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木结构抗震简析

16/07/20

引言

世界上每年发生地震达一百万次以上,但大多数比较轻微,人们不易察觉。虽然地震在任何地方都可能发生,但有些地方发生强烈地震的可能性特别大。世界上每年都有很多人死于地震,其中相当多的人是因为建筑物的毁坏而丧生的。然而近年来北美死于地震的人数相对较少,这应当归功于北美的建筑实践,其中包括在房屋中广泛采用木框架结构。

1964年发生在美国阿拉斯加州威廉王子湾(Prince William Sound) 的大地震,是北美有史以来最强烈的地震之一。尽管震级极高,死亡人数相对较较少,只有131人丧生于这次里氏8.4级的地震,并且其中的122人是死于地震引起的海啸。而相比之下,1999年发生在土耳其的里氏7.4级的地震却夺去了15,000人的生命。

阿拉斯加大学地球物理研究所对1964年地震中的地死亡率有如下的解释:

“该次地震中有131人死亡,其中在阿拉斯加州有115人,在俄勒冈州和加州有16人死亡。强震所造成的低死亡率主要是因为当地人口密度地,地震发生的时间较好(当天是假日),以及多数房屋所使用的建筑材料是木材。”

在美国加州,公立学校的建筑总面积超过4亿平方英尺,其中80% 为木框架建筑。在1994年北岭(Northridge)地震中校园建筑遭毁怀的情况可概述如下:    

“考虑到受地震影响的学校数量之多,可以合理的认为这些设施的绝大多分在地震中保存良好。那些造成学校关闭的地震破坏绝大部分为非结构性损坏,或即使是结构性损坏仍可修复,并不构成生命威胁。如此良好的抗震性能其实是在人们的意料之中的,因为很多校舍都是低层木框架结构。无论建造的年代远近,这种结构都具有很好的抗震性能。”

加州政府服务部于2002年完成了对校舍的法定清点和抗震评估。建于1933年至1979年7月1日间的钢材、混凝土、配筋砌体或混合材料结构校舍被要求进行评估,而年代更久的木结构建筑则因“一贯出众的抗震性能”可免于评估。

以上对木框架建筑良好抗震性能的认可,是建立在对木结构建筑体系特性的一系列研究及证明之上的。

1. 典型的木框架房屋有面板和饰面装钉在大量的搁栅、墙骨柱之上。从而为地震力提供了附加的转力路径。这类房屋具有无数的小连接点,而非少数的几个关键的连接点。因此,一旦连接点超载,其超载部分可由相邻的连接点分担。

2. 木材具有较高的强度重量比,因而木结构一般比其它类型的结构重量轻。重量轻在地震中是一大优势。

3. 木框架体系采用钉接节点,因而使结构体系有很好的柔性,因此能够在地震中吸收和耗散能量。

4. 经工程设计建造的木框架建筑,其结构用面板(胶合板或定向刨花板)与墙骨柱、从而组成有效的抗侧向力的建筑组件。

这份房屋性能报告的目的在于提高人们对地震本身以及地木框架结构影响的认识。除个别情况之外,成千上万栋木框架房屋在强烈的地震中保护了居住者。传统的北美木框架住宅具备抗震的一些基本要素,而且木框架建筑本身也在不断演变。新型的木基建筑材料的引入、科研所带来的更好的细部设计、以及从过去地震中吸取的经验训为未来建造更优质的房屋提供了保证。

地震对木结构的影响 -- 地震时会发生什么

绝大多数地震都发生在构成地壳的各大板块之间的衔接地带。这些板块不断也移动,从而产生应力和变形。当应力大于地壳的强度时,就会产生突然的滑动,释放出能量,并在地表形成地震波。释放能量之处被称为“震源”,而震源正上方的地表点被称为“震中”。

震中所释放出的能量大小,通常用里氏震级(M)来衡量。4级的地震在震中附近能够明显地感觉到;5级、6级地震是中等强度地震,可能造成相当大的破坏;而7级、8级地震则通常对房屋和其它建筑物造成大面积的破坏,还可能引发山体滑坡及永久性的地面位移。

