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推廣鋼結(jié)構(gòu)軸承技術(shù) 提高海峽兩岸建筑抗震防災(zāi)水平

作者:許鋼 (福建龍溪軸承(集團(tuán))股份有限公司 研究所工程師)    
時間:2011-05-13 14:50:48 [收藏]
    地震專家認(rèn)為:2000-2035年是全球強(qiáng)震爆發(fā)時期;特別是自2009年7月至今,近二年的時間全球7級以上的地震共發(fā)生三十幾次。我們應(yīng)重視地震頻發(fā)、增強(qiáng)態(tài)勢。我國地震活動呈現(xiàn)頻度高、強(qiáng)度大、分布廣
    關(guān)鍵詞:推廣 鋼結(jié)構(gòu) 軸承

        地震專家認(rèn)為:2000-2035年是全球強(qiáng)震爆發(fā)時期;特別是自2009年7月至今,近二年的時間全球7級以上的地震共發(fā)生三十幾次。我們應(yīng)重視地震頻發(fā)、增強(qiáng)態(tài)勢。我國地震活動呈現(xiàn)頻度高、強(qiáng)度大、分布廣、震源淺的特點(diǎn)。大陸地區(qū)百分之九十五的地震震源深度都在40公里以內(nèi),我們隔海相望的寶島臺灣亦如此。
    我國是世界上自然災(zāi)害(包括地質(zhì)災(zāi)害)最嚴(yán)重的少數(shù)國家之一。時間較久、印象比較深刻的是唐山大地震,時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(xiàn)場救援以及災(zāi)后重建等方面,對玉樹地震來說更有借鑒意義。吸收汶川地震的經(jīng)驗和教訓(xùn),防止汶川地震的某些悲劇在玉樹重演,是一項最基本的要求。對海峽兩岸的人們來說也同樣是一個迫切的需要。
    根據(jù)中國地震烈度表描述,9度烈度,磚木俱損;即行動的人摔倒,房屋嚴(yán)重破壞-結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞,局部倒塌修復(fù)困難;牌坊,煙囪等崩塌,鐵軌彎曲;滑坡塌方常見。汶川地震速報的震級為里氏7.8級,后修訂為里氏8.0級。從速報的震級來看,玉樹地震7.1級低于汶川地震7.8級,按理說地震造成的生命和財產(chǎn)損失相對要小。但由于玉樹強(qiáng)震發(fā)生時間關(guān)系,所以地震損失程度比較起來也有困難。汶川、玉樹大量倒塌的房屋建筑還是令人心碎。“第一時間”出手救援固然重要,可若能平時做好防震工作,相信震區(qū)情況一定好過當(dāng)下。  玉樹建筑類型多屬于土培房。這種房屋在倒塌時也許不會造成太多的死亡,但會造成數(shù)量驚人的傷者。城區(qū)多數(shù)建筑為土木結(jié)構(gòu),此類結(jié)構(gòu)抗震性能較差。而農(nóng)房長期以來幾乎不設(shè)防,普遍缺乏抗震設(shè)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(zāi)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,如今我們又要再次經(jīng)歷這種傷痛的折磨。盡管發(fā)生在玉樹的地震究竟給我們帶來多大創(chuàng)傷,目前還不得而知,但從已知的災(zāi)情來判斷,這場地震注定是對中國政治經(jīng)濟(jì)社會民生又一次全方位的考驗。
      從地震監(jiān)測到地震救援再到災(zāi)后重建,我們唯有借鑒以往經(jīng)驗,吸收以往教訓(xùn),才能不讓玉樹地震重復(fù)汶川的某些傷痛,減少抗震救災(zāi)中的不當(dāng)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(nèi)的自然災(zāi)害過后,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(xùn),不再重復(fù)過去的遺憾。它山之石可以攻玉,
    加強(qiáng)地震知識的宣傳和普及,科學(xué)應(yīng)對地震防災(zāi)是一個擺在我們面前的緊迫課題。

