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日本、加州这些地震高发区域比较常见
我们可能小时候学过,三角形稳定,但没有四角形。

例如,用木棒钉长方形,用力按下,变成平行的四边形。但是,用木棒钉三角形的话,很难变形。

但遗憾的是,我们家的立面大多是长方形的,方形的小箱子,但我们明显不想轻轻推动我们家,或者随便地震就变成平行的四边形,发生了崩溃事故。

怎么办?

还是用木条的例子。就像我用木条钉四边形的框架一样。如何使这个框架更结实,不易变形?

3种常见方法:

1、在框架的角部加固小木棒,使木棒与木棒之间的角保持90度,框架很难平行。

2、在这幅画的背面钉上x形的木棒,或者人字形、v字形、k字形的木棒,四角形变成多个三角形的组合,画也很难变形。

3、在框架的四根木条之间镶上结实的板,板很难变形,所以框架被里面的板支撑,不会轻易变形。

在实际结构工程中,第一种叫做框架momentframe,第二种叫做带支撑的框架bracedframe,第三种叫做带框架的框架-剪力墙。

对于第一种框架来说,关键的部位就是梁和柱相交的节点区域,也就是相当于我们上面木条画框里角部的加固小木条。简单说,地震的时候,节点区域是真正的耗能区域。

对于第二种带支撑的框架来说,按照耗能部位的不同,其实又可以分成好几类。

如此类CBF,即中心支撑,一般支撑本身是能源消耗部件,地震能源主要由斜支撑的拉伸和压力屈服消耗。

另一个EBF,即偏心支持,看起来和中心支持一样,但实际上能源消耗部分完全不同,设计考虑也不同。主要能耗部分集中在特殊设计的能耗梁段。

当然,这个支撑的框架有追加的能源消耗和限制机构,有液压和橡胶减震器,也有形状记忆合金这样的智能材料,也有积极应对的液压千斤顶的可能性。

当然,以上我画的是非常夸张的示意图,现实中的变形当然比这个小得多。现实中是什么样的?

这是地震中变形的CBF支持。中间区域并不是由于油漆磨损,钢梁变形过大,超过了油漆层的变形能力,因此油漆在地震中脱落,显示出明显的变形区域。

这是地震变形的CBFCBF,是一个由X形支撑的。显然可以看到这个x形支撑原来的位置,也就是装饰层中的x形凹槽。

这是地震后的EBF偏心支持。同样,可以看到中间能源消耗梁段的油漆掉落。

实际上,有支撑的框架是高效的抗震系统,特别适合现有住宅的抗震强化,后期的设置比较方便。因此,在日本和加利福尼亚地震多发的地区很常见。

举个例子,这是日本东北大学化学系教育大楼:

这座教育大楼在2011年矩震级达到9.1级的东日本大地震中没有损伤。

即使是以轻灵闻名的妹岛老师的作品,也需要支持的地方。我个人认为这才是好建筑师。