日本五重塔避震原理?

蒋镇阳蒋镇阳最佳答案最佳答案

看到这个问题,我又把去年做的研究重新翻出来看了遍(不要吐槽我懒)。。。 我去年研究了日本的五重尖塔和钟楼、意大利的比萨斜塔、巴黎的埃菲尔铁塔和北京的朝阳门桥。 发现这些建筑都有类似的避震设计—— 就是在底层或底层以上增加数级平台,使建筑的重心有所提升,这样即使在底层发生倒塌,也不会对上层造成太大的影响。

我在研究过程中提出了一种新的模型来解释这一现象——“剪力墙模型” 首先我们来看在地震中受力较好的五重尖塔 它就像一座“塔架”,下宽上窄,非常稳固。 我们把一层的楼面模拟成受弯构件,把它支承在几根立柱之上,就可以看出它的受力特性。 在竖向荷载作用下(即地震作用),下部结构首先变形,由于重力的作用,底部越重的部位,产生的位移也越大。 但是因为增加了几层平台,这种向上变形的趋势就被削弱了。即使最底层发生倒塌,也会因为被几层平台分隔而不会导致整个建筑垮塌。

再看比萨斜塔 虽然形状不同,但比萨斜塔也有类似五重尖塔的若干层平台。在地震作用下,它同样会发生倾斜,但是由于有多道防线,使建筑最终只发生了轻微破坏。 接着我们来看看另一座著名的塔——法国的埃菲尔铁塔。

可以看到,埃菲尔铁塔也是一层一构造,在各层之间建有平台和通道,使得建筑的抗震能力得到了很大的提高——在1995年阪神大地震中,它遭受的严重破坏只是表面的金属装饰。 最后来看看我国北京的朝阳门桥。虽然是一座现代建筑,但它也采用了类似于古罗马圆屋顶的设计方式——在结构中部增建若干层框架,增加了结构的抗侧刚度和整体性。因此在1976年的唐山大地震中,仅有一层砖块掉落。

无论是古代还是现代的建筑,只要在结构设计上重视侧向刚度(包括承重结构和围护结构的刚度)以及上下部结构的连接,就能大大减小地震造成的损失。

许珺娅许珺娅优质答主

地震发生时,建筑物是向各个方向的地震波同时传播的,因此不可能单纯靠增加结构的高度来起到更好的减震效果; 其次,建筑物的减震功能除了与自身结构强度、质量有关外,还有赖于建筑的周围环境。比如在一个空旷的地方建一栋50层的大厦,和把大厦建在密集的住宅区里相比,同样强度的地震作用下,其产生的破坏力是有较大区别的。 最后,在设计上采用合理的结构体系也是有很大意义的。如日本在建筑上普遍应用的都是钢框架结构的框架-剪力墙结构形式(或称之为框-筒结构和框支结构)。而我国现在的很多工程中却出现了大量的钢板剪力墙结构或是钢板框架结构等。这是为什么呢?原因是我国的建筑工程大量采用了填充墙作为围护结构并以此形成了“大间距”的户型设计。而在这种空间布置下进行结构设计和施工,使得整个建筑结构本身变得非常脆弱——由于受到竖向构件的数量限制,往往不得不提高剪力墙的水平刚度以形成抗侧移能力,但这样又会导致墙体厚度加大,进而引起建筑空间的浪费。在这种情况下,如果采用轻质隔墙(砌块)代替传统的墙体材料,就能达到减轻结构自重,节约钢材和混凝土的目的了。所以,这就是我国的建筑界提倡用新型环保的建筑材料和先进的结构理念建设绿色节能型建筑的原因所在!

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