2014年6月16日

观察地震时建筑物的移动

在地球上千古万代的历史中,地震使地面隆起,使树木颤抖,使动物群四处乱窜。然而,除了偶尔发生的海啸和局部的岩面和山坡脱落,它们从未真正对动物王国造成直接伤害。直到动物们开始在危险的东西的沉重重量下“躲避”自己。正如谚语所说,“地震不会杀死人;建筑做的。”这座建筑可以保护你免受风、雨、寒冷、害虫和攻击,这也是现代文明的结构。当它通常坚固的基础被地球撼动时,它会成为难以置信的威胁。幸运的是,我们正在快速学习如何设计我们的结构,这样即使是不寻常但极端的地震震动也不会对建筑中的人造成威胁。

盖蒂图片社

重新创建1906年的地震。来源:http://www.gettyimages.com/detail/video/buildings-shaking-palling-apart-in-earthquake-stock-video-footage/562- 38.

世界各地的主要地震多发城市已开始采取全面行动,升级建筑法规,使其大量的老建筑符合规定。这些现代抗风险措施中最引人注目的来自伊斯坦布尔旧金山,最近洛杉矶.这些城市都是最近处理A.有惊无险与A.强烈地震,但运气不会持久永远.它需要巨大的集体投资来解决这个问题昂贵的问题特别是当强烈的地震的震动通常是难以想象的远离任何人的经验。为了让人们清楚地了解建筑物晃动的危害,这里有一组模拟、数据动画和建筑物响应强烈地面运动的YouTube视频片段。其中一些是令人瞠目结舌的,当你考虑是否值得在不合适的建筑中冒险时,应该会让你有点发抖。

2011年3月11日日本东北部发生地震时,大量的摄像机记录下了摩天大楼按照设计的方式摇摆的过程。我之前已经在这里贴过了:
//www.dojosakura.com/tremblingearth/2011/05/05/swaying-high-rises-and-resonance-frequencies/

在下面的视频中,我们看到中高层到低层的两层建筑在响应更高频率的地震动而摇摆。

厚重的屋顶瓦片从这些屋顶厚重的日本建筑上被扔到地上,猛烈地来回抽打(提醒人们远离建筑的侧面):

在这段关于日本东北部地震的长而可怕的视频中,我们看到许多两层楼的建筑在摇晃中失去了窗户框架和其他非结构元素。建筑框架足够弯曲,使混凝土和石膏从墙壁上脱落:

来自日本的另一个剪辑显示了一个独立地从它周围的街道上独立地晃动晃动,沿着关节屈曲。您可以清楚地看到基本隔离抑制的震动程度,因为隔壁的建筑(配有数十名枝形吊灯!)疯狂地连枷:

这是来自Office的剪辑的运动稳定版本,显示在2011年的东京摇动中的两个狭窄的建筑物:

2014年,墨西哥城发生了一场不那么剧烈的地震,一段类似的视频显示,两座狭窄的建筑做出了不同的反应,并互相摇晃着:

一个更广泛的结构,革命的圆顶和开放的纪念碑,在同一个墨西哥城地震期间令人愉快地摆动:

这部盖蒂库存电影显示了旧金山的砖和木星砖和木材公寓楼的规模娱乐,因为它们在1906年的地震中可能出现在一起 - 并将出现在城市未来的暴力地震期间:
http://www.gettyimages.com/detail/video/buildings-shaking-falling-apart-in-earthquake-stock-video-footage/562-38
(我一直在想,当我在旧金山的时候,即使是在一场小地震中,你的邻居的房子也在拍打着你的房子,听起来会是什么感觉……)

当然,在所有这些例子中,建筑都幸存了下来。然而,人们不需要想象,多一点震动或少一点结构完整性,就能使这些建筑倒塌。我们在2010年海地地震镜头的最后一幕看到了它。从3点19分开始,镜头显示了剧烈的摇晃以及临近建筑逐渐发生的悲剧性的不稳定。

幸运的是,这些建筑的运动是可以预测的,或者至少是可以建模的。地震反应模拟是建筑工程的一个常规组成部分。人们制作的模型(例如,看Computers&Structures,Inc。的YouTube频道)目前正在通过来自重大仪器建筑物的实际数据得到改善。CALTECH的Millikan图书馆有整个安装的加速度计在帕萨迪纳的微小地震事件中衡量其调整和扭矩。在这里显示了它在4.2期间的运动,以及一个很好的叙述解释。

同样,UCLA的因子健康科学建设在每个楼层都有多个加速度计,给予令人惊讶的精确视图的建筑物的运动在地震。它经历了很多,每一个都有一个动画。看看这里的任何一个——这些都是在洛杉矶地震中记录的实际运动....夸大了一点:
http://factor.gps.craltech.edu/animations

记录在这些设备良好的建筑中的数据有助于科学家和工程师理解地震期间可能发生的运动谱,并校准结构反应模型,这是为高耸的城市设计抗震安全结构的两个关键因素。