十種建筑抗震技術，你知道幾種？（下）
上次我們介紹了十種抗震技術的前五種，其中你知道的抗震技術有幾種呢？你是否對抗震技術有了更進一步的了解呢？如果沒有，那請接著來看剩下的五種抗震技術，相信看完這些，你會對抗震技術有更深刻的了解。
六、地震波“隱形衣”
地震不是簡單的地面來回震動，它沒你想象的那么簡單。震源發(fā)出地震波，具體體現(xiàn)為地表以下內部傳遞的實體波，和更復雜的、多種波型經過多次折反射在地表傳遞的表面波。地震波，和光波一樣，都是一種波。人們總是憧憬著隱形衣的問世，光可以直接穿過這種材質，不會讓掩蓋在材質后面的人或物顯現(xiàn)出來(可以參考《碟中諜4》里伊森·亨特和他的伙伴班吉在克林姆林宮地下室通道里曾經使用過的“障眼幕布”，雖然實現(xiàn)原理不同，不過效果差不多)。然而這種材質的物料，從組成的粒子大小和例子的排列結構上都十分特殊，以至于現(xiàn)實生活中非常難以實現(xiàn)……所幸，地震波相比光波來說，因為頻率、波長等參數的關系，想要實現(xiàn)“隱形”更容易一些，更何況隱形根本不需要那么嚴格，只需要將地震波偏振到其他方向，即可讓“隱形衣”所保護的建筑免受地震波的波及。
2013年一次試驗中，法國科學家在5米深的地下用點陣的方式排布了一系列直徑0.3米左右的高強度塑料材質的圓柱。從地表下傳來的地震波的動能，在進入之后被鎖定在了這個結構當中，然后被平移到了結構的外側，從而有效降低了結構上方的建筑物所接受到的動能。然而，一種型號的“隱形衣”往往只對特定頻率的地震波有效，而真實情況中的地震波往往是多種多樣的。前面提到的表面波才是造成傷亡的zui大原因，而這種結構對表面波幾乎沒有效果;更何況這種結構本身就很脆弱，在對抗大地震時自身也脆弱的不堪一擊……但，有效果總比沒效果好，對吧?
七、形狀記憶合金
建筑當中主要采用兩種材料：(鋼筋)混凝土和鋼鐵，因為他們的堅固性較高。但是，抗擊地震不僅需要堅固性，還需要耐受力。耐受力高的材質在地震發(fā)生時可以產生形變而吸收地震的動能，同時將動能轉化為其他形式的能量。而一旦動能太過強大，材質的形變程度超過其可耐受的程度，就會直接斷裂、破碎。人類社會zui早使用*為粘土結構建造房屋，后來他們不滿足于簡單的粘土結構，開始使用木頭;還不滿意，有了磚木混合;還不滿意，有了混凝土;依然不滿意，有了鋼筋混凝土;仍然不滿意，有了純鋼架結構。但即便是zui為堅固的鋼架結構依然會有耐受力不足的情況。于是，材料科學家和建筑工程師開始考慮使用一種更為強大的材質：形狀記憶合金(Shape Memory Alloys)。由鎳和鈦組成的鎳鈦記憶合金可以比現(xiàn)有的建筑用鋼在彈性上提升30%的水平。當一次足夠災難性的地震發(fā)生，連鋼架都因為強大的動能被撕裂的時候，形狀記憶合金和鋼筋混凝土建成的建筑物依然堅挺。這種合金在被人們形象地成為“智能合金”。
它就像你的記憶枕一樣，可以在你躺下的時候用zui合適的姿勢承受腦袋的質量，在你起床的時候回復原來的形狀。形狀記憶合金用在建筑上并不一定能回復到100%原模原樣，但至少建筑里的人沒事，財產受到的影響不大，足夠偉大了。矯過牙嗎?鎳鈦記憶合金就是你鋼牙里的那條金屬線。
八、碳纖維加固改造
在尼泊爾大地震中，人員傷亡和財產損失是一方面，許多歷史遺產建筑遭受的損失更是無法估量。保護這些年久失修的古建筑，提升其抗震性，可能遠比修建新的抗震建筑在過去重要，然而尼泊爾過去沒有把握住這樣的機會。警鐘已經敲響，我們該怎樣提升這些在建設過程中沒有考慮抗震性能的建筑?工程師們用碳纖維和尼龍、聚酯、乙烯基質等化纖材質的線纜繳合在一起，捆綁在建筑物的承重結構上，比如橋梁的橋墩，建筑物的承重墻，從而用較低的成本實現(xiàn)對非抗震結構建筑物的抗震加固改造。 這種方式叫做FRP——Fiber-Reinforced Plastic wrap。研究顯示，經過這種方式進行多次加固的建筑物抗震能力能夠獲得20-40%的提升。
九、生物材質
蜘蛛和海蠣子，給材料科學家和建筑工程師帶來了新的靈感。在單位粗細和數量上對比，蜘蛛絲比鋼鐵還要堅韌。然而材料科學家們發(fā)現(xiàn)蜘蛛絲擁有一種特別有趣的、“非線性”的堅韌表現(xiàn)：當被拽壓變形時，蜘蛛絲的韌度先提升;當力度到達一定程度時，蜘蛛絲開始變得柔軟以應對形變;力度繼續(xù)提高，蜘蛛絲又開始變得堅韌——很顯然，彼得·帕克充分利用了這一點。
生物學家們還發(fā)現(xiàn)了海中的一些有殼軟體動物和他們的殼相連的那段部分(對，就是我們經常吃的瑤柱)在堅固和柔軟之間的配比*為合適——大約為4：1。這種配比使得這些貝殼類生物在面對海上的風浪時得以存活。
十、紙板
相對較復雜的多層紙板結構*為堅固——這其實并不需要科學家去研究，把你家買電器產品留下的紙板箱多折幾層就能發(fā)現(xiàn)了。
日本建筑師有坂茂將紙板卷成筒，刷上用作密封、粘合和防水保溫的有機高分子材料聚氨酯，當做建筑物的主要框架材料。2011年2月新西蘭百年大教堂因地震倒塌，奪走了近200條人命?，F(xiàn)在，原址上拔地而起的新大教堂就是用上面描述的這種紙板筒結構，加上加固用的木梁建成的。紙板結構非常堅固，兼具彈性，質量*輕。用這種材質結構建造的建筑，抗震性能較好;一旦倒塌，也比傳統(tǒng)的混凝土/鋼架結構建筑對人員和財產造成的損害小到不知道哪兒去了……
標簽
聯(lián)系正創(chuàng)Contact us
服務熱線：0510-83898333
手機：138-6180-1880
QQ：1031636200
地址：無錫市惠山區(qū)玉祁鎮(zhèn)武玉路蓉新村
蘇公網安備32020602002215