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地震模擬測試為建筑物保駕護航

作者：鋼結構網    
時間：2009-12-23 10:02:46 [收藏]

    工程界流傳著一句話：殺人的不是地震，而是倒塌的房屋，房屋的抗震性至關重要。最近，美國工程研究人員對一座三層樓預制混凝土建筑物進行的為期3個月的地震響應模擬測試已完成，現在正對結果進行統計核查，以便將來應用于全美范圍內的建筑設計規范的制定。

    該研究項目由加州大學圣迭戈分校和亞利桑納州立大學和里海大學合作完成。這個建筑物重達100萬磅，是迄今為止美國進行地震測試最重的建筑物，被置于振動臺上。振動臺提供了一系列高達里氏8.0級地震的振動，測試在距圣迭戈分校的雅各布工程學院Englekirk結構工程中心進行。
    研究人員也測試了使用預制混凝土的停車場、大學宿舍、賓館、體育場、監獄和辦公樓等建筑物的地震響應，研究人員試圖找到改進預制混凝土建筑物連接狀況的方法。通常，預制混凝土被一塊塊建造，接著被組合在一起搭建成建筑物。這種建造方式省時省錢，增加了建筑物的耐用性和持久性。項目負責人之一、亞利桑納州立大學工程教授羅伯特?弗萊希曼說：“使用提前做好的預制板裝配混凝土結構當然有顯著的建筑優勢，但是多塊預制板結合在一起，其邊緣相互連接，這是地震中建筑物容易出現問題的軟肋。”研究人員正為將這些混凝土更有效地黏合而努力。1994年美國洛杉磯北嶺地震中，9個停車庫的倒塌就是由預制板坍塌造成的。預制板的另外一個問題是，預制建筑的地震規范是20年前制定的。
    據悉，美國預制與預應力混凝土協會5月份啟動了一項競賽，就是為這類預制建筑設計更好的樓板。測試期間，研究人員模擬了美國不同區域的地震情況，包括加州的伯克利、田納西州的諾克斯維爾、華盛頓州的西雅圖。弗萊希曼說：“我們從地勢較低的地震城市到地勢較高的地震城市逐一進行測試，而且，逐次給建筑物加大震動的強度。”測試之前，研究人員使用計算機模擬設計該三層樓建筑物，以及決定傳感器被置于何處。傳感器記錄的數據用來測量建筑物上發生的一些物理現象，比如搖晃造成的移動、扭曲等，收集來的數據也將用于解釋建筑物在搖晃過程中以及搖晃后的行為，使用傳感器以及計算機模擬有助于降低未來地震測試的費用。弗萊希曼說：“我們現在僅能在這個建筑物上進行物理實驗，但是，如果我們能證明，我們的模型能正確捕捉到重要的響應，我們就能在一年內進行幾百個地震模擬測試，只需要一個本科生，一個運行速度快的計算機以及一套軟件，合計才5萬美元，大大低于這類測試的費用。”該測試耗資230萬美元，價值900萬美元的Englekirk搖晃臺是15個地震測試工具之一，該搖晃臺是美國最大的、也是世界上唯一的戶外搖晃臺。隨后的幾年內，研究人員會將根據這次的研究結果，制定出美國的建筑規范。
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