中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
地震專(zhuān)家認為：2000-2035年是全球強震爆發(fā)時(shí)期；特別是自2009年7月至今，近二年的時(shí)間全球7級以上的地震共發(fā)生三十幾次。我們應重視地震頻發(fā)、增強態(tài)勢。我國地震活動(dòng)呈現頻度高、強度大、分布廣、震源淺的特點(diǎn)。大陸地區百分之九十五的地震震源深度都在40公里以?xún)?，我們隔海相望的寶島臺灣亦如此。
我國是世界上自然災害(包括地質(zhì)災害)最嚴重的少數國家之一。時(shí)間較久、印象比較深刻的是唐山大地震，時(shí)間最近讓人最為悲傷的是汶川地震。比較而言，汶川地震的現場(chǎng)救援以及災后重建等方面，對玉樹(shù)地震來(lái)說(shuō)更有借鑒意義。吸收汶川地震的經(jīng)驗和教訓，防止汶川地震的某些悲劇在玉樹(shù)重演，是一項最基本的要求。對海峽兩岸的人們來(lái)說(shuō)也同樣是一個(gè)迫切的需要。
根據中國地震烈度表描述，9度烈度，磚木俱損；即行動(dòng)的人摔倒，房屋嚴重破壞－結構嚴重破壞，局部倒塌修復困難；牌坊，煙囪等崩塌，鐵軌彎曲；滑坡塌方常見(jiàn)。汶川地震速報的震級為里氏7．8級，后修訂為里氏8．0級。從速報的震級來(lái)看，玉樹(shù)地震7.1級低于汶川地震7．8級，按理說(shuō)地震造成的生命和財產(chǎn)損失相對要小。但由于玉樹(shù)強震發(fā)生時(shí)間關(guān)系，所以地震損失程度比較起來(lái)也有困難。汶川、玉樹(shù)大量倒塌的房屋建筑還是令人心碎。“第一時(shí)間”出手救援固然重要，可若能平時(shí)做好防震工作，相信震區情況一定好過(guò)當下。 玉樹(shù)建筑類(lèi)型多屬于土培房。這種房屋在倒塌時(shí)也許不會(huì )造成太多的死亡，但會(huì )造成數量驚人的傷者。城區多數建筑為土木結構，此類(lèi)結構抗震性能較差。而農房長(cháng)期以來(lái)幾乎不設防，普遍缺乏抗震設計，往往在地震面前“不堪一擊”。 但在海峽兩岸之間又有多少建筑能抗擊這樣的災害。
山崩地裂的傷痛，我們曾經(jīng)在汶川“5・12”大地震中體驗過(guò)，如今我們又要再次經(jīng)歷這種傷痛的折磨。盡管發(fā)生在玉樹(shù)的地震究竟給我們帶來(lái)多大創(chuàng )傷，目前還不得而知，但從已知的災情來(lái)判斷，這場(chǎng)地震注定是對中國政治經(jīng)濟社會(huì )民生又一次全方位的考驗。
從地震監測到地震救援再到災后重建，我們唯有借鑒以往經(jīng)驗，吸收以往教訓，才能不讓玉樹(shù)地震重復汶川的某些傷痛，減少抗震救災中的不當行為，讓更多生命獲得新生，使財產(chǎn)損失減到最小。我們要意識到，每一次包括地震在內的自然災害過(guò)后，其實(shí)我們還可以做得更好。正是因為我們做得不夠好，所以總有遺憾，但愿我們能吸取以往教訓，不再重復過(guò)去的遺憾。它山之石可以攻玉，
加強地震知識的宣傳和普及，科學(xué)應對地震防災是一個(gè)擺在我們面前的緊迫課題。
1. 就建筑結構來(lái)講，21世紀是金屬結構的世紀；
這一點(diǎn)從發(fā)達國家和地區的建筑結構就可以看出， 鋼結構建筑已經(jīng)成為城市的主要建筑，特別是高層建筑和大型公共建筑，鋼結構建筑達到50％以上，國內目前還不到20%。在美國，鋼結構在兩層樓以下的非居住建筑市場(chǎng)已經(jīng)達到70％以上，而國內目前的比例還不到30%，居住性鋼結構建筑更是不到5%。金屬結構以其耐用性、實(shí)用性、經(jīng)濟性、環(huán)保性已經(jīng)獲得建筑界的認同。無(wú)論是大型的工礦橋梁、公用廠(chǎng)房，還是各種客運站和航站樓、電視塔、劇院、體育場(chǎng)、展覽館，包括涉及的大型寫(xiě)字樓、會(huì )展中心、大型的賓館、住宅都在積極發(fā)展鋼結構。
