應用釋放地震內力結構體系—新技術抵抗地震災害

陸建衡
（北京泰中建科技發展有限公司）
摘 要：地震給人力造成的災難是十分嚴重的。大地震所造成的影響遠遠超過了它的實際災害，房屋、橋梁、堤壩、礦井等工程坍塌，是造成大量傷亡和巨大財產損失的直接原因。人類對地震成因進行長期的觀察和研究，重視和發展地震預報理論和實踐，不斷提高建筑物抵抗地震破壞的能力。長期以來，人類對提高建筑物抵抗地震災害能力進行大量理論研討、模擬實驗及實際工程抗震設計和建造。然而這些工作都是在牛頓動力學即經典力學范圍內進行的。某些重要方面仍然沒有擺脫靜力學理論確定的力學模型，并將靜力學理論確定的力學模型同經典動力學的力學模型混在一起，用于建筑結構的抗震設計和建造中，有的并以理論方式編寫進教科書和建筑抗震設計規范中。地震是無情的自然規律，任何與其對抗的建筑物體，都逃避不了毀滅性的打擊，歷史上的教訓太多了。本文將針對提出與地震水平沖擊力相適應的--釋放地震內力的結構體系。
關鍵字：釋放地震內力；新技術

　　地震給人力造成的災難是十分嚴重的。大地震所造成的影響遠遠超過了它的實際災害，房屋、橋梁、堤壩、礦井等工程坍塌，是造成大量傷亡和巨大財產損失的直接原因。人類對地震成因進行長期的觀察和研究，重視和發展地震預報理論和實踐，不斷提高建筑物抵抗地震破壞的能力。
長期以來，人類對提高建筑物抵抗地震災害能力進行大量理論研討、模擬實驗及實際工程抗震設計和建造。然而這些工作都是在牛頓動力學即經典力學范圍內進行的。某些重要方面仍然沒有擺脫靜力學理論確定的力學模型，并將靜力學理論確定的力學模型同經典動力學的力學模型混在一起，用于建筑結構的抗震設計和建造中，有的并以理論方式編寫進教科書和建筑抗震設計規范中。
1 現行抗震（理論）技術存在的問題
世界各國采用的抵抗地震破壞的建筑物體的基本類型，是以吸收地震能量為主的插入式整體結構（對地球而言），即將建筑物的基礎和上部結構設計為絕對不可分割的剛體插入地球，因而建筑物抵抗地震破壞力的受力分析和設計，就不得不從結構整體考慮建筑物的抗震性能，地震破壞力是通過土層和巖石沖擊建筑物的基礎，并直接將沖擊力傳遞給上部結構，上部結構的作用力（荷載）加上地震產生的內力又反作用于基礎，因而建筑物基礎的強度設計要求，應是地震力和上部結構反作用力的疊加。地震破壞力是往覆水平剪切力，上部結構的反作用力是垂直于地面的。這樣兩個方向互相垂直，并處于運動沖擊狀態的作用力，在一個平面上會交了。地震破壞力以強大的往覆水平剪切力，上部結構的反作用力是垂直于地面的。這樣兩個方向互相垂直，并處于運動沖擊狀態的作用力，在一個平面上會交了。地震破壞力以強大的往覆水平推動力，推動著（抓?。┙ㄖ锘A做水平往覆運動，而建筑物上部結構垂直于地面的作用力又阻礙著這個運動，因而很容易分析，在這兩種力的會交面上，實質上形成了遠大于地震破壞力的往覆剪切力。因此，建筑物的抗震能力在插入式整體結構中是很難達到實際抗震設計要求的，現在的建筑物一般都是偏于保守的理想設計和建造，因而投資也在大大增加，即便如此，在實際的地震災害中，建筑物受破壞的程度依然是很嚴重的，進而也無法擺脫和減輕地震災害，給人民的生命和財產造成的巨大損失。
歷史的教訓足已充分說明，插入式建筑結構體系受到了嚴峻的檢驗，即似地球為相當好的慣性參考系，又將建筑物體插入地球，形成不可分割的剛體。在過去的年代，建筑物還處于低層范圍時，問題還不太嚴重，而在現代化高層、重型建筑中，仍然是采用插入式剛箍捆住內力的結構，在實際的地震災害中存在著嚴重的隱患。插入式整體建筑物結構體系在正常情況下，即非地震靜止狀態，是沒有什么問題，而在地震災害爆發時，插入式整體建筑物體系的結構受力傳力路線明顯發生混亂，建筑結構設計的極其重要的力學原則：
