这个装置，撑起地震中的诺亚方舟
2021-12-09 18:27:26
地震灾害 • 有多可怕？
参照游戏中“大怪”属性，将它和洪水进行一个简单对比。
首先，伤害数据。对比1998年特大洪水和汶川地震两次特大灾害。1998年特大洪水全国受灾面积21.2万平方千米，死亡4150人，直接经济损失达1660亿元；汶川地震造成严重破坏地区约50万平方千米，死亡69227人，直接经济损失8451.4亿元。由此可见，严重的地震灾害比全国性的特大洪水造成的人员伤亡及财产损伤更加严重。
其次，施法前摇。每次洪水过境，民众都能通过各种照片、视频看见巨大的水流和浪花，由此感受到人类的渺小和生命的可贵；但地震来临之际，我们甚至看不清它的全貌，只感受到一阵地动山摇，还未清醒过来，便是山河变样、满目疮痍。地震灾害远比我们想象的要可怕。
最后，防御手段。洪水发生是由极端的降水天气通过一定时间的累积，从而造成局部或是流域的洪涝灾害可以通过天气预报提前转移受灾人口、修建大型水利设施等手段进行救护，也就是说“走位”和“护具”同样有效；而地震的发生，几乎没有准确的预报手段，发生的时间极短，通常只有几十秒，成灾速度极快，只能通过工程结构进行被动防御和灾后救护。
这个装置 • 有多特别？
建筑摩擦摆隔震支座，是一种新型隔震支座。该支座虽然看上去简单，但在抗震中起到了十分重要的作用。
图1：建筑摩擦摆隔震支座
图2：建筑摩擦摆隔震支座模型
图3：建筑摩擦摆隔震支座使用方法
放在基础和上部建筑中间即可
一、以柔克刚
传统的抗震建筑和地面连接在一起，按照规范“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求，大地震来时，只能看建筑结构结实与否；而采用建筑摩擦摆隔震支座装置的隔震建筑，上部的建筑就像一叶扁舟放在一个大型的球面碗中，地震来时随波飘荡，形成保护震中人民的诺亚方舟。
图4：简化力学模型
二、坚如磐石
图5：摩擦摆隔震支座地震无损伤VS传统橡胶支座大震下损伤严重
三、如影随形
建筑在地震下的破坏形式多样，其中很重要的一点就是要防止质量中心和刚度中心偏离较远，形成建筑扭转破坏（见图6、图7）。对于隔震建筑来说，隔震层在水平方向上很柔软，控制扭转更加重要。而由于装修、改造、实际功能变化等等原因，上部建筑的质量中心很容易发生偏移，对于传统橡胶隔震支座来说，这个问题似乎无解。采用摩擦摆隔震支座，其水平方向上的力分为摩擦力和重力水平分量，能够实时保证每个支座水平出力和它的竖向质量保持一致，隔震层刚度中心和上部质量中心如影随形，最大程度保护了建筑的地震安全性。
图6：结构质刚偏心
图7：建筑扭转破坏
这个装置 • 如何应用？
中国建筑标准设计研究院有限公司（以下简称“标准院”）在对摩擦摆隔震支座进行大量产品试制、试验、工程研究的基础上，提出了在建筑工程中应用的具体产品技术要求和设计方法，编制了国家标准《建筑摩擦摆隔震支座》GB/T 37358-2019，并开发了适用于建筑工程的摩擦摆隔震支座产品系列。
自国家标准《建筑摩擦摆隔震支座》发布以来，建筑摩擦摆隔震支座已在北京、甘肃、新疆、河北、山东等地进行了大面积的工程应用，并获得了各级政府、使用方和相关机构的充分认可。2021年标准院成功中标了包括邯郸市中医医院和东明县第二人民医院等多个项目，其中，邯郸市中医医院项目总建筑面积22599平方米，地上9层，地下1层，总投资1.3亿元，为邯郸市重点建设项目；东明县第二人民医院项目医技楼总建筑面积19210平米，地上9层，地下1层，总投资0.68亿元。项目采用摩擦摆支座隔震技术，能够大幅度降低地震作用，保护上部建筑结构和设施不受破坏，保证医院震后功能可持续，为医疗卫生服务的安全性、可靠性提供有力保障。
图8：邯郸市中医医院门诊综合楼