國家建筑鋼結構的用鋼政策：20世紀七十年代前是節約用鋼，八十年代是合理用鋼，九十年代后是鼓勵、積極用鋼；這也是社會(huì )發(fā)展進(jìn)步的趨勢和要求。1998年建設部發(fā)布《關(guān)于建筑業(yè)進(jìn)行推廣應用十項新技術(shù)的通知》第五條就是推廣使用鋼結構技術(shù)；國務(wù)院1999年72號文件提出發(fā)展鋼結構住宅、擴大鋼結構住宅的市場(chǎng)占有量；2002年建設部發(fā)布《鋼結構產(chǎn)業(yè)化技術(shù)原則》、《鋼結構住宅建筑產(chǎn)業(yè)化導則》；2004年出臺了《鋼結構住宅設計規程》；在《國家建筑鋼結構產(chǎn)業(yè)“十五”計劃和2010年發(fā)展規劃綱要》提出在“十五”期間，建筑行業(yè)的先進(jìn)生產(chǎn)力就在鋼結構，建筑鋼結構行業(yè)要作為國家發(fā)展的重點(diǎn)，2010年建筑鋼結構用鋼量要達到1500萬(wàn)噸，這是相當于80年代初全國鋼產(chǎn)量3000萬(wàn)噸的一半用在建筑上。
在四川汶川地震中，眾多建筑物受了很大的損害，而綿陽(yáng)鋼結構的九洲體育館安然無(wú)恙，成了當時(shí)的抗震救災指揮部、屁護災民的“諾亞方舟”。到現在，這個(gè)建筑依然完好。說(shuō)明鋼結構具備抗擊各種災害的能力，不光是地震，還包括臺風(fēng)、暴雨和其他各種自然災害。
臺灣1999年9.21大地震，震源深度8千米，里氏震級達7.6。從地震過(guò)程中看，很明顯鋼結構建筑優(yōu)于鋼筋砼建筑，就地震破壞情況來(lái)說(shuō)，高層鋼筋砼建筑優(yōu)于底層鋼筋砼建筑。一般的多層住宅，地震后就全部塌為平地，而高層住宅只是傾斜，甚至一層，二層樓進(jìn)到地下，三層樓以上還豎立在那里。臺灣近幾年高層鋼結構建筑發(fā)展很多，包括臺北101大樓、東帝士國際廣場(chǎng)等等。
2.對建筑鋼結構的四個(gè)方面認識：
⑴節能的，節約資源；鋼結構房屋有效面積大，一般混凝土結構使用面積只是建筑面積的70％左右，鋼結構建筑可達80％～85％。
⑵環(huán)保的，可再生的，不會(huì )產(chǎn)生大量建筑垃圾；如水泥、木材、瓷磚等等，鋼材是可回收，再利用的； 明確地說(shuō)屬于現今低碳經(jīng)濟的范疇。
⑶科技含量高的，屬于技術(shù)密集型的；2008奧運會(huì )所展現的鳥(niǎo)巢、水立方、北京新機場(chǎng)航站樓、國家大劇院等一大批鋼結構工程就是鋼結構產(chǎn)業(yè)高科技水平的體現，已經(jīng)引起全世界的關(guān)注。
⑷穩定的結構工程，有比較好的抗災性能；比如抗地震、臺風(fēng)、暴雨、冰雹等的自然災害。
3.鋼結構關(guān)節軸承節點(diǎn)技術(shù)
無(wú)論是建筑工程，還是橋梁支座，節點(diǎn)在整體結構中均起到連接構件和傳遞荷載的作用，其重要性不言而喻。傳統的節點(diǎn)形式分為剛接（能夠傳遞彎矩并能使得連接于同一節點(diǎn)的桿件間的相對角度保持不變）、鉸接（不能傳遞彎矩，連接于同一節點(diǎn)的桿件間的相對角度變化與彎矩無(wú)關(guān)）、半剛接（介于剛接與鉸接之間）。隨著(zhù)各種新型結構體系的不斷涌現，結構的連接形式日益多樣化，要求有些節點(diǎn)需具備空間轉動(dòng)和傳力的特性。節點(diǎn)作為空間結構的重要傳力部件，其自身的力學(xué)性能以及其傳力、變形性能與整體結構分析模型的一致性是確?？臻g結構安全、適用的重要基礎。
傳統的銷(xiāo)軸式鉸節點(diǎn)在一個(gè)方向可以隨意轉動(dòng)，在其它方向則無(wú)法轉動(dòng)。對于受力復雜的空間結構體系，支座位置出現兩向的轉動(dòng)，若采用單向轉動(dòng)的節點(diǎn)，則另一方向由于耳板與銷(xiāo)軸的約束難以轉動(dòng)將會(huì )產(chǎn)生較大的應力，嚴重時(shí)將危及結構安全。
