世界首次!重庆大学建成可抗双向8级地震的6层钢结构“房屋”

世界首次!重庆大学建成可抗双向8级地震的6层钢结构“房屋”

来源:重庆日报全媒体2020-06-09

  重庆日报全媒体讯(首席记者 李星婷 摄影 卢越)6月8日,重庆大学发布消息,该校完成对6层冷弯薄壁型钢结构房屋的上百次地震模拟试验。经历8度罕遇双向“地震”考验的“房屋”没有垮塌。这标志着,重庆大学在世界上建成首个模型尺寸最大、承受况烈度最高的足尺冷弯薄壁型钢结构房屋。

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  ▲6月8日,重庆大学振动台实验室,工人师傅正准备拆装6层实验楼。记者 卢越 摄

  本次试验项目来源于该校中国工程院院士周绪红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》和国家自然科学基金重大项目《钢结构高效抗震体系研究》。试验的成功将推动多层冷弯薄壁型钢结构建筑在中国的发展与应用。

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  ▲6月8日,重庆大学振动台实验室,周绪红院士接受媒体采访。记者卢越摄

  成功承受上百次模拟地震试验

  “人工波,8.0。”6月8日,在重庆大学b区振动台实验室,一幢外形像普通建筑、6层高的钢结构房屋,在经过一阵非常猛烈的摇晃后,依然屹立不倒。

  这幢房屋的地下,是一个模拟地震的振动台,房屋通过型钢梁底座与振动台相连。在5月22日至6月4日期间,团队已经对其进行了包括汶川波在内的上百次模拟地震试验。

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  ▲6月8日,重庆大学振动台实验室,周绪红院士与团队成员进行探讨。记者卢越摄

  试验结果表明,即使经受“双向”(横向和纵向)8级罕遇地震波的冲击,房屋出现了一些裂纹,但没有倒塌。

  这栋有些“神奇”的建筑,主要采用钢材料制造,每层楼面积约为23.5平方米,分隔成两间房屋;每层高2.7米,总高16.2米,是一幢完全模拟真实建筑大小的冷弯薄壁型装配式钢结构房屋。

  所谓“冷弯”,是一种可在常温下对钢板进行弯折的技术。相比热轧技术,冷弯可以随意对钢板进行弯折,制造者想要什么形状都可以。

  “装配式钢结构建筑,则是由工厂用钢板和水泥制作成楼板,然后像搭积木一样的用螺拴连接拼装造房。”周绪红介绍,目前,国家正在大力发展装配式钢结构建筑。重庆大学振动实验台的这幢冷弯薄壁型装配式钢结构房屋,柱子的钢板厚度只有1.2毫米,梁的钢板厚度是1.8毫米,“这样的房屋用钢量低、自重轻;工厂制造、现场拼装。不仅节约能源,在生产和施工过程中噪声、粉尘和建筑垃圾排放都很小,是一种具有广泛应用前景的装配式绿色建筑。”

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  ▲6月8日,重庆大学振动台实验室,中国工程院周绪红院士介绍试验相关情况。记者卢越摄

  抗8级别罕遇地震的秘诀在“双保险”抗侧力体系

  “2006年时,我们已经做出3层的冷弯薄壁型钢结构房屋房屋。” 周绪红表示,但这样的房屋不足以面向社会大众,由于我国人口多、人均占地少,需要更高层的装配式钢结构建筑,因此对房屋的抗震和防火性能要求都增高。

  怎样让这幢房屋达到防8度罕遇地震的效果呢?秘诀在于黑色和银色的两面剪力墙。

  “剪力墙又称抗风墙、抗震墙或结构墙,是房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用的的墙体,防止结构受剪破坏。”石宇介绍,传统建筑的剪力墙一般用钢筋混凝土做成。这幢房屋用钢管端柱+双面蒙皮钢板做成剪力墙(黑色),此外还加了“双保险”,用夹支单层薄钢板在另一面做成剪力墙(银色),形成两种抗侧力体系。

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  ▲6月8日,重庆大学振动台实验室,中国工程院周绪红院士介绍试验相关情况。记者卢越摄

  “在墙体钢板的两面分别蒙上0.8毫米的钢板,以此加固,这就是双面蒙皮;把钢板夹到墙体中间,增强加固作用,这就是夹支单层薄钢板。“石宇告诉记者,这幢房屋采用宝钢国产的一种薄型冷弯钢板建造,周绪红院士带领团队与加拿大滑铁卢大学徐磊教授在过去的两年时间里,从骨架、墙体与柱子之间的连接、各个构件等方面进行力学设计,最后建造完成这幢“房屋”。

  正是这纵横向两类新型剪力墙的“双重保险”抗侧力体系,让房屋可以承受来自横向和纵向的8度罕遇双向地震。

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  “国内外此前都进行过钢结构建筑的抗震实验,但国内的实验足尺’模型’只有3层。”周绪红介绍,美国虽然也做过6层钢结构建筑振动试验,但只是“单向”输入地震,因此重庆大学完成的是世界首次6层足尺并 “双向”地震波的振动台试验,能应对更复杂的真实地震情况。

  下一步计划做15-18层建筑的试验

  重庆日报记者了解到,本次重庆大学完成的冷弯薄壁型钢结构振动台试验,具有抗剪承载力高、刚度大以及安装制造方便等特点。

  下一步,周绪红团队计划将实验做到15-18层,并且还将挑战更高的地震级数。另外,周绪红还设想将智能化加到建筑中来,比如一些螺栓的工作繁重,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,进行一体化建设,这些能量可以白天蓄能,晚上照明。