如果房屋恰好坐落在断层之上,就可能因地基破坏而造成毁坏。不稳定的山坡以及松软的沉积能导致基础破坏、房屋受损乃至倒塌。然而大部分房屋损坏,是由于震动发出的地震波所带来的地面运动而造成的。

地震运动达到一定程度就会撼动房屋。地震使基础运动,而惯性力却试图使房屋的上层保持原位。如果地面的移动非常缓慢,则建筑物能很容易随地面的运动而运动,然而,地震中伴随着急剧加快的地面运动。地震所产生的地震力大小区取决于建筑物的重量以及地面加速度。物体的重量愈大,从而产生的地震力也较大。同样,地面加速度愈高,对结构产生的应力也愈大。地震对每栋建筑的影响,因地面运动特征以及建筑结构特征不同而各不相同。

地震所造成的地面运动取决于多种因素:

-房屋距震中的距离,

-地震的强度,

-震源的深浅程度,

-场地土壤条件。

房屋对地震的响应取决于建筑物的大小及其刚度特征。具有很高地面峰值加速度的地震对木框架房屋构成最大的挑战。测量所得的地面加速度值一般以重力加速度(g=10m/s2)为单位来表示,震中的加速度最大。虽然人们常用里氏震级来描述地震的强度,但是某一给定区域的地面峰值加速度,却能更清楚地表明地震可能对木框架房屋造成的破坏。
木框架建筑对地震的反应

在北美,大多数建筑规范认可两类房屋设计和施工:1)经工程设计和建造的房屋,以及2)按照传统规则设计和建造的房屋

经工程设计的建筑,由工程师对整个结构体系进行设计,以便使建筑物能够抵御预计的外加荷载。传统建筑则是根据一套从传统建房经验中总结出来的规则来建造的,这些规则在不断的更新,以反映最新的科研成果和以往房屋的性能表现。建筑规范将传统建筑限于居住人数有限的小型房屋,而大型住宅及商业建筑则必须是经工程设计而建造的。

地震造成的地面运动将建筑物产生的侧向惯性力集中作用于建筑物中质量最大的部分,如屋盖和各层楼盖。屋盖和楼盖的侧向力应由墙体承受,且房屋的整个结构应适当的连接在基础之上。木框架建筑的以下各部分对于其抗震能力至为关键:

-与基础的锚固,

-墙体的强度及延性,

-水平楼盖、屋盖和天花板的强度及连续性,

-所有木框架构件的相互连接。

传统建筑一般对屋盖、墙体及楼盖的建造以及这些部分之间的连接做出了最低规定。为满足有关面板长度和覆板墙类型的最低规定,房屋的带撑墙之间的距离应满足一定的规则。对于地脚螺栓也有特别规定,以便将房体结构适当的连接在基础之上。

建筑物的建造标准通常都超过建筑规范中给定的最低要求。例如,墙体的面板通常都比所规定的最小厚度要厚,而且一般房屋内的带撑墙数量也超过对带撑墙的最低规定。

在工程设计时,要确定侧向传力路径,对传力路径上的每个构件都要进行设计及细部处理,一是以房屋能够承受预计的地震力。屋盖和楼盖应设计成剪刀墙。这些剪刀墙和楼(屋)盖横隔的设计要保证做到:

-结构性面板(定向刨花板或胶合板)具有足够的厚度,以抵抗预计的外力,

-具有足够的钉子,以便将面板承受的剪力转移到屋盖、楼盖或墙体的框架上,

-如有必要,在楼(屋)盖横隔和剪力墙的结构性面板边缘加上边挡,

-楼(屋)盖横隔及剪力墙周边的框架构件要足够坚固,并妥善接合,以抵抗预计的拉力和压力。

工程设计还要求传力路径上的所有构件之间要适当连接。因此,通常要求使用钉子或特殊连接锚板连接楼(屋)盖横隔和剪力墙,并用特殊系紧连接件将剪力墙角系紧、用附加锚栓将剪力墙连在基础之上。