    1. 就建筑結(jié)構(gòu)來講,21世紀(jì)是金屬結(jié)構(gòu)的世紀(jì);
    這一點(diǎn)從發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)就可以看出, 鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)建筑達(dá)到50%以上,國內(nèi)目前還不到20%。在美國,鋼結(jié)構(gòu)在兩層樓以下的非居住建筑市場已經(jīng)達(dá)到70%以上,而國內(nèi)目前的比例還不到30%,居住性鋼結(jié)構(gòu)建筑更是不到5%。金屬結(jié)構(gòu)以其耐用性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性已經(jīng)獲得建筑界的認(rèn)同。無論是大型的工礦橋梁、公用廠房,還是各種客運(yùn)站和航站樓、電視塔、劇院、體育場、展覽館,包括涉及的大型寫字樓、會展中心、大型的賓館、住宅都在積極發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)。
    國家建筑鋼結(jié)構(gòu)的用鋼政策:20世紀(jì)七十年代前是節(jié)約用鋼,八十年代是合理用鋼,九十年代后是鼓勵、積極用鋼;這也是社會發(fā)展進(jìn)步的趨勢和要求。1998年建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于建筑業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用十項新技術(shù)的通知》第五條就是推廣使用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù);國務(wù)院1999年72號文件提出發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅、擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)住宅的市場占有量;2002年建設(shè)部發(fā)布《鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)原則》、《鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)則》;2004年出臺了《鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計規(guī)程》;在《國家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計劃和2010年發(fā)展規(guī)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(jié)構(gòu),建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)要作為國家發(fā)展的重點(diǎn),2010年建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼量要達(dá)到1500萬噸,這是相當(dāng)于80年代初全國鋼產(chǎn)量3000萬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,而綿陽鋼結(jié)構(gòu)的九洲體育館安然無恙,成了當(dāng)時的抗震救災(zāi)指揮部、屁護(hù)災(zāi)民的“諾亞方舟”。到現(xiàn)在,這個建筑依然完好。說明鋼結(jié)構(gòu)具備抗擊各種災(zāi)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(zāi)害。
    臺灣1999年9.21大地震,震源深度8千米,里氏震級達(dá)7.6。從地震過程中看,很明顯鋼結(jié)構(gòu)建筑優(yōu)于鋼筋砼建筑,就地震破壞情況來說,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(jié)構(gòu)建筑發(fā)展很多,包括臺北101大樓、東帝士國際廣場等等。

    2.對建筑鋼結(jié)構(gòu)的四個方面認(rèn)識:
    ⑴節(jié)能的,節(jié)約資源;鋼結(jié)構(gòu)房屋有效面積大,一般混凝土結(jié)構(gòu)使用面積只是建筑面積的70%左右,鋼結(jié)構(gòu)建筑可達(dá)80%~85%。
    ⑵環(huán)保的,可再生的,不會產(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; 明確地說屬于現(xiàn)今低碳經(jīng)濟(jì)的范疇。
    ⑶科技含量高的,屬于技術(shù)密集型的;2008奧運(yùn)會所展現(xiàn)的鳥巢、水立方、北京新機(jī)場航站樓、國家大劇院等一大批鋼結(jié)構(gòu)工程就是鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)高科技水平的體現(xiàn),已經(jīng)引起全世界的關(guān)注。
    ⑷穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)工程,有比較好的抗災(zāi)性能;比如抗地震、臺風(fēng)、暴雨、冰雹等的自然災(zāi)害。

