木结构建筑,最抗震的建筑形式!

众所周知,地震是一种常见的自然现象,世界上每年发生地震要达一百万次以上,只是大部分都比较轻微,人们不易察觉。大多数地震时由于地壳的相互挤压,断裂或滑动所造成。所以地震活动大都集中在板块和板块之间的边缘地带。由于产生地震的过程及其复杂,且强震发生是一个极小概率事件,地震预测是一个世界性的难题,迄今为止世界上没有国家能够成功预测地震的发生。

.为了防止突如其来的地震给人类生活造成的破坏,在一些地震多发国家和地区,往往都采用了一种抗震性能极好的建筑形式---现代木结构建筑体系。

在2014年,荷兰DeNieuweKerk博物馆就与中国南京博物馆合作,按照1300的比例在荷兰阿姆斯特丹用3打印技术建造了中国北京故宫的比例模型。这个模型被搬到一个振动台实验室里,经历了近乎十级强度的地震依然屹立不倒。

其实传统中国梁柱式木结构的抗震原理很简单:

一个是轻质,一个是柔性结构。这和现代木结构的抗震原理不谋而合。

木结构的这些特点保证了其良好的抗震性能:

1.高强度/质量比一方面可以抵抗较大的地震力,另一方面可以减小地基传到上部结构的地震力;

2.木材的柔韧性明显优于其它混凝土、砖石材料,专业术语可以称为粘弹性材料,能够耗散更多的地震能量;

3.木结构具有多重传力体系,合理的设计可以形成多重抗震体系,增强结构承受地震破坏和消散地震能量的能力;

4.木结构传统的卯榫连接方式,近似于铰接,允许构建产生转动,进而耗散地震能量;

5.另外,我国古代大型建筑上厚重的屋顶与柱子连接用斗拱,斗拱是一种最合理的受力形式,合理的设计可以使剪力非常小,甚至为0。木结构的斗拱通常采用一连串的相互卯套的凹凸木块,不用钉子,每一块都是可以活动的,增强了结构的抗震能力。

我国的传统住宅,大多是砖木结构,建造时先立木柱架,然后架梁盖屋顶,再砌墙。墙体用砖或泥土,这是围护体或隔墙,不承受重量,所以中国的谚语中有“墙倒柱不倒”、“房塌屋不塌”的说法,说的就是中国传统木结构的特点。

木结构建筑优点:

1.木材强度高而质量轻——高强度/质量比是木结构的一项优势;

2.木材具有良好的韧性;

3.木材是一种环保材料,不会释放对人体有害的气体,天然纹理,美观大方;

4.木框架结构有许多杆件和钉节点,因此木结构有多重传力路径;

5.木结构建筑中的节点可以有效地耗散地震所产生的能量;

6.木结构建造周期短,耐久性好。

另外木结构建筑在发生地震时能够有效的降低人员伤亡,便于住在里面的人员逃生,其重量轻的特性也利于后续的救援工作开展。许多因素使木框架结构的建筑性能在地震破坏力表现良好,这也使得这种建筑甚至能够抗击由飓风,龙卷风和台风产生的侧面荷载。

因此在地震多发国家,木结构依然是低层建筑最为主流的建造形式。

全世界最近的地震研究表明,现代木结构建筑比任何形式的建筑的抗震能力都要好。木结构的房屋提供了最基本的抗震元素,过去的地震经验皆被用于抗震材料的改进和实践当中。

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