虽然木框架房屋所具有的一些特性可以提高其在地震中的抗震性能,然而要想确保木框架房屋在地震中的安全性,仍应做到优质施工。以下是木框架建筑的一些特性:

强度和刚度:

地震产生的侧向力会使建筑物扭曲,使墙体变形(不再方正)。带撑墙或剪力墙在地震时提供关键的抗变性能力。用胶合板或定向刨花板为面板的墙体,在地震时具有极为有效的抗变力。在可能发生强震的地带,可使用较厚的结构面板,较多或较大的钉子,以增强墙体的刚度和抗变形能力。此外,研究和经验还表明,一些“非结构”构件也有助于增强建筑物的侧向抗力。例如,内墙饰面、隔墙以及多种外墙覆层,都有助于增强建筑物的侧向抗力。

延性:

砌体和混凝土等建筑材料需要经过严格的设计及细部处理,才能保证较好的抗震性能。与这些材料相比,木结构体系得天独厚, 具有较好的延性。延性是指建筑结构可屈伸、变形而不倒塌的能力。在经受地震这种突然荷载时,房屋具备一定的柔性是最为理想的,因为柔性可以允许房屋耗散部分能力。众多钉节点使木框架房屋具有十分有效的延性。

重量:

木框架建筑的重量较轻。使用绝热混凝土模板建造的混凝土墙差不多比一般木框架墙重七倍。由于地震力与结构的重量成正比,精心设计和施工的轻质木框架房屋便可在地震中有上佳表现。

冗余性:

传力路径众多的房屋一般被认为在结构上具有冗余性。它们在地震中可以提供额外的安全性。由沉重的框架支撑的建筑结构依靠较少的结构构件和连接。于是,设计或施工中的任何缺陷都可能导致相邻的传力路径超载。而典型的木框架建筑是由数以百计的结构构件和数以千计的钉节点连接构成的。这意味着,如果某一个传力路径受到破坏,它所承担的荷载可由邻近的构件或节点予以承担。

连接性:

覆有木基面板的墙体除了能抵抗地震力外,房屋的设计与施工还应能防止房体的滑动倾覆。无论是哪一种情况,都应将房屋适当地连接在基础之上。墙体、楼盖和屋盖框架的互相连接,使得房屋成为一个坚固的结构单元,这对于房屋在地震中保持完整是十分重要的。

木框架房屋在以往地震中的表现

北美住宅及其它建筑的抗震设计主要为了将人员伤亡降至最低程度,而木框架建筑一般能出色地满足上述要求。在加拿大,抗震设计的目标是防止房屋严重受损及人员死亡。加拿大国家建筑规范结构设计条文说明指出:

“按照这些规定(1995年加拿大国家建筑规范)涉及的建筑结构,应能抵御中等强度的地震不出现严重损坏,并能经受强烈地震而不倒塌。”

调查表明,木框架建筑在地震中造成的人员死亡极低(表1)。所调查地区中的大多数房屋都是按传统方法建造,而不是由工程师特别设计的。

在强烈地震中,绝大多数木框架房屋完好无损,有些不同程度的表面和结构损伤。有几栋本来就有明显结构缺陷的木框架房屋倒塌了。下一节将会对这些缺陷做一概述。

加州近年发生的三次大地震,为深入观察北美风格的木框架建筑在地震中的表现提供了机会。

1971年加州圣费尔南多地震(San Fernando Earthquake)

该次地震发生在洛杉矶北郊,大量的独户住宅以及医院和商业建筑受到影响。用无筋砌体与钢筋混土建造的医院和办公楼有的倒塌,有的受损程度严重而只能拆除。

表一:木框架建筑在地震中的表现


 

*16人因同一栋公寓楼倒塌而死。4人死于因地基破坏而导致山坡地房屋倒塌。

** 指地震灾区内北美风格的现代木框架房屋。

***数字来源于Rainer和Karacabeyli的报告。

大多数木框架房屋却表现出色,尤其是从保护生命安全的角度来看。圣费尔南多地区旧住宅的损坏情况从表面受损到部分坍塌,情况不一。受损严重的包括:房体滑离基础、管线空间的“矮墙” 坍塌、房屋附加结构单元(如门廊)倒塌以及砌体烟囱坍塌。底层有大面积开孔的一幢较新的两层公寓楼受到严重影响,这类公寓楼的底层一般都是车库。由于车库的一面墙体是敞开的,所以这类楼层便成为“软弱层”。