1）不論在任何情況下，結構的傳力路線必須清楚。
2）以當地的最不利外界因素為設計依據，如很多地區必須考慮可能發生的最大地震破壞力。這就是說建筑物抵抗地震破壞的正確條件是：運動中建筑結構內力的傳遞必須正確、清楚。
插入式整體建筑結構在地震時，將地震破壞力直接傳遞給上部結構，使上部結構發生搖晃，由于上部結構是剛箍捆住內力的結構，因而在搖晃中產生的巨大能量沒有釋放點，而被迫返回基礎，地震又很快的不斷的沖擊建筑物的基礎，向上部結構輸送地震能量。這樣上部結構返回的作用力，同基礎傳來的地震內力發生沖撞，沖撞最厲害的集中點，就是能量集中釋放的突破點，也是結構的破壞點，通常都在基礎與上部結構的交面上，破壞的形式是剪切破壞，而整個建筑物不是倒塌就是傾斜。
目前，許多國家在高層建筑的抗震設計方案中，已經出現了新的結構，如：美國紐約的42層高層建筑物，建在與基礎分離的98個橡膠彈簧上，日本的建在弧型鋼條上的防地震建筑物，以及前蘇聯的建在與基礎分離的沙墊層上的建筑物，以及在中國已經獲得了美國、中國和英國發明專利權的，剛柔性隔震、減震、消震建筑結構與抗震低層樓房加層結構，這些新結構十分成功的應用于工程實踐中，都明顯的在建筑結構體型上，改變了傳統的插入式剛箍捆住內力（吸收地震能量）的結構體系?？傊荚诮ㄖO計的結構方面，設法擺脫了在地震災害時，嚴重威脅著人們的生命安全的插入式剛箍捆住內力的結構體系。其實質都反映了對“似地球為相當好的慣性參考系”為指導理論。所制定的現行抗震硬抗、死抗地震打擊設計規范的動搖，本質上也是改變了建筑結構受力體系，而不再似地球為絕對靜止不動的慣性參考系了。
2 釋放地震內力結構體系的理論基礎
我們從現代地球物理學家關于對地球板塊運動力學分析中，以及對地震客觀規律的不斷揭示，更進一步對地球的認識，有了新的力學見解，我們認為地球是一個在運動中自身求得內力平衡的結構體，它有兩個階段的運動規律：
2.1 地球內力的平衡階段
地球結構體，在自轉和圍繞太陽周轉運動的過程中，所產生的內力，在平衡階段，地球運動處于內力平衡，地表運動處于靜止狀態，此階段可似地球為慣性參考系階段。
2.2 地球內力的釋放階段
地球結構體系處于內力平衡階段后，其內力仍然在不斷的增加，而地球結構體不能承受日益增大的內力，而在運動中，通過地球板快的運動，地震和火山等形式釋放出來，以求得新的內力平衡，這個階段是地表的活躍階段。其不斷增加的內力，將在地球內力集中點釋放出來，此階段可似為非慣性參考階段。地球內力平衡過程中的這兩個階段，在地球內部不斷循環下去，形成了地球生態平衡的必然規律。
人類是在地球生態的環境中生存的，因此，人類必須遵循地球生態環境中的各種自然規律去發展。從人們開始認識到對過去認識的不足，即理論上的不足和錯誤，又不斷的在生活實踐中，提高了對地球生態環境的認識，進而不斷的揭示自然規律，掌握和運用規律為現代人類和將來造福。應該明確的指出，人類對地球認識的提高和深化，其指導人類如何適應地球生態的科學理論，也就隨之進入了更高的階段。
3 新技術的設計依據、技術特征及經濟效益
已經獲得中國、美國和英國發明專利權的新技術“建筑物抗震減震裝置”、“建筑物消震裝置”和“高層建筑隔震消能裝置”完全改變了傳統的插入式剛箍捆住地震內力的建筑結構體系，將建筑物整體有機的隔離成兩個受力體系，這樣地震破壞力的傳遞媒介改變了，由直接傳遞轉化為間接傳遞。不言而喻，“建筑物抗震減震裝置”將大大減少地震對上部結構的沖擊，反之，上部結構對基礎的作用力也大大減小。
