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轻型木结构建筑为什么可以抗震?

发布时间:2014-05-12

  汶川地震周年纪念前夕,四川雅安又发生了一次摧毁性的地震,许多建筑倒塌。这次意想不到的自然灾害又将建筑物抗震安全的话题推到了风口浪尖。许多人开始自问:到底哪些因素是影响建筑物抗震性能的呢?从结构设计的角度来看,建筑结构的重量、阻尼、强度、刚度、延性和整体性都是决定建筑物地震反应的因素。地震是一种自然现象,当发生地震时,地面运动决定了其本身的加速度、速度和位移,但是上述结构自身的特性就像一个“转换器”,在各种因素的共同作用下,可以改变地面上建筑物的地震反应,也就是说在同一场地震中,相同的地面运动,不同的建筑结构有不同的地震反应,有的建筑物经过大震依然可用,但有的建筑物已然成为废墟。我们说,根据建设场地地质条件的特征和地震的特点,通过调整“转换器”中各种影响因素的大小,进行合理的设计,是可以做到建筑物大震不倒的设防要求的。
  说到木结构,我们不得不提一下中国传统的木结构。木结构在中国的使用和建造有着非常悠久的历史和丰富的经验,其中隼卯连接是传统木结构最典型的连接方法,隼卯节点不用铁钉,不用钢销,通过能工巧匠的刻凿,就能将梁和柱牢固的连接在一起。举个身边的例子来说,就是普通的木椅,其各个构件之间均采用隼卯连接,使用时间久了或使用不当时,木椅节点会松动,当你用手去摇动木椅时,虽然会有明显的变形,但木椅不会散架破坏。其实这其中蕴含了一个非常重要的抗震思想,就是“以柔克刚”。通过结构在允许范围内的变形和错动来消耗地震的能量,这样就能保证结构的整体安全。
  轻型木结构是一种采用小断面规格木材通过钉和金属连接件连接固定建造而成的建筑物。木材本身就具有弹性,在外力作用下有一定的变形和恢复能力;而钉节点和金属连接件节点和我们传统木结构中的隼卯节点可谓异曲同工,都具有一定的变形能力,这样轻型木结构就形成了一个柔性结构。轻型木结构有三大特点,首先,结构自重轻,木材的重量仅为混凝土重量的1/4到1/5,相同体量的建筑物,结构自重越小受到的地震作用也越小,所以轻质的木结构受到的地震作用比较小;其次,轻型木结构采用规格材做墙体骨柱,定向刨花板或胶合板等结构性能稳定的板材做覆面板,形成具有良好抗侧能力的木剪力墙,这也是结构主要的抗侧力构件;最后,小断面密布的轻型木结构是柔性结构,有很大的结构冗余度以及一定范围内的变形能力,结构可以通过自身的变形来消耗能量,提高整体安全性。当发生地震时,在三大特点的共同作用下,轻型木结构体现出良好的“以柔克刚”的抗震性能。

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