通过这次地震,人们认识到坚固的墙体与稳固的基础连接的重要性。建筑规范随后也作了相应的更新。

1989 年加州洛马普利塔地震(Loma Prieta Earthquake)

此次地震的地震中位于旧金山以南100公里处,但其影响在旧金山湾北岸也有所察觉。地震时为数不少经工程设计的建筑物坍塌,位于奥克兰德双层高速公路的倒塌造成49名驾车人士丧生。在震中地区,房屋遭受到了高达0.5g或更高的地面峰值加速度。除了刚好位于裂隙之上或底层墙体有大面积开孔的建筑外,震中地区的新房屋总体表现良好。

位于震中的一些旧房屋,因带撑墙不足、矮墙倒塌、房屋与基础连接不牢固等缺陷,受到了很大程度的破坏。由于底层停车场是无筋加固的软弱层,旧金山游艇码头区的一些旧的四层楼房屋受影响特别严重。

1994安加州北岭地震(Northridge earthquake)

北岭地震于1994年1月17日袭击了洛杉矶北部人口稠密的圣费尔南多谷地。此次地震虽是中等强度(6.7级), 但其地面峰值加速度却是有史以来所记录到的最高的,远远高于当时建筑规范中所给出的加速度。为数众多的房屋在地震中倒塌,区中很多是大型建筑。幸亏地震发生的时间较好,造成的伤亡人数有限。

“地震发生在凌晨4点31分,大多数人当时还在一般被认为地震时最安全的木框架独户住宅中睡觉。假如地震时发生在上午11时,仅在北岭市上购物中心一处都可能会有数百人在商店和停车场中丧生,但事实上只有一人在购物中心遇难。同样是由于地震发生在凌晨,没有行人在街道上行走,因而没有人被坠落的碎片,尤其是那些从无筋砌体和倾斜的建筑物、或是从其它房屋倾倒的面墙上坠落的碎片砸伤。”

人们对1994年北岭地震进行了广泛的研究。结果表明,绝大多数木框架房屋在地震中表现良好。这类房屋遭受的大部分损坏不是结构性的,而且易于修复。

在以往的地震中,建筑物的毁坏有几种典型模式。尽管建筑规范已对此进行了修订,但地震造成的破坏已表明,有必要对现有的建筑进行抗震升级以解决明显的缺陷。在北岭地震中,木框架房屋中较易受损的类型是具有软弱底层的多层公寓楼。这类房屋建有大型的通常是供停车专用的连通开放空间,由于没有足够的墙体和强度来抵抗地震力,因而造成底层倒塌。地震中最悲惨的房屋倒塌事件造成16人在同一栋这类公寓楼中遇难。虽然该建筑是工程设计结构,但该处的地面峰值加速度远远超过了当时建筑规范所采用的0.4g的设计值。

其它的木框架建筑则表现极佳。在一份对北岭地震中住宅抗震性能的统计研究中,作者得出如下结论:

“独户住宅中那些对居民安全起关键作用的结构构件在地震时遭受的损伤最少。结构性损伤多数发生在基础。受调查的住宅中,有效部分(约百分之二)遭受严重的的基础损坏,这些住宅或是位于具有局部地面效应的地区,或是与坡地问题有关,”

地震后,必须保证为无家可归的人们提供应急的临时住处。因此如果损坏的房屋太多,应急住所就会难以应付。在北岭地震发生数天后,有关部门对洛杉矶的许多建筑进行检查,以确定其是否可以安全居住。凡有安全疑虑的房屋,都要经过初步检查,然后贴上不同颜色的标识。 “红色”表示危险房屋;“黄色”表示有生命危险,但仍允许居住者回去拿取家庭物品;而“绿色”则表示房屋对居住者不构成生命危险。四天之后,约50,000栋住宅受到了检查,而被贴上绿色标识的住宅超过85%    。

