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研究人员模拟地震制定建筑规范

日期:2010年12月19日 08:44

    工程界流传着一句话:杀人的不是地震,而是倒塌的房屋,房屋的抗震性至关重要。美国工程研究人员对一座三层楼预制混凝土建筑物进行的为期3个月的地震响应模拟测试已完成,现在正对结果进行统计核查,以便将来应用于全美范围内的建筑设计规范的制定。

  该研究项目由加州大学圣迭戈分校和亚利桑纳州立大学和里海大学合作完成。这个建筑物重达100万磅,是迄今为止美国进行地震测试重的建筑物,被置于振动台上。振动台提供了一系列高达里氏8.0级地震的振动,测试在距圣迭戈分校的雅各布工程学院Englekirk结构工程中心进行。

  研究人员也测试了使用预制混凝土的停车场、大学宿舍、宾馆、体育场、监狱和办公楼等建筑物的地震响应,研究人员试图找到改进预制混凝土建筑物连接状况的方法。

  通常,预制混凝土被一块块建造,接着被组合在一起搭建成建筑物。这种建造方式省时省钱,增加了建筑物的耐用性和持久性。项目负责人之一、亚利桑纳州立大学工程教授罗伯特•弗莱希曼说:“使用提前做好的预制板装配混凝土结构当然有显著的建筑优势,但是多块预制板结合在一起,其边缘相互连接,这是地震中建筑物容易出现问题的软肋。”研究人员正为将这些混凝土更有效地黏合而努力。

  1994年美国洛杉矶北岭地震中,9个停车库的倒塌就是由预制板坍塌造成的。预制板的另外一个问题是,预制建筑的地震规范是20年前制定的。据悉,美国预制与预应力混凝土协会5月份启动了一项竞赛,就是为这类预制建筑设计更好的楼板。

  测试期间,研究人员模拟了美国不同区域的地震情况,包括加州的伯克利、田纳西州的诺克斯维尔、华盛顿州的西雅图。弗莱希曼说:“我们从地势较低的地震城市到地势较高的地震城市逐一进行测试,而且,逐次给建筑物加大震动的强度。”

  测试之前,研究人员使用计算机模拟设计该三层楼建筑物,以及决定传感器被置于何处。传感器记录的数据用来测量建筑物上发生的一些物理现象,比如摇晃造成的移动、扭曲等,收集来的数据也将用于解释建筑物在摇晃过程中以及摇晃后的行为,使用传感器以及计算机模拟有助于降低未来地震测试的费用。

  弗莱希曼说:“我们现在仅能在这个建筑物上进行物理实验,但是,如果我们能证明,我们的模型能正确捕捉到重要的响应,我们就能在一年内进行几百个地震模拟测试,只需要一个本科生,一个运行速度快的计算机以及一套软件,合计才5万美元,大大低于这类测试的费用。”该测试耗资230万美元,价值900万美元的Englekirk摇晃台是15个地震测试工具之一,该摇晃台是美国大的、也是世界上唯一的户外摇晃台。随后的几年内,研究人员会将根据这次的研究结果,制定出美国的建筑规范。

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