部建築的衝(chong) 擊。中國傳(chuan) 統建築的梁架一般采用抬梁式構造，在構架的垂直方向上，形成下大上小的結構形狀，實踐證明這種構造方式具有較好的抗震性能。優(you) 雅的大屋頂是中國古代傳(chuan) 統建築最突出的形象特征之一，而且對提高建築的抗震能力也做出過相當的貢獻。形成大屋頂(尤其是廡殿頂、歇山頂等)需要複雜結構和大量構件，大大增加了屋頂乃至整個(ge) 構架的整體(ti) 性;龐大的屋頂以其自重壓在柱網上，也提高了構架的穩定性。

　　除了這些較顯著的手法外，中國古代傳(chuan) 統建築中還使用了大量的其他技術措施，這些措施是古建築抗震的關(guan) 鍵。比如榫卯的使用：榫卯是極為(wei) 精巧的發明，我們(men) 的祖先早在7000年前就開始使用，這種不用釘子的構件連接方式，使得中國傳(chuan) 統的木結構成為(wei) 超越了當代建築排架、框架或者剛架的特殊柔性結構體(ti) ，不但可以承受較大的荷載，而且允許產(chan) 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，減小結構的地震響應。

　　我們(men) 都知道日本是一個(ge) 地震多發國家，在日本，在經曆過大地震後，如今的房屋結構都很牢固，不會(hui) 在地震中輕易倒塌。這是他們(men) 在經曆過痛苦之後得到的教訓，他們(men) 為(wei) 了避免杯具重演，下了苦功夫。那麽(me) 日本在房屋抗震方麵又有哪些經驗呢?

　　剛性結構

　　日本的建築善於(yu) 利用剛性結構提高建築物的抗震性能。據了解，日本許多高層公寓會(hui) 在剛開始銷售後不久即售罄，一個(ge) 重要因素就是這些高層公寓多半與(yu) 高層寫(xie) 字樓作了同等水平的抗震設計。一座號稱日本最高的公寓，使用了與(yu) 美國紐約世界貿易中心相同的鋼管，確保了抗震強度。這種鋼管的直徑最大達800毫米，厚度達40毫米，而且鋼管中還注入了比通常混凝土強度高3倍的高強度混凝土。

　　在中國，高層公寓通常以柔性結構為(wei) 主流，一般靠整個(ge) 建築來減弱地震引起的搖動。這種建築在強風刮過來時，樓的結構也會(hui) 發生一定的搖動。而日本建築多數采取剛性結構，這樣搖動大大降低。例如，7級以上的大地震發生時，柔性結構的建築一般要搖動1米左右，而剛性結構建築隻搖動30厘米。

　　使用橡膠

　　日本建築師普遍使用橡膠提高建築物的抗震性能。例如，在日本東(dong) 京有一座免震結構公寓，盡管高達93米，但其外圍使用了新研製的高強度16積層橡膠，建築物的中央部分使用了天然橡膠係統的積層橡膠。這樣，在裂度為(wei) 6的地震發生時，就可將建築物的受力減少至1/2。

　　地基設水槽

　　日本開發出一種“局部浮力”的抗震係統，即在傳(chuan) 統抗震構造基礎上借助於(yu) 水的浮力支撐整個(ge) 建築物。據日本媒體(ti) 報道，這種技術是在建築物上層結構與(yu) 地基之間設置貯水槽，使建築物受到水的浮力支撐。水的浮力承擔建築物大約一半重量，既減輕了地基的承重負荷，又可以把隔震橡膠小型化，降低支撐構造部分的剛性，從(cong) 而提高與(yu) 地基間的絕緣性。地震發生時，由於(yu) 浮力作用延長了固有振蕩周期，即晃動一次所需時間，建築物晃動的加速度得以降低。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。這種技術不僅(jin) 具有較好的抗震效果，同時貯水槽內(nei) 貯存的水在發生火災時還可以用來滅火，或者作為(wei) 地震發生後的臨(lin) 時生活用水。更重要的是這一係統成本並不算高，以八層樓醫院為(wei) 例，成本比普通抗震係統高出大約2%。

　　滑動體(ti) 基礎

　　用“滑動體(ti) ”基礎提高建築物抗震性能。這種技術適用於(yu) 獨戶、古舊建築，可以有效地進行古建築的防震保護。這種技術是在建築物與(yu) 基礎之間加上球形軸承或是滑動體(ti) ，形成一個(ge) 滾動式支撐結構，從(cong) 而減輕地震造成的搖動。日本目前已經對國立西洋美術館等古舊建築實施了這種補修工程。

　　彈簧地基

　　為(wei) 了抗震，日本人可謂絞盡腦汁。日本鹿島的建築部門發現了一種防震大樓的建築方法：將彈簧安裝在大樓的地基上。這種防震大樓的特點是：在大樓地基的基礎部分和大樓主體(ti) 部分之間安裝上彈簧，讓大樓處在一種漂浮狀態。由於(yu) 彈簧是在一種能夠吸收地震和其他振動的中介物，無論地基如何晃動，大樓本身都不會(hui) 受到過於(yu) 強烈的衝(chong) 擊。實驗證明，6-7級的地震經過彈簧抵消後，其震動都會(hui) 降低到原來的1/10。

　　房纏“繃帶”

　　在地震頻發的日本，一種新型廉價(jia) 防震加固技術悄然興(xing) 起，這種技術采用樹脂材料作為(wei) 抗震“繃帶”包裹建築物支柱，從(cong) 而達到防止支柱在地震時發生倒塌的目的。