大部分受到检查的房屋都是由于居住者或房屋主人担心自己的住宅可能不安全,因此这些受到检查的房屋一般是属于受地震破坏比较严重的。绝大多数木框架房屋的居民根本没有提出要求检查。不仅如此,而且许多最初被贴上红色和黄色标识的房屋后来也都被改为绿色。

调查结果表明,在多次地震中,木框架建筑能够承受0.6g或更高的地面峰值加速度,结构构件没有受到严重破坏,多数情况下连结构损伤的迹象都没有。加州大多数经受强震考验的木框架房屋都是按传统建筑要求建造的。

以往地震的教训—改进未来的房屋性能

尽管从总体上讲,人们发现地震时木框架房屋较为安全,但在评估房屋性能时,还是发现了一些木框架房屋存在的问题。以下对所发现的缺陷进行简单说明,以便了解房屋的破坏模式,以及如何加以避免。

软弱底层:以往地震时的经验表明,软弱底层会使房屋易于受到地震力的破坏。底层采用足够的带撑墙或面板墙是保证传统木框架房屋抵抗地震的基本条件。门窗和车库门等大面积开孔会使墙体面积过小,不足以抵御地震形成的侧向力。因此,除非适当加强底层墙体,否则强度不足的墙体会导致过度变形,最终造成倒塌。加州的经验证明,底层是车库的公寓楼在地震时特别容易受损坏。建筑规范也规定,对有软弱层的房屋要特别注意其抗震设计和细部处理。对需要进行额外墙体加固的新旧建筑,可以借助于工程设计方案。

与基础的连接:锚拴是用来防止房屋结构脱离基础的。有些旧房在建造时没有使用锚拴将木框架结构与基础连接在一起。经验证明,在地震中这些房屋可能会从基础上滑落。这可以通过在木框架与基础之间增加连接来改进。

矮墙:矮墙是指某些房屋底层与基础之间的短墙。在加州地震中,很多建有无支撑矮墙的旧房都受到了结构性损坏。用木基结构面板加固墙体是一种有效的强化矮墙的方法。

烟囱:无筋砌体烟囱在地震中极易毁坏。烟囱坍塌有可能殃及烟囱以下的屋顶和墙体。在地震后的余震中,受损的烟囱也很危险。加固烟囱或采用轻质材料的烟囱,有助于防止在未来地震中遭受损坏。

未固定的家具、房屋构件和电器:在地震时,书架等高大的物件会倾倒,滑动或滚动的物件会来回冲撞。 沉重、无支撑的隔墙会倒下,连接不当的遮篷和幕墙(如墙砖)会落下而伤及路人。除非有适当支撑,否则家用燃气水器会很容易翻倒或移位,造成煤气泄露,并且可能引起爆炸。 将家具、房屋构件、电器固定起来能有效减少地震的破坏和造成的损失。

虽然建筑规范在不断的更新以提高房屋的抗震性能,但是这些规范一般对家具、电器以及已有房屋的抗震没有任何规定。在地震多发地区,越来越多的房主正在评估自己的房屋的抗震性能,或请专家对房屋的抗震性能进行评估。房主自己可轻易完成许多抗震升级工作,政府机构也提供相关的抗震升级资料, 其中不少都可以在网上获得。旧金山湾区政府联合会(网址: www.abag.ca.gov)和加州地震安全委员会(网址:www.seismic.ca.gov)为房主和建筑专业人士提供了十分有用的信息。在加拿大,加拿大抵押贷款和房屋公司(CMHC)也准备了一本“住宅抗震指南”。
研究

木框架建筑从许多科研项目中受益匪浅。这些研究包括从小到钉子测试大到整栋房屋的足尺的模拟。由于木结构大量的传力路径和非结构组建的作用,所以很难用数字模型模拟观察到的传统木框架建筑的抗震性能。因此,研究人员一般通过更多地了解材料和组件的特性来更好地预测整栋房屋的抗震性能。通过足尺组件测试,研究人员正在研究整栋房屋的构件如何共同作用以抵抗地震荷载这一复杂模型。这一研究既有助于解释传统木建筑的性能,也能为设计人员提供更有效的设计方案。

