6月4日,重庆大学振动台实验室顺利完成了我国首个“足尺寸实体6层冷弯薄壁型钢结构房屋”的振动台试验并取得成功,这标志着该建筑能抗击8级地震。
“如果再遇到8级地震,我住在这个房子里,我绝对不会跑!”6月8日,试验项目现场,周绪红院士打趣地说道。
6月8日实验项目现场
6层冷弯薄壁型钢结构建筑 能承受8级地震
本次试验项目来源于重庆大学,中国工程院周绪红院士和石宇教授主持的国家重点研发计划项目《高性能钢结构体系研究与示范应用》(2016YFC0701201)和国家自然科学基金重大项目《钢结构高效抗震体系研究》(51890902)。
记者在试验现场看到,在重庆大学振动台实验室内,修建了一栋6层冷弯薄壁型钢结构房屋,每一层楼约23.5平米,层高2.7米,共高16.2米。该建筑采用了钢管端柱-双面蒙皮钢板剪力墙,和夹支单层薄钢板剪力墙两种抗侧力体系。
周院士团队制定的国家行业标准
简单来说,因为该钢结构建筑采用了特有的两种抗侧力体系,因此该建筑的抗震性能优越。记者看到,在试验的视频中,振动台给予了烈度高达8度罕遇的地震,建筑依然保持完好无损。
本次试验结果表明,冷弯薄壁型钢结构多层房屋是安全可靠的,将推动多层冷弯薄壁型钢结构体系在中国的发展与应用。
试验100多次地震 建筑依然屹立不倒
电脑模拟地震波
“在之前,国内和国外都进行了类似的实验,但国内的试验足尺‘模型’只有3层。”周绪红介绍,美国虽然也做过6层足尺试验,但只是“单向”输入地震波。本次试验为世界首次6层足尺并 “双向”地震动输入的振动台试验,试验是水平横纵两个方向输入地震波,能模拟出更复杂的真实地震情况,并且是这类试验中世界上高宽比最大的一个建筑。
“2003年时,我们已经建成了三层的房屋,但这样的房屋不足以面向社会大众,我们需要修建更高的房屋。”周绪红表示,冷弯薄壁型钢结构房屋从低层向多高层发展,那么就必须解决两大技术问题,一个是抗震,一个防火,而这个试验就是针对房屋的抗震性能进行研究。
模拟汶川Wolong波、El Centro波和人工波,对该建筑进行试验,经过前后100余次地震的模拟,该建筑物仍然屹立不倒。
周绪红院士坦言,当地震达到8级时,能明显看到房屋在剧烈的晃动,停止实验后,他们对建筑进行了全方位的观察,发现里面有些板开裂了,部分螺钉连接有松动,但都是非常正常的试验现象,建筑物主体结构完全没有问题,“我们要做到,小震不坏,中震可修,大震不倒!”周绪红院士说。
未来用机器人修房子 还让太阳能和风能供电
每天骑自行车上班的周院士
周绪红院士说,目前国家正在大力发展装配式钢结构建筑。而冷弯薄壁型钢结构房屋用钢量低、自重轻、装配效率高、人工投入少。生产和施工过程均为干作业,噪声、粉尘和建筑垃圾排放小,且房屋品质易保证,是一种具有广泛应用前景的装配式绿色建筑。
“这个房屋最大的意义就是完全是装配化,不需要现场的钢筋水泥,是各构件通过螺钉拼装出来的。”周绪红院士说,不仅节能、节地和节水,还能保护环境。同时,工厂制造,现场拼装,提高了建造效率,而且不受气候影响。
下一步,周绪红院士计划将试验做到15-18层,并且还将挑战更高的地震级数。
另外,他还设想将智能化加到建筑中来,比如一些螺钉的施工工作繁重,可以由机器人来完成。同时,太阳能和风能未来将作为房屋的一部分,将一体化建设,这些能量可以白天蓄能,晚上照明。
他特别希望这样的建筑能够在重庆和四川西南一带能够推广应用。“看到这个房屋以后我有一个感觉,如果再有大地震再发生,我就躺在床上不动了!”周绪红自豪地说道。
而这次实验的建筑也不会因为实验的结束而“浪费”,它将作为重庆大学土木工程专业师生的办公室,坐落于沙坪坝区。
文|付迪西