建筑物会真正防止地震吗?

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在2010年智利地震中被摧毁的建筑物的照片。是否有办法使建筑物防止地震?查看更多地震图片
Martin Bernetti/AFP/Getty Images

2010年2月,8.8级地震- 一个如此强大的人改变了地球的轴并缩短了一天的长度 - 导致智利700多人的死亡[来源:]。

不幸的是,一个月前的一个很少的地震袭击了海地,炸死了200,000多人。强大的地震怎么会杀死更多的人?

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建筑物。

智利比海地拥有更严格的建筑法规,以及追随它们的财务手段。结果?智利有更多的抗震建筑物,其中很少会崩溃的居民[来源:萨特]。

但是,有很大的区别抗震建造的建筑物以保持站立,即使损坏和防地震建筑物设计为毫发无损地在震惊的事件中生存。强化了抗震的建筑物,因此它不会崩溃成瓦砾(这使人们逃脱);地震结构具有其他功能,旨在保护它侧向移动。这种转移是地震期间的常见发生的,因为地震波和振动会导致建筑物摇摆到增加角度,直到它们失败为止。建筑物越高,其顶层在地震期间展出的动作就越多。如果建筑物开始以极端的运动摇摆以至于它弯曲了其弹性,它将捕捉[来源:Reid Steel,北加州的结构工程师协会]。

地震建筑物背后的原理类似于柳树的原理,柳树是以其弹性而闻名的。强风可能会自助树,导致它弯曲,但很少会破裂。设计和建造的建筑物旨在遵循大自然的榜样。

防震建筑的成功在于它们的弹性。这也是挑战。尽管我们可以从大自然中获取线索,但人造的建筑材料的行为会有所不同。树木弯曲,砖不。

那么,究竟是什么使建筑物防止地震呢?从具有扩展和收缩能力的原材料,到消除振动的基础和太空时代的蜘蛛网,已经有大量的想法涌入,旨在防止建筑物在地震期间崩溃。

但是实施它们通常取决于金钱。

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设计防震建筑

许多位于易于地震的断层线的现有结构并非旨在承受明显的地面震动。虽然少数人被加固的贝壳或加强内部框架所覆盖,但大多数人并没有仅仅因为成本而完成。

但是,这可能会改变。在旧金山,例如,2013年法律要求业主改造木框软故事的建筑1978年之前建造的至少三层楼高。纽约市估计,改造建筑物的价格在60,000至130,000美元之间。建筑所有者抱怨价格,一些租户权利的群体也担心租金会随着成本通过[来源::,旧金山的城市和县]。

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加强建筑物的传统方法依赖于增强横梁和圆柱,并用支撑框架建造墙壁。但是更新的方法集中在基础上。以世界上最大的地震保护建筑为例。在伊斯坦布尔的SabihaGökçen机场,一个200万平方英尺(185,806平方米)的航站楼的功能与巨型滑冰机一样。该航站楼没有用传统的基础绑在土壤上,而是位于300多个轴承上,称为隔离器,在地震期间它将滚动。这使大型建筑在一次震惊的事件中可以整体移动,而不是以不平衡和破坏性的方式起伏。本质上,隔离器充当减震器,而结构慢慢滚动并来回,在地震期间将造成的损害降至估计的8.0级[来源:牧歌]。

隔离建筑物的底座,然后在建筑物下方旅行时消散地震的能量,这是创建防震建筑物的关键。除了轴承,例如伊斯坦布尔机场下使用的轴承,还有其他隔离器系统。这样的系统仅依靠几个轴承,这些轴承沿着结构及其基础之间的弯曲橡胶垫传播,从而使底座在地震期间移动,同时最大程度地减少结构本身的运动。其他设备致力于消除地面运动引起的能量,充当基础和建筑物之间的巨大减震器[来源:MC EER]。

尽管这项技术变得越来越普遍,但它仍然可以大大增加建筑物的底线。一个建筑网站估计,改造一所高中将花费$ 781,000,而2300平方英尺(213平方米)的房屋(资料来源:Kuang)为17,000美元。如果美国的建筑物所有者和承包商找到了高地震的建筑物的支出,请想象一下这对发展中国家的意义。

但是,有一些方法可以廉价地应用这些原则。可以使用填充石头的轮胎等回收材料建造更安全的结构,并放置在地板和地基之间。墙壁可以用天然,柔性的材料(如竹子或)加固桉树。重型混凝土屋顶可以用木制桁架上的柔性钣金代替[来源:国家地理]。

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采取行动的防震建筑物

台湾台北101塔的日落景观。“width=
台湾台北101塔的日落景观。
Vii-Photo/e+/Getty图像

尽管您不能保证任何建筑物都能承受任何地震 - 这将取决于灾难的幅度,但肯定有建筑习惯增加建筑物将无法幸免的机会。我们已经提到了其中一些,但是还有其他。

由于它们的身高,世界上最高的建筑物是地震期间最有可能发生故障的风险。令人高兴的是,他们还采用了一些最具创新性的防震技术。

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台北101层的台北建筑物在台湾建造,建在一条巨大的断层线附近。它的设计不仅可以承受地震,还可以承受该国频繁的台风风。解决方案?一个巨大的内部。在台北101中,悬挂的730吨(662吨)钢球在建筑物摇摆时开始摆动,中和它的运动[来源:技术新闻]。

