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地震模擬測試為建筑物保駕護(hù)航

作者：鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-23 10:02:46 [收藏]

    工程界流傳著一句話：殺人的不是地震，而是倒塌的房屋，房屋的抗震性至關(guān)重要。最近，美國工程研究人員對一座三層樓預(yù)制混凝土建筑物進(jìn)行的為期3個(gè)月的地震響應(yīng)模擬測試已完成，現(xiàn)在正對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)核查，以便將來應(yīng)用于全美范圍內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)規(guī)范的制定。

    該研究項(xiàng)目由加州大學(xué)圣迭戈分校和亞利桑納州立大學(xué)和里海大學(xué)合作完成。這個(gè)建筑物重達(dá)100萬磅，是迄今為止美國進(jìn)行地震測試最重的建筑物，被置于振動(dòng)臺(tái)上。振動(dòng)臺(tái)提供了一系列高達(dá)里氏8.0級(jí)地震的振動(dòng)，測試在距圣迭戈分校的雅各布工程學(xué)院Englekirk結(jié)構(gòu)工程中心進(jìn)行。
    研究人員也測試了使用預(yù)制混凝土的停車場、大學(xué)宿舍、賓館、體育場、監(jiān)獄和辦公樓等建筑物的地震響應(yīng)，研究人員試圖找到改進(jìn)預(yù)制混凝土建筑物連接狀況的方法。通常，預(yù)制混凝土被一塊塊建造，接著被組合在一起搭建成建筑物。這種建造方式省時(shí)省錢，增加了建筑物的耐用性和持久性。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一、亞利桑納州立大學(xué)工程教授羅伯特?弗萊希曼說：“使用提前做好的預(yù)制板裝配混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)然有顯著的建筑優(yōu)勢，但是多塊預(yù)制板結(jié)合在一起，其邊緣相互連接，這是地震中建筑物容易出現(xiàn)問題的軟肋。”研究人員正為將這些混凝土更有效地黏合而努力。1994年美國洛杉磯北嶺地震中，9個(gè)停車庫的倒塌就是由預(yù)制板坍塌造成的。預(yù)制板的另外一個(gè)問題是，預(yù)制建筑的地震規(guī)范是20年前制定的。
    據(jù)悉，美國預(yù)制與預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)5月份啟動(dòng)了一項(xiàng)競賽，就是為這類預(yù)制建筑設(shè)計(jì)更好的樓板。測試期間，研究人員模擬了美國不同區(qū)域的地震情況，包括加州的伯克利、田納西州的諾克斯維爾、華盛頓州的西雅圖。弗萊希曼說：“我們從地勢較低的地震城市到地勢較高的地震城市逐一進(jìn)行測試，而且，逐次給建筑物加大震動(dòng)的強(qiáng)度。”測試之前，研究人員使用計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)該三層樓建筑物，以及決定傳感器被置于何處。傳感器記錄的數(shù)據(jù)用來測量建筑物上發(fā)生的一些物理現(xiàn)象，比如搖晃造成的移動(dòng)、扭曲等，收集來的數(shù)據(jù)也將用于解釋建筑物在搖晃過程中以及搖晃后的行為，使用傳感器以及計(jì)算機(jī)模擬有助于降低未來地震測試的費(fèi)用。弗萊希曼說：“我們現(xiàn)在僅能在這個(gè)建筑物上進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，但是，如果我們能證明，我們的模型能正確捕捉到重要的響應(yīng)，我們就能在一年內(nèi)進(jìn)行幾百個(gè)地震模擬測試，只需要一個(gè)本科生，一個(gè)運(yùn)行速度快的計(jì)算機(jī)以及一套軟件，合計(jì)才5萬美元，大大低于這類測試的費(fèi)用。”該測試耗資230萬美元，價(jià)值900萬美元的Englekirk搖晃臺(tái)是15個(gè)地震測試工具之一，該搖晃臺(tái)是美國最大的、也是世界上唯一的戶外搖晃臺(tái)。隨后的幾年內(nèi)，研究人員會(huì)將根據(jù)這次的研究結(jié)果，制定出美國的建筑規(guī)范。
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