加拿大林产品创新研究院以及其下属林产工业技术研究院(FPinnovations - Forintek)是加拿大最重要的林产研究机构,其抗震研究的重点是对房屋构件进行测试和建模。他们的研究成果已被用来增强加拿大木结构设计规范中的有关抗震条文。加拿大国家林产工业技术研究院及其合作伙伴同时还研究发展计算机模型,用于评估木框架房屋在地震中的性能。此计算机模型可作为一种工具,有效地帮助工程师进行木框架房屋的抗震设计。

对足尺木框架房屋的测试早在1965年便已开始。从那时起,世界各地的研究机构相继进行了各种足尺试验。近期的试验包括使用“振动台”来真实地模拟实际的地震效应。加拿大的不列颠哥伦比亚大学(UBC)也开展了相关的研究项目。

地震工程研究大学联合会(CUREE)(www.curee.org)是一个非营利组织,成立于1988年,旨在推进地震工程的研究、教学与实施。该项目由美国联邦紧急事务管理署(FEMA)资助,项目专款由加州紧急事务州长办公室管理。CUREE-加州理工学院的木框架项目由五个部分组成:测试与分析、现场调查、建筑规范与标准、经济因素、教学与研究。

该项目包括对足尺房屋进行模拟不同地震烈度的振动台试验,共进行了三项不同的振动台试验:简化足尺双层独立住宅试验(加州大学圣迭戈分校)、足尺多层公寓楼(楼下有车库)试验(加州大学伯克利分校)、以及简化箱型木框架房屋模型试验(不列颠哥伦比亚大学)。

两层房屋的试验包括了分别模拟传统框架房屋和经工程设计的房屋。有些房屋建造时没有饰面(毛墙),有些则涂有粉饰灰泥。所有房屋都经历了至少0.5g峰值地面加速度。加拿大的研究人员在对试验结果进行评估后得到以下结论:

-在所有试验项目中,所有有饰面(例如:粉饰灰泥)的房屋均未达到“接近倒塌”状态,

-在CUREE项目中,所有没有饰面(毛墙)的两层房屋均未达到“接近倒塌”状态,

-在CUREE项目中,一栋三层的“毛墙、楼下带车库”的房屋达到“接近倒塌”状态,

-试验结果与以前木框架建筑抗震性能所做的调查非常相符,

-房屋变形随墙体开孔程度的增加而增加,

-传统房屋的变形大于相应经工程设计的房屋的变形,

-外墙涂有粉饰灰泥、内墙加上石膏墙板后,房屋的变形大大减少,从而大大减轻对结构的损坏。

加州大学圣迭戈和伯克利分校开展的CUREE试验、以及不列颠哥伦比亚大学和加拿大国家林产工业技术研究院进行的试验,产生了很多有针对性的成果,可以应用在北美风格的木框架房屋的抗震设计上。

世界各地对木框架建筑的研究意味着人们对地震如何影响木结构、以及对如何设计更好的抗震结构有了进一步的了解。

设计抗震的木框架房屋

建筑技术在不断的更新。例如,大跨度构件使得结构更加开放、车库更加宽敞;而在外墙上有更多的窗口的要求,使得房屋的抗震设计更具挑战。然而,木基结构面板的普遍使用使得我们可以建造强度更高的墙体和楼盖,同时我们对抗震设计的理解也在不断的更新。

北美

在北美,建筑规范对木结构房屋的框架有明确的规定。1995年版和更早版的加拿大建筑规范,没有对抗震设计作出明确的规定。对加拿大地震多发地区木结构房屋框架的设计,可参照加拿大木材委员会的木框架建筑工程设计指南,其中的简化规定来自于美国加州的传统建筑指南。加拿大木材委员会的指南还可以用于设计小型的木框架房屋。