    3.鋼結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)軸承節(jié)點(diǎn)技術(shù)
    無論是建筑工程,還是橋梁支座,節(jié)點(diǎn)在整體結(jié)構(gòu)中均起到連接構(gòu)件和傳遞荷載的作用,其重要性不言而喻。傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)形式分為剛接(能夠傳遞彎矩并能使得連接于同一節(jié)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(jié)點(diǎn)的桿件間的相對角度變化與彎矩?zé)o關(guān))、半剛接(介于剛接與鉸接之間)。隨著各種新型結(jié)構(gòu)體系的不斷涌現(xiàn),結(jié)構(gòu)的連接形式日益多樣化,要求有些節(jié)點(diǎn)需具備空間轉(zhuǎn)動和傳力的特性。節(jié)點(diǎn)作為空間結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)分析模型的一致性是確??臻g結(jié)構(gòu)安全、適用的重要基礎(chǔ)。
    傳統(tǒng)的銷軸式鉸節(jié)點(diǎn)在一個方向可以隨意轉(zhuǎn)動,在其它方向則無法轉(zhuǎn)動。對于受力復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)體系,支座位置出現(xiàn)兩向的轉(zhuǎn)動,若采用單向轉(zhuǎn)動的節(jié)點(diǎn),則另一方向由于耳板與銷軸的約束難以轉(zhuǎn)動將會產(chǎn)生較大的應(yīng)力,嚴(yán)重時將危及結(jié)構(gòu)安全。
    LS創(chuàng)新性地引入承載性能優(yōu)良、運(yùn)轉(zhuǎn)安全性高、使用壽命長的關(guān)節(jié)軸承節(jié)點(diǎn)技術(shù),以關(guān)節(jié)軸承為轉(zhuǎn)動核心,真正實(shí)現(xiàn)空間三向受力和鉸接連接性能。LS關(guān)節(jié)軸承節(jié)點(diǎn)依不同的受力方式與性能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為:向心關(guān)節(jié)軸承節(jié)點(diǎn)、推力關(guān)節(jié)軸承節(jié)點(diǎn)、角接觸關(guān)節(jié)軸承節(jié)點(diǎn)及桿端關(guān)節(jié)軸承節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)性能優(yōu)良,能幫您解決復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)難題,同時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(zhuǎn)角量、精度、各種惡劣環(huán)境等。由于每項工程結(jié)構(gòu)受力與環(huán)境特點(diǎn)不一,故節(jié)點(diǎn)均需作針對性的設(shè)計,以滿足空間轉(zhuǎn)動和傳力要求,從而避免彎矩分量存在所誘致的節(jié)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)破壞。

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    ⑴ 臺北101(Taipei 101),又稱臺北101大樓,由建筑師李祖原設(shè)計,KTRT團(tuán)隊建造。根據(jù)高樓與都市住宅委員會的四分類建筑物高度判斷法,臺北101曾在其中三項標(biāo)準(zhǔn)中成為全世界之最,曾經(jīng)保持著“含塔尖最高建筑結(jié)構(gòu)建筑物”(509米)的世界紀(jì)錄。
    臺北101大樓內(nèi)設(shè)置了“調(diào)諧質(zhì)塊阻尼器”,是在88至92樓掛置一個重達(dá)660公噸的巨大鋼球,利用擺動來減緩建筑物的晃動幅度。這也是全世界唯一開放游客觀賞的巨型阻尼器,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(jié)構(gòu)”,在大樓的四個外側(cè)分別各有兩支巨柱,共八支巨柱,每支截面長3米、寬2.4米,自地下5樓貫通至地上90樓,柱內(nèi)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)射天線在內(nèi),廣州新電視塔高達(dá)610米,已成為目前世界第一高塔。入選中國世界紀(jì)錄協(xié)會世界最高塔。
    作為地標(biāo)建筑,新電視塔的建筑景觀總體效果,注重整體結(jié)構(gòu)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。灰色比較溫和,“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(qiáng)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美感。
    還可展現(xiàn)出動人的“空中交響樂”:46環(huán)LED燈帶,環(huán)環(huán)向上畫出“纖纖細(xì)腰”美態(tài);斜撐如五彩流云,七彩變化如幻如夢;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(qiáng)鋼,總重不到5萬噸,外筒大約3萬噸。“如何令這根細(xì)細(xì)的筷子擺得穩(wěn)”,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(shè)部門列出30多個科研專題,由于廣州夏季臺風(fēng)頻繁,電視塔纖細(xì)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(shè)計,即使遇到百年一遇的大風(fēng)和8級地震,也可保高塔安然無恙。
    該塔的樓層梁與外筒鋼柱連接處沒有樓板,該節(jié)點(diǎn)承受面內(nèi)、面外的剪力,且需要較大的轉(zhuǎn)動能力,由福建(漳州)龍溪軸承集團(tuán)股份有限公司 LS品牌 配套的內(nèi)嵌不銹鋼向心關(guān)節(jié)軸承的萬向鉸節(jié)點(diǎn),能滿足各節(jié)點(diǎn)受力特點(diǎn)及轉(zhuǎn)動能力要求。
    LS創(chuàng)新性地引入承載性能優(yōu)良,運(yùn)轉(zhuǎn)安全性高,使用壽命長的關(guān)節(jié)軸承節(jié)點(diǎn)技術(shù),其自動調(diào)心為核心,真正實(shí)現(xiàn)空間三向受力和鉸接連接性能,使建筑結(jié)構(gòu)受力得到平衡,并可相應(yīng)地減小部分梁柱口徑而節(jié)約了鋼材;同時可明顯提高建筑的抗震能力、抗強(qiáng)風(fēng)(臺風(fēng))及大溫差等各種惡劣的自然環(huán)境。LS鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)關(guān)節(jié)軸承通過國家重點(diǎn)實(shí)驗室—同濟(jì)大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)研究室的驗證;以及在上海浦東機(jī)場T2航站樓、廣州新圖書館、杭州江東大橋、西安火車北站、昆明新機(jī)場、青島海灣大橋、大連國家會議中心、深圳機(jī)場T3航站樓等重點(diǎn)工程的推廣使用。


