事實(shí)證明加拿大木結(jié)構(gòu)建筑在地震中具有優(yōu)越的保障生命安全的性能。與其他形式的房屋建筑相比,平臺框架式木房屋是地震時(shí)最安全的地方之一。
·
在過去的50年中,我們對由地震造成的風(fēng)險(xiǎn)以及在地震時(shí)生存能力的認(rèn)識都得到了提高。但與此同時(shí),人口的急劇上升和城市密度的不斷增長也增加了人類的地震風(fēng)險(xiǎn)。
地震是地質(zhì)板塊在移動(dòng)中能量的突然釋放。世界上有些地方,如北美的西海岸,是地震經(jīng)常發(fā)生的地區(qū)。那里的建筑物必須抵抗很強(qiáng)的地震力。這些地震力取決于地震的強(qiáng)度、震源的遠(yuǎn)近、造成地震的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的類別,以及給定建筑物周邊的地質(zhì)狀況。
每種結(jié)構(gòu)都有其獨(dú)特的特性,例如其剛度和強(qiáng)度,因而對地震力的反應(yīng)也不同。地震使一棟建筑物產(chǎn)生水平和垂直震動(dòng)。水平力又稱為側(cè)向力或剪力,它是對抗震設(shè)計(jì)的真正挑戰(zhàn)。
木材可承受振動(dòng)
作為一種結(jié)構(gòu)材料,木材的抗震性能明顯優(yōu)于其他材料。木材輕質(zhì)高強(qiáng),因而地面加速度在木建筑物上所產(chǎn)生的能量沒有其他建筑物大。木框架系統(tǒng)的另一個(gè)額外優(yōu)勢是其柔韌性優(yōu)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時(shí),幾乎總是被用于具有輕型框架風(fēng)格的平臺式框架房屋中。在這種建筑中,木構(gòu)件細(xì)小、尺寸規(guī)范、間隔緊密。樓板一次只建一層,因而每層樓板就成了建在其上的新樓板的建筑平臺。大多數(shù)的框架由三個(gè)部分組成:構(gòu)成墻壁骨架的垂直墻骨;構(gòu)成樓板的水平擱柵;以及支撐屋頂?shù)拇净蜩旒堋.?dāng)墻由斜撐木板或輕質(zhì)木基板材而形成墻覆面板時(shí),它便具有了側(cè)向抵抗力,并進(jìn)而形成了一個(gè)剪力墻系統(tǒng)—輕質(zhì)、高強(qiáng)、且建造效率高。所有部件共同支撐起建筑物,使之可以抵抗重力、風(fēng)及地震。
輕型框架木結(jié)構(gòu)于19世紀(jì)早期在北美開始。長期以來,無論在建筑物性能上還是在裝配它的行業(yè)技藝上,其業(yè)績已得到公認(rèn)。加拿大各地的許多本世紀(jì)初建造的木結(jié)構(gòu)便是這種系統(tǒng)可靠性的有力證明。
加拿大木框架房屋在世界其他地方也被證明有同樣好的表現(xiàn)。1995年的日本神戶地震大毀壞性最大的近代地震之一。這場里氏6.8級、使6,000人喪生、財(cái)產(chǎn)損失超過1000億美元的地震對所有多次受到嚴(yán)重的橫向和豎向地震力的建筑物來說都是一次殘酷的考驗(yàn)。在這場地震中,只有很小橫向承載力的以傳統(tǒng) 日本式梁柱風(fēng)格建造的舊房屋受到很大破壞。以加拿大抗震標(biāo)準(zhǔn)建造的新房屋則幾乎未受影響。
數(shù)十年的現(xiàn)場測試
加拿大國家林產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院(Forintek Canada Corporation)就過去40余年世界上主要地震中將近50萬棟木結(jié)構(gòu)建筑的表現(xiàn),并于最近公布了可靠的數(shù)據(jù)。研究表明無論其新舊如何,北美式木框架建筑在地震中表現(xiàn)良好。在調(diào)查的7次地震中,總共只有34人因平臺框架建筑損壞而喪生。相比之下,1999年的土耳其地震摧毀了在建筑中廣泛使用磚石和混凝土的區(qū)域,造成了40,000人喪生。這并不是說磚石和混凝土不使用于地震帶,而是這些建筑系統(tǒng)要求特別注意遵守設(shè)計(jì)和建筑標(biāo)準(zhǔn),以達(dá)到良好的抗震性能。經(jīng)驗(yàn)表明木結(jié)構(gòu)的要求則比較寬松。
Forintek的調(diào)查報(bào)告表明在地震中很少有北美式木建筑倒塌。觀察到的為數(shù)不多的幾處倒塌一般是由于多層建筑中一樓脆弱所致。許多現(xiàn)代房屋在其一樓外墻上有很大的開口(用于大窗戶、露臺門、車庫門),無論是什么樣的建筑,開口都會(huì)削弱這些墻壁的強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)和建造中從工程角度做適當(dāng)判斷、并仔細(xì)遵循最新房屋規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)會(huì)消除一樓脆弱的問題。
安全設(shè)計(jì)
無論是新建筑還是對現(xiàn)存建筑物進(jìn)行翻新以達(dá)到現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn),良好的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下幾點(diǎn)關(guān)鍵特征。
● 特別注意潛在的一樓脆弱問題
● 在穩(wěn)定的地面上建立牢固的地基
● 墻壁與地基中的側(cè)向力,包括腳凳墻(這些是介于地面和一樓之間的矮墻,它們形成一個(gè)爬行空間或底層墻壁的一部分)
● 其他木構(gòu)件與墻骨間的恰當(dāng)釘合
沒有一棟建筑可以做到完全防震,但是良好的抗震合計(jì)會(huì)將結(jié)構(gòu)損壞減少到最低限度,最重要的是,它會(huì)在大地震發(fā)生時(shí)保護(hù)居住者的生命。最佳抗震效果的取得有賴于遵循現(xiàn)代房屋規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),在建造大型或復(fù)雜建筑物時(shí)需請專業(yè)結(jié)構(gòu)工程師幫助。