在美国,建筑规范对传统房屋的要求中已包括有关抗震的规定。有关抗震设计的规定还可参见美国林业与纸业协会(AFPA)的独户和双户住宅木框架建筑手册。

当框架体系不是根据传统规定设计时,则必须对地震传力路径进行工程设计。结构的荷载应根据建筑规范确定,而结构构件的设计及细部构造应根据木结构设计标准确定。在加拿大和美国,最新出版的全国木结构设计标准都已更新,强化了抗震设计规定。加拿大标准协会的最新版CSA O86-01木结构工程设计”中的有关规定,使得木框架房屋的抗震设计更加容易。美国最新出版的《全国木结构设计规范》中也包括了木框架结构件抗震设计所需的全部信息。

WoodWorks剪力墙设计软件是专为帮助工程师设计抗震木框架房屋而开发的。除了能提供木结构的设计方案外,这一软件还能生成房屋所承受的地震荷载。该软件能在加拿大和美国使用。有关信息可访问www.woodworks-software.com查阅。

在北美,建筑规范和木结构设计标准提供了木结构抗震设计的有关信息。这些规范和标准不断更新,以反映地震实地考察和抗震研究所带来的最新成果。

世界需要更安全的房屋

在过去一个世纪中,木框架建筑在北美的应用取得了极大的成功。现在,木框架建筑正引起世界其它各地的兴趣,这中间的原因很多。有些是因为经济的不断提高,产生了对舒适的更高要求。另一些则是因为最近地震所造成的房屋倒塌以及无数的死亡,刺激了对安全房屋的需求。

整个台湾岛都面临着地震危险。1999年的一次地震造成2,200多人死亡,100,000多人无家可归。此一结果使政府积极支持引进木建筑,现正根据北美和日本的模式规范指定相应的台湾建筑规范。

日本是另一个几乎全国都位于地震危险区的国家。20年前首次引入日本的北美木框架建筑,在1995年神户地震中表现优异,目前是日本住宅市场中增长最快的一种建筑体系。

中国经济发展的增长促进了对改善住宅的需求。中国政府最近已采纳经过修改的北美木框架房屋建筑规范,这将推动在中国建造优质、耐用的木框架房屋。与亚洲不少地区相同,中国的某些地区也面临着地震和台风等自然灾害。

土耳其的主要建筑材料是混凝土和砌体。1999年的地震造成土耳其15,000人死亡和600,000人无家可归,死者大都是因房屋倒塌致死。土耳其的官员已认识到需要改善建筑标准,引进新的建筑技术,包括用于建造独户住宅和低层公寓的木框架建筑。

除上述出于抗震原因而建造木框架建筑外,还有其它许多国家采用木框架建筑是因为人们已经对它做了大量研究,其性能已经得到证实。木框架建筑不仅具有经济性和灵活性,更能符合建筑规范的要求。欧洲和前苏联各国也对北美的建筑技术表现出了兴趣。

结论

轻质和吸能能力强是木框架的内在特征,这使得木框架成为地震区首选的房屋体系。调查表明,符合墙体支撑、连接和锚固基本要求的木框架建筑,在地震时可以为居住者带来安全。对小型木框架建筑,建筑规范中的规定为抵抗侧向地震力提供了保证。大型木框架建筑可通过有效的工程设计来抵抗地震力。

过去二十年来,人们一直在对北美木框架建筑进行研究,以便更好地掌握和提高其抗震性能。对北美地震中房屋性能的考察也使得木框架建筑受益良多。研究项目的试验结果也与以前地震实地考察的发现相当一致。与木框架建筑相关的建筑规范和设计标准也在不断更新, 以反映最新的地震实地观察结果和研究成果。

木框架建筑是一种久经证实的建筑方法,能够在强烈的地震中为人们带来安全。1964年的阿拉斯加地震造成的死亡人数较少。究其原因,应归功于地震发生时人们大都在家中,即在木框架房屋内。三十年后,在加州北岭地震中观察到了相同的结果。对居住在世界上其它地震危险区的人们, 木框架建筑也能为他们提供安全。


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