或考虑一个非常简单的想法,以保护住宅免受地震破坏。日本公司Air Danshin正在测试位于放气安全气囊顶上的房屋的好处。当。。。的时候安全气囊传感器检测到地面运动,空气压缩机充满了袋子,并在几秒钟内将房屋抬起。虽然该概念在模拟测试期间表现良好,并且被认为在较小的侧面震动地震中是有效的,但批评者怀疑昂贵的安全气囊会在主要地震期间保护结构[来源:艾布拉姆斯]。

研究人员越来越多地认为,耐用建筑物的蓝图可能来自自然和科学的融合。超强自然发生的物质,例如蜘蛛网或贻贝纤维,可以激发下一代防震建筑。

蜘蛛网比钢重磅;另外,它们可以弯曲和伸展而无需折断。例如,在新英格兰海岸发现的蓝色贻贝的缆状纤维将这些生物固定在水下岩石上,尽管偶尔会发生猛烈的海浪。

蜘蛛网和贻贝纤维中强度和柔韧性的结合也是工程师需要的弹性建筑物。出现3-D打印,一种将材料喷在表面上以创建三维物体的方法,可能会导致制造坚固且灵活的建筑材料 - 非常适合承受地震[来源:钱德勒,,,,Subbaraman]。

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更多信息

作者注:建筑物会真正证明地震吗?

我们在中西部没有很多地震,但我至少感到一场地震。下午9点左右的一个夏天当我穿过卧室时,木制床架开始颤抖。当我注意到他还在地毯上时,我正要责怪那只狗跳入禁区并摇晃床摇了摇。看起来和我一样惊讶。大约在我意识到这确实是一场非常小的地震时,它已经结束了。尽管我的经验很短暂,但给人留下了深刻的印象。并给了我容易发生的破坏的品味。

相关文章

  • 艾布拉姆斯,迈克尔。“日本制造:防震房屋。”ASME。2012年5月。(2013年8月17日)https://www.asme.org/engineering-topics/articles/construction-anderstruction-and-building/made-in-made-in-japan-apan-earthquake-proforc-homes
  • 钱德勒,大卫。“揭开丝绸的秘密。”麻省理工学院。2010年3月15日。(2013年8月17日)http://web.mit.edu/newsoffice/2010/spider-silk-0315
  • 旧金山的城市和县。“地震安全实施计划。(2013年8月20日)http://www.sfgsa.org/index.aspx?page=6048
  • Kuang,悬崖。“如何防止地震建筑物。”Co.Design。2011年4月19日(2013年8月24日)http://www.fastcodesign.com/1663658/infographic-of-the-day-how-how-how-to-earthquake-proford-abuilding
  • 林,罗恩·贡。“旧金山OKS地震改造为处于危险中的建筑物。”洛杉矶时报。2013年4月18日。(2013年8月18日)http://articles.latimes.com/2013/apr/18/local/la-me-quake-quake-egulations-20130419
  • 马德里加尔(Madrigal),亚历克西斯(Alexis)。“伊斯坦布尔开设了世界上最大的地震安全建筑。”有线。2009年11月20日。(2013年8月17日)http://www.wired.com/wiredscience/2009/11/worlds-larges-larges-largest-earthquake-safe-building/
  • MCEER。“先进的抗震设计技术。”(2013年8月17日)
  • 国家地理。“大主意:安全房屋。”(2013年8月17日)
  • 里德钢。“防震建筑,抗震结构。”(2013年8月20日)http://www.reidsteel.com/information/earthquake_resistant_building.htm
  • 北加州的结构工程师协会。“地震如何与建筑物互动?”(2013年8月17日)http://seaonc.org/how-do-they-happen#bldg
  • Nidhi Subbaraman。“超强的贻贝纤维可以激发防震建筑。”NBC。2013年7月23日。(2013年8月17日)http://www.nbcnews.com/science/super-strong-mussel-fibers-could-inspire-could-inspire-earthquake-profforn-proford-6c10722275
  • 萨特,约翰。“寻找防震建筑。”CNN。2010年3月2日。(2013年8月17日)http://www.cnn.com/2010/tech/03/02/earthquake.resistant.building/index.html
  • 技术新闻。“世界上七座最大的地震建筑。”2011年8月23日。(2013年8月17日)http://www.technewsdaily.com/5189-biggest-earthquake-profforn-proford-build-buildings-gallery.html
  • 比Ker。“智利地震改变了地球轴,缩短了一天。”国家地理。2010年3月2日。(2013年8月17日)http://news.nationalgeographic.com/news/2010/03/100302-Chile-Chile-earthquake-earthquake-earth-axis-axis-shortened-day/
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