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世界首次!重庆大学建成可抗双向8级地震的6层钢结构“房屋”

2020-06-09 09:40:04 来源:

  重庆日报全媒体讯(首席记者 李星婷 摄影 卢越)6月8日,重庆大学发布消息,该校完成对6层冷弯薄壁型钢结构房屋的上百次地震模拟试验。经历8度罕遇双向“地震”考验的“房屋”没有垮塌。这标志着,重庆大学在世界上建成首个模型尺寸最大、承受况烈度最高的足尺冷弯薄壁型钢结构房屋。

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  ▲6月8日,重庆大学振动台实验室,工人师傅正准备拆装6层实验楼。记者 卢越 摄

  本次试验项目来源于该校中国工程院院士周绪红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》和国家自然科学基金重大项目《钢结构高效抗震体系研究》。试验的成功将推动多层冷弯薄壁型钢结构建筑在中国的发展与应用。

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  ▲6月8日,重庆大学振动台实验室,周绪红院士接受媒体采访。记者卢越摄

  成功承受上百次模拟地震试验

  “人工波,8.0。”6月8日,在重庆大学b区振动台实验室,一幢外形像普通建筑、6层高的钢结构房屋,在经过一阵非常猛烈的摇晃后,依然屹立不倒。

  这幢房屋的地下,是一个模拟地震的振动台,房屋通过型钢梁底座与振动台相连。在5月22日至6月4日期间,团队已经对其进行了包括汶川波在内的上百次模拟地震试验。

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  ▲6月8日,重庆大学振动台实验室,周绪红院士与团队成员进行探讨。记者卢越摄

  试验结果表明,即使经受“双向”(横向和纵向)8级罕遇地震波的冲击,房屋出现了一些裂纹,但没有倒塌。

  这栋有些“神奇”的建筑,主要采用钢材料制造,每层楼面积约为23.5平方米,分隔成两间房屋;每层高2.7米,总高16.2米,是一幢完全模拟真实建筑大小的冷弯薄壁型装配式钢结构房屋。

  所谓“冷弯”,是一种可在常温下对钢板进行弯折的技术。相比热轧技术,冷弯可以随意对钢板进行弯折,制造者想要什么形状都可以。

  “装配式钢结构建筑,则是由工厂用钢板和水泥制作成楼板,然后像搭积木一样的用螺拴连接拼装造房。”周绪红介绍,目前,国家正在大力发展装配式钢结构建筑。重庆大学振动实验台的这幢冷弯薄壁型装配式钢结构房屋,柱子的钢板厚度只有1.2毫米,梁的钢板厚度是1.8毫米,“这样的房屋用钢量低、自重轻;工厂制造、现场拼装。不仅节约能源,在生产和施工过程中噪声、粉尘和建筑垃圾排放都很小,是一种具有广泛应用前景的装配式绿色建筑。”

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  ▲6月8日,重庆大学振动台实验室,中国工程院周绪红院士介绍试验相关情况。记者卢越摄

  抗8级别罕遇地震的秘诀在“双保险”抗侧力体系

  “2006年时,我们已经做出3层的冷弯薄壁型钢结构房屋房屋。” 周绪红表示,但这样的房屋不足以面向社会大众,由于我国人口多、人均占地少,需要更高层的装配式钢结构建筑,因此对房屋的抗震和防火性能要求都增高。

  怎样让这幢房屋达到防8度罕遇地震的效果呢?秘诀在于黑色和银色的两面剪力墙。

  “剪力墙又称抗风墙、抗震墙或结构墙,是房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用的的墙体,防止结构受剪破坏。”石宇介绍,传统建筑的剪力墙一般用钢筋混凝土做成。这幢房屋用钢管端柱+双面蒙皮钢板做成剪力墙(黑色),此外还加了“双保险”,用夹支单层薄钢板在另一面做成剪力墙(银色),形成两种抗侧力体系。

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  ▲6月8日,重庆大学振动台实验室,中国工程院周绪红院士介绍试验相关情况。记者卢越摄

  “在墙体钢板的两面分别蒙上0.8毫米的钢板,以此加固,这就是双面蒙皮;把钢板夹到墙体中间,增强加固作用,这就是夹支单层薄钢板。“石宇告诉记者,这幢房屋采用宝钢国产的一种薄型冷弯钢板建造,周绪红院士带领团队与加拿大滑铁卢大学徐磊教授在过去的两年时间里,从骨架、墙体与柱子之间的连接、各个构件等方面进行力学设计,最后建造完成这幢“房屋”。

  正是这纵横向两类新型剪力墙的“双重保险”抗侧力体系,让房屋可以承受来自横向和纵向的8度罕遇双向地震。

(4725399)-20200609094238.jpg

  “国内外此前都进行过钢结构建筑的抗震实验,但国内的实验足尺’模型’只有3层。”周绪红介绍,美国虽然也做过6层钢结构建筑振动试验,但只是“单向”输入地震,因此重庆大学完成的是世界首次6层足尺并 “双向”地震波的振动台试验,能应对更复杂的真实地震情况。

  下一步计划做15-18层建筑的试验

  重庆日报记者了解到,本次重庆大学完成的冷弯薄壁型钢结构振动台试验,具有抗剪承载力高、刚度大以及安装制造方便等特点。

  下一步,周绪红团队计划将实验做到15-18层,并且还将挑战更高的地震级数。另外,周绪红还设想将智能化加到建筑中来,比如一些螺栓的工作繁重,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,进行一体化建设,这些能量可以白天蓄能,晚上照明。

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