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为什么美国设计的建筑不能抗震?

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为什么美国设计的建筑不能抗震?

为2020年东京奥运会和残奥会建造的有明体育馆效景图。体育馆共有44个隔震支座,分为三种不同的类型。(礼貌普利司通)

地震最近越来越频繁地出现在新闻中:南加州最近经历了7月4日地震里氏6.4级地震,一天后又发生了7.1级地震。据预测,本周内会有11%的几率一场大地震可能随之而来,当然,所谓的“大地震”的幽灵正在逼近。但是,尽管西海岸和美国其他地区的地震活动相对频繁,但总的来说,美国落后于其他地震多发国家,尤其是日本在地震准备方面。

最近的一次纽约时报调查问为何,何时可建设计经得起地震在美国,这样的人太少了。虽然也有明显的例外,比如洛杉矶市政厅等旧建筑的改造,以及苹果公司等豪华的新建筑福斯特建筑事务所尽管走总部一枚戒指浮在基础隔离器上而不是固定在传统的基础上,美国的大多数建筑都以混凝土为核心,相对非刚性结构,没有减震器或隔离系统。即使是那些做了的报告的施工质量参差不齐,许多没有通过基本的准备测试。简而言之,日本建筑的设计一般都是为了在地震中摇摆,尽量减少损失(并使用钢网构成其核心),而美国建筑的设计主要是为了在某种程度上减少生命损失。

夹在两块红色钢板之间的厚橡胶圆柱体。
基础隔离器通常是夹在金属板之间的橡胶,有时具有铅芯,位于建筑物下方或偶尔位于屋顶,以使建筑物随着地震活动轻微摆动。(礼貌普利司通)

这在很大程度上不仅可以归咎于监管不力,还可以归咎于经济。建造一座抗震建筑的成本更高,尽管这显然只是短期内的事情。一个联邦研究证明了在城市中心地震后重建将花费数十亿美元,比简单地在第一时间建造一个能抵抗地震的结构贵四倍。然而,由于法律宽松,加上房地产和开发市场优先考虑短期所有权和思维,业主和开发商对预付额外资金仍持谨慎态度;据日本尼斯建筑公司(Nice Corporation)估计,在一栋七层楼的建筑中,只会增加大约13%至15%的成本。不过,根据美国工程师伊恩·艾肯(Ian Aiken)表示,有些系统“只需多花5%的钱”。

东京美国每年经历1000多次地震事件,预计在未来30年内也会发生大地震,这是1923年毁灭性地震的后续。虽然对潜在损失的预测仍然是灾难性的,但也许没有一个城市比它更能承受打击。不仅高层建筑、摩天大楼和小型建筑都被设计成能承受强烈的地震活动,而且,作为一种《卫报》报告”,公园设有隐蔽的紧急厕所和可以变成炉灶的长凳,该市拥有世界上最大的消防队,经过专门培训,可以防止地震后蔓延的大火。”

这座城市不仅是世界人口和商业中心,也是一个主要的旅游目的地,随着即将到来的活动,这一点可能会变得更加真实2020年夏季奥运会和残奥会.但即使是奥运会的新建筑也得到了高科技的待遇。

花岗岩塔衬着蓝天
洛杉矶市政厅始建于1928年,在1998年的一次翻修中,它成为美国为数不多的与基地隔离的建筑之一。据报道,这座454英尺高的建筑可以承受8.2级地震。(克雷格·巴克)

新的东京水上运动中心和有明体育馆(Ariake Arena)内安装了隔震轴承,有明体育馆将成为奥运会排球和轮椅篮球比赛的举办地。水上运动中心和体育馆使用的是普利司通隔震系统(Bridgestone Seismic Isolation Systems),这是对旧方法的更新,旧方法依赖于增加建筑物的刚度或增加额外的框架。而不是增加更大的刚度,基础隔离系统使用橡胶轴承的尺寸在大约23英寸和70英寸之间,以允许结构缓慢摇摆,只造成轻微的干扰,如果有的话,在上面的楼层,而不是让整个结构剧烈震动。类似的轴承也可以在东京车站和洛杉矶市政厅等建筑中找到。虽然隔离器通常被放置在建筑物的基础上,但对于新的竞技场,它们被放置在屋顶上,这是具有大型开放空间的建筑物的常用方法,有助于减少屋顶支撑元件的压力。

然而,如果社区没有做好准备,世界上所有的技术也只能到此为止。正如东京的防灾专家罗宁·隆史·刘易斯所说《卫报》甚至所有这些科技“如果你看看东京的摩天大楼,你会发现这里的技术非常先进,尤其是抗震技术,但我担心的是社区和个人层面的准备工作。”像往常一样,技术本身并不能拯救我们。尽管如此,我们还是希望美国能向东京学习,为更安全的城市和社区投资有弹性的建筑。

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