新技術的設計依據是以柔克剛的動態平衡原理，該技術的主要特點是：能十分有效的大大減弱地震災害對建筑物的打擊破壞。目前，發展中國家和發達國家的科學家們在研究抵抗地震災害方面，都從過去只是單純考慮建筑結構加大剛度的硬抗（死抗）方式，而向建筑結構隔震減震的方面發展了。原因十分清楚，過去幾百年來建筑物硬抗地震災害方法的不斷失敗，告訴和啟發人們要尋求一種適應地震客觀規律的抗震方式。用一句通俗的話來講，以柔克剛，才能達到建筑物在地震沖擊中的動態平衡，而不被破壞，反之，以硬抗來對抗地震的打擊，即以剛克剛設計的建筑物是根本抵抗不了地震的打擊的。因為人們設計建筑物的剛度，不可能達到（保證）比地震破壞力還要大得多的程度。否則現代的專家們去研究建筑物的消震、隔震與減震，不就失去意義了嗎？
“建筑物消震裝置”發明專利技術，就是要從根本上解決地震爆發時對建筑物基礎的安全保護，其形式是沿建筑物四周一定距離內，在基礎底面到地面的位置，設置“建筑物消震裝置”，該裝置的作用是從任一方向完全切斷地震波沖擊基礎的傳力路線，使基礎處于安全保護之中，基礎都安全了，上部建筑自然也就安全了。如果是高層建筑，還要結合采用另一項“建筑物抗震減震裝置”發明專利技術，將更加有效的保護高層建筑的安全使用。該技術還可以用于50—80年代舊建筑物的消震保護，特別是對大會堂、大禮堂、展覽館、影劇院等，對無法抗震加固的大型建筑和古建筑的消震保護是十分有效的。該發明專利技術是在不影響舊建筑物的繼續使用，不用搬遷的情況進行，比常規抗震加固安全，還節省40%左右的投資，用于新建筑中，比常規設計節省20%左右，并能完全達到地震設防要求。該專利技術已經成功的應用于中央黨校、國務院二招等舊建筑的加高和消震減震工程中。創新科技經評審已列為中國北京市重大科技成果推廣計劃，國家科委成果辦發文向全國推廣，中央電視一臺、二臺、十臺均新聞和專題報道。
“建筑物抗震減震裝置”和“建筑物消震裝置“完全適應于新建筑結構，也適應于使用中的已建成的建筑結構的抗震、減震和消震措施。即適用于工業和民用建筑、鐵路橋梁和公路橋梁、塔式和倒擺式結構、大型水庫的大壩以及地面和地下的建筑物。
地震給人類造成的災害，使人類越來越清醒的認識到，科學技術的不斷發展是人類在地球生態環境中生存和發展的需要，人類為了更好的在地球生態環境中生存和發展下去，就必須不斷的認識地球的生態環境及自然規律，不斷的提高科學理論和更先進的技術水平，使人類建造的、賴以生存和發展的建筑物適應地震破壞力的能力不斷增強，以減免地震災害時人民的生命和財產的巨大損失。
鄭州賽諾建材有限公司是由具有豐富大型公司工程服務背景的技術團隊創建,是近年來建材領域迅速崛起的一支新軍。自成立之日起就一直致力于提供混凝土、磚石結構建筑物的防水、滲水的咨詢、維護等一體化服務，以其較高的性價比，創造性地解決了很多工程難題，受到工程界的普遍歡迎和好評。
鄭州賽諾建材公司的背水一噴靈特種漿料，因其很高的粘結強度，抗滲性及高強度，高密度，特別適合地下工程滲漏的治理，無需把回填土挖開，只需在內部簡單噴涂一下，即可消除滲漏，大大提高的滲漏治理的效率，提高的速度，降低了維護成本，尤其適合地下磚墻滲漏的治理.
鄭州賽諾建材公司引入現代設計方法中的冗余設計理念，向最好處努力，向最壞處著想，針對目前，滲漏多發的現象，MD改性聚合物防水涂料，具有一次施工，同時實現剛柔二重防水的特點，沒有搭接縫，耐長期水泡，即使柔性防水層被破壞，也不會漏水，更不會竄水，具有裂紋的自動修復功能，大大降低了滲漏的發生的概率；即使混凝土基面被嚴重深度破壞，造成滲漏，但因為不會竄水，維修也很簡單易行。避免防水系統整體崩潰的現象的發生。該產品尤其適合新建工程防水施工，大大提高防水的可靠性和安全性，防微杜漸，在項目初期，防漏于為然，是打造高品質的無滲漏工程理想選擇。
鄭州賽諾建材有限公司，專注工程水密封技術，技術的可靠性和耐久性得到了全國各地項目和時間的驗證。電話：400-0371-713