竹子搭的四层“小楼”,可以抗得住九级地震吗?昨天,第五届全国大学生结构设计竞赛在东南大学举办,来自海内外七十余所高校组成的竞赛团队比试身手。记者在现场看到,在模拟汶川地震波的振动台上,有的“竹楼”轰然倒塌,有的却能屹立不倒,各个队的差距一目了然。
. g5 a) z: w, F, d% m7 i8 a 数据真实,现场模拟汶川地震1 h: c( c8 `! F
这是一次很有兴趣的大赛。各参赛队接受的任务是:设计制造一种多层房屋结构,总高度为100cm,至少四层,每个楼层净高不小于22cm。要求以竹子作为材料,胶水作粘合,每个楼层还要加载铁块负重,重量可以自选,但总重量不得超过30Kg。除此之外,楼顶要放置水箱,里面至少注入10cm高的水。" ^- M5 v- F( o
“小楼”完成之后,就要接受挑战了。记者在现场看到,它们将一一被放在振动台上,接受地震波的考验。主办方告诉记者,振动台输出的地震波取自汶川地震中的真实数据,完全模拟汶川地震波的频率和强度。竞赛共分三级加载,一级比一级强。“第三级相当于地震九级的强度,能抗得过去就说明这个作品是成功的。”
- P2 F) ?% S0 R/ ?; F* D8 } 惨!不少四层“小楼”轰然倒塌8 d, T( C* E% P. \
临近比赛,各个高校的团队都在后台紧张地作最后准备。“心里很忐忑。虽然作品反复计算、修改过,但是我们学校没有这种仿真地震波的平台供实验,会不会倒塌心里一点谱都没有。”几所高校的队员不约而同地表示,最怕的是一级加载都没熬过去,就糗大了。1 ^* d6 r5 T, f: ?$ b
加载测试开始了,各高校作品陆续登场。天津大学的团队将“小楼”小心翼翼地抬上了振动台,用螺栓固定好,铁块和水箱也是全部到位。地震波一级加载启动了,只见“小楼”一阵剧烈地摇动后,“砰”地一声连楼带水箱全倒在地上,宣告失败。接下来,同济大学的作品也没能熬过一级加载。
% }9 N9 a. \0 h 除了好几所高校的作品在强大的地震波前轰然倒塌,也有一些作品主要的梁和柱出现破坏,或者铁块和水箱飞出,都以失败告终。最惨的是,有些“小楼”刚抬上来,在安装在振动台上时就坍塌了,还没有机会接受一级加载的检验。现场一位评委告诉记者,失败的原因有很多种,有的因为结构问题,有的是制作过程中出现误差。有的设计者过于拘于理论计算,或者则是过于想挑战极限而能力未及。
' @5 U, H9 n. n* V 牛!164克“小楼”抗住九级地震 w. l- b1 _5 |) T$ Z" m ]
一级加载的能量有限,而到了三级加载,就会产生地震九级的能量。记者在现场看到,也有一些很牛的作品硬是将九级地震抗下来了。
! \: B3 U: F- f" y; E0 ?7 X7 [, H 浙江工业大学的“小楼”就经受住了这样的考验,在“九级大地震”前,它仍然稳固地竖立着,赢得了现场一片喝彩。参与设计的吴魏华同学告诉记者,这个作品也是几经修改。一开始有300多克重,但是大赛规定作品越轻加分越多,所以他们又通过削细竹条、减少尺寸等,硬是将重量减轻到164克。说起“小楼”的稳固性,小吴说这和他们采用的角钢结构有关。“很多高校的作品横截面是正方形,我们是L形。这种形状更柔韧一些,弹性更大,而粘接缝也更少。
4 C; X- ?. b- z 浙工大的作品因为重量轻、耐受力强,获得的成绩超过了之前比赛的众多高校。评委评价说,他们的作品结构将竹子的柔韧性充分发挥出来,达到以柔克刚的效果。" U6 o. G' ^ ] c) {
竹结构房屋已在江苏等地推广7 Z, a1 Z% P5 G2 e" H" H
根据评分标准,作品越轻,获得的加分越多。记者在现场看到,大多作品重量都只有几百克重,最轻的是西南交大的“小楼”,只有一两半重。而来自日本名城大学的作品则最重,足足有4斤重。“太重了看似稳,其实也有弊端。因为竹条宽,刚性太强,并不有利于抗震。”评委分析说。
* r7 i& L& H7 S j" l2 e' v 东大土木工程学院院长吴刚说,大赛之所以要求采用竹子作为材料,是因为竹子是轻质、高强材料,用它建造房屋遇到地震时会更安全。另外,中国是林业大国,竹子是可再生资源,符合可持续发展的理念。竹子冬暖夏凉的特性,也更环保。事实上,用竹子造房也是未来一个趋势,中国工程院已启动相关项目,并已经造了不少竹结构房屋,在江苏等地开始推广。“我们之所以办这样的大赛,一是想培养学生的创新能力,另外也是想强化他们的责任意识。让他们知道,房屋建造从材料选择到计算到设计再到施工,每个环节都不能大意。” |