    “建筑用關(guān)節(jié)軸承”項目2009年
    通過福建省科技廳科技成果鑒定。
    該項目被科技部列入2010年國家重點(diǎn)新產(chǎn)品計劃立項項目。
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    通過比較,可以看出在設(shè)計、施工和抗震防災(zāi)方面,兩座大樓有異曲同工之妙;相信在技術(shù)交流和信息方面海峽兩岸還有許多值的去做,去相互學(xué)習(xí)的地方。
    5.抗震防災(zāi)上合作互助
    汶川、玉樹地震,臺灣人民都盡了很大的人力物力支援災(zāi)區(qū),2009年臺灣風(fēng)災(zāi),大陸人民也給予極大的幫助和慰問,各階層紛紛捐款捐物。例如汶川地震后,陜西漢中市的一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)由臺灣抗震民間團(tuán)體出資、臺灣大學(xué)設(shè)計、陜西地方建筑施工,建了一批戶均220平米的鋼結(jié)構(gòu)住宅。當(dāng)前薄弱環(huán)節(jié)是海西在鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的推進(jìn)還有待加強(qiáng),這方面臺灣應(yīng)該走在我們的前面了。
    2009年臺灣風(fēng)災(zāi)把城市的幕墻建筑刮掉了不少,而鋼結(jié)構(gòu)的紋絲不動,應(yīng)該說幕墻和鋼結(jié)構(gòu)相輔相成的;幕墻就是日久天長,日曬雨淋;連接膠硬化、老化,幕墻掉下來,也是個大問題。LS創(chuàng)新型地采用不銹鋼桿端關(guān)節(jié)軸承嵌入大型幕墻技術(shù),有自潤滑,防腐蝕,雙調(diào)心的作用,是一種處于國際領(lǐng)先開發(fā)的技術(shù)。
    地震、臺風(fēng)等自然災(zāi)害給海峽兩岸人民都帶來過災(zāi)難和教訓(xùn),同時偉大的抗震救災(zāi)精神和血脈相通的親緣,又使我們緊緊走到一起,來建設(shè)和保護(hù)我們共同的家園。它山之石可以攻玉,推廣鋼結(jié)構(gòu)軸承技術(shù)與交流 提高海峽兩岸建筑抗震防災(zāi)水平是我們共同的責(zé)任。我們要做的還有很多很多,通過我們的努力家園會建設(shè)得更美好、更安全,兩岸民眾會更幸福、更和諧。我們都是一家人。

     
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