LS創(chuàng )新性地引入承載性能優(yōu)良、運轉安全性高、使用壽命長(cháng)的關(guān)節軸承節點(diǎn)技術(shù)，以關(guān)節軸承為轉動(dòng)核心，真正實(shí)現空間三向受力和鉸接連接性能。LS關(guān)節軸承節點(diǎn)依不同的受力方式與性能結構特點(diǎn)分為：向心關(guān)節軸承節點(diǎn)、推力關(guān)節軸承節點(diǎn)、角接觸關(guān)節軸承節點(diǎn)及桿端關(guān)節軸承節點(diǎn)。節點(diǎn)性能優(yōu)良，能幫您解決復雜空間結構節點(diǎn)難題，同時(shí)使建筑的用鋼量更少，成本更低。特別適用于建筑工程與橋梁支座領(lǐng)域，可以滿(mǎn)足不同工程的不同要求，如承受壓力、拔力、X、Y方向不同組合的剪力、位移量、轉角量、精度、各種惡劣環(huán)境等。由于每項工程結構受力與環(huán)境特點(diǎn)不一，故節點(diǎn)均需作針對性的設計，以滿(mǎn)足空間轉動(dòng)和傳力要求，從而避免彎矩分量存在所誘致的節點(diǎn)和結構破壞。
⑴ 臺北101（Taipei 101），又稱(chēng)臺北101大樓，由建筑師李祖原設計，KTRT團隊建造。根據高樓與都市住宅委員會(huì )的四分類(lèi)建筑物高度判斷法，臺北101曾在其中三項標準中成為全世界之最，曾經(jīng)保持著(zhù)“含塔尖最高建筑結構建筑物”(509米)的世界紀錄。
臺北101大樓內設置了“調諧質(zhì)塊阻尼器”，是在88至92樓掛置一個(gè)重達660公噸的巨大鋼球，利用擺動(dòng)來(lái)減緩建筑物的晃動(dòng)幅度。這也是全世界唯一開(kāi)放游客觀(guān)賞的巨型阻尼器，更是目前全球最大之阻尼器。防震措施方面，臺北101采用新式的“巨型結構”，在大樓的四個(gè)外側分別各有兩支巨柱，共八支巨柱，每支截面長(cháng)3米、寬2.4米，自地下5樓貫通至地上90樓，柱內灌入高密度混凝土，外以鋼板包覆。
⑵廣州新電視塔
于2009年九月建成，包括發(fā)射天線(xiàn)在內，廣州新電視塔高達610米，已成為目前世界第一高塔。入選中國世界紀錄協(xié)會(huì )世界最高塔。
作為地標建筑，新電視塔的建筑景觀(guān)總體效果，注重整體結構美、通透感和由外筒鋼立柱、斜撐、圓環(huán)所交織產(chǎn)生的肌理美?；疑容^溫和，“色彩上層層深入，淺灰色的立柱、斜撐，中灰色的圓環(huán)，最后是深灰色的核心筒，色彩由淺入深，具有比較強的層次感，白天可令塔身產(chǎn)生挺拔高聳和晶瑩剔透的視覺(jué)美感。
還可展現出動(dòng)人的“空中交響樂(lè )”：46環(huán)LED燈帶，環(huán)環(huán)向上畫(huà)出“纖纖細腰”美態(tài)；斜撐如五彩流云，七彩變化如幻如夢(mèng)；斜撐與圓環(huán)的交匯點(diǎn)，繁星閃爍。
可抗8級地震 廣州新電視塔全部采用高強鋼，總重不到5萬(wàn)噸，外筒大約3萬(wàn)噸。“如何令這根細細的筷子擺得穩”，高空作業(yè)、三維精度控制和抗震性能成為世界級施工技術(shù)三大難題。為此，建設部門(mén)列出30多個(gè)科研專(zhuān)題，由于廣州夏季臺風(fēng)頻繁，電視塔纖細高聳，很容易受到臺風(fēng)影響。新電視塔采用特一級的抗震設計，即使遇到百年一遇的大風(fēng)和8級地震，也可保高塔安然無(wú)恙。
該塔的樓層梁與外筒鋼柱連接處沒(méi)有樓板，該節點(diǎn)承受面內、面外的剪力，且需要較大的轉動(dòng)能力，由福建（漳州）龍溪軸承集團股份有限公司 LS品牌 配套的內嵌不銹鋼向心關(guān)節軸承的萬(wàn)向鉸節點(diǎn)，能滿(mǎn)足各節點(diǎn)受力特點(diǎn)及轉動(dòng)能力要求。
LS創(chuàng )新性地引入承載性能優(yōu)良，運轉安全性高，使用壽命長(cháng)的關(guān)節軸承節點(diǎn)技術(shù)，其自動(dòng)調心為核心，真正實(shí)現空間三向受力和鉸接連接性能，使建筑結構受力得到平衡，并可相應地減小部分梁柱口徑而節約了鋼材；同時(shí)可明顯提高建筑的抗震能力、抗強風(fēng)（臺風(fēng)）及大溫差等各種惡劣的自然環(huán)境。LS鋼結構節點(diǎn)關(guān)節軸承通過(guò)國家重點(diǎn)實(shí)驗室—同濟大學(xué)鋼結構研究室的驗證；以及在上海浦東機場(chǎng)T2航站樓、廣州新圖書(shū)館、杭州江東大橋、西安火車(chē)北站、昆明新機場(chǎng)、青島海灣大橋、大連國家會(huì )議中心、深圳機場(chǎng)T3航站樓等重點(diǎn)工程的推廣使用。
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