北京新机场抗震——诺亚方舟
世界最大单体隔震建筑(在建)
概括
地震时建筑物的倒塌是造成生命财产损失的主要因素。建筑隔震技术起源于新西兰,在日本得到广泛应用,我国在2008年汶川地震后开始大力推广,2010年上海世博会后减震技术开始进入国人的视野。与传统抗震方法相比,建筑隔震技术具有诸多优势,与传统抗震技术相比,可减少地震能量对建筑结构的破坏30%-80%,在高烈度地区的建筑造价可比传统抗震结构节省3%-20%。采用隔震技术的北京新机场航站楼将成为隔震技术综合应用的新标杆。
北京新机场:世界新地标
北京新机场位于永定河北岸,位于北京市大兴区榆垡镇与礼县镇与河北省廊坊市广阳区之间,距天安门广场约46公里,距廊坊市中心约26公里。北京新机场整体呈“海星”造型,结构复杂,主体结构采用混凝土框架结构,屋盖及其支撑结构采用钢结构,空间跨度大,实现多种功能。
新机场规划航站楼的客运能力目标是每年1亿人次以上,目前的客运能力是每年7200万人次。此次建设的北航站区将提前满足4500万人次客运量,并可带动后续卫星厅建设达到目前7200万人次的客运能力目标。北京新机场建成后,按照目前的设计规模,将超过广州白云机场和上海浦东机场,成为继首都机场之后的国内第二大机场。同时,以此数字为基础,也可跻身世界前五大机场之列。根据国际机场协会的统计,截至2013年底,全球旅客吞吐量排名前三的机场分别为美国亚特兰大国际机场、(北京)首都国际机场和伦敦希思罗机场,旅客吞吐量分别为9443万人次、8371万人次和7237万人次。 建筑面积约75万平方米的北京新机场建成后,将成为世界最大的单体隔震建筑,树立世界隔震技术的新标杆。
机场采用隔震技术
北京地处燕山地震带与华北平原中央地震带的交汇处,紧邻汾渭地震带和郯庐深断裂地震带。据有关地震历史记录,北京地区共发生过4级以上地震近200次,5级以上地震10余次。北京历史上最大的一次地震发生在清康熙年间1679年的三河—平谷地区,当时该地抗震设防等级为8度(0.20g)。
北京断裂带分布示意图(图片来自中国国家地理)
传统的建筑抗震方法基于强度设计和延性设计理念,主要依靠加强建筑结构强度来抵抗地震破坏,简单来说就是靠“硬”来“抗”地震。而隔震技术则是依靠“隔”和“耗”来降低地震响应的性能化设计理念,可谓是“太极推手”,将力化解于无形。大量的实验和实践证明,以地震响应为指标,隔震技术结构仅为传统抗震结构响应的12%-25%,且地震越大,抗震效果越好。从抗震角度看,传统抗震主要保护建筑主体结构的安全,而以柔克刚的隔震技术则可以在实现传统抗震目标的基础上,保护室内设备和人员的安全。
2011年日本发生9.0级“311”大地震,仙台、福岛等地震灾区近百栋隔震建筑完好无损,室内设施和物体甚至没有发生位移,其中包括百米以上的高层隔震建筑,而没有采用该技术的传统抗震建筑则大量倒塌。
采用隔震技术的机场除了安全可靠之外,比传统机场更加经济环保。专家认为,与传统抗震设计相比,采用隔震技术的建筑可节省3%-20%的建筑成本。因为传统强度设计的抗震建筑需要更多的钢筋和混凝土,而采用隔震技术的建筑需要的钢筋和混凝土更少。虽然隔震支座的成本有所增加,但建筑整体造价可以在一定程度上降低。
根据建筑隔震支座加速老化试验研究及工程勘察首都机场3号航站楼钢结构 造价,建筑隔震支座使用寿命可达80年以上,保守设计为60年以上,因此,隔震支座的使用寿命完全满足新机场的使用寿命要求。
北京新机场航站楼隔震技术将上部结构抗震目标由“小震不损坏、中震可修复、大震不倒塌”提升到“小震不损坏、大震可修复、超大震不倒塌”,大大提高了抗震性能;采用隔震技术,避免上部结构梁、柱截面过分扩大首都机场3号航站楼钢结构 造价,使梁、柱截面尺寸更加经济合理,增加了室内空间和使用面积,有效发挥了使用功能;采用隔震技术,不仅能使航站楼实现美观大方的海星型建筑效果,还能达到最佳的抗震性能目标;
北京新机场航站楼采用隔震技术,设置隔震层,震后维护集中在隔震层上,隔震支座、阻尼器的检查、维护和更换比传统抗震建筑需要整栋建筑修复要简单得多,而北京新机场只需要对隔震层进行维护,可以大大减少修复时间和成本。
苹果新飞船总部将成为全球最大抗震建筑之一(图片来自cnbeta)
作为乔布斯的最后作品,外形酷似UFO的苹果新总部Campus 2目前正在有序建设中。大楼内安装了700多个隔震支座。同样采用隔震技术的墨西哥首都新机场航站楼建筑面积达55.5万平方米,将于今年开工建设。
墨西哥首都新国际机场将成为世界最大抗震机场之一(界面新闻图片)
新机场采用国产隔震装置
也许你会质疑说——看来减震技术确实可靠,那么国产的减震、隔离技术也同样可靠吗?
隔震技术起源于新西兰,在日本得到广泛应用,但我国在2008年汶川地震后才开始逐步推广。2014年2月25日,中国住房和城乡建设部下发建置[2014]25号文件《住房和城乡建设部关于住房建设工程推广应用隔震技术的若干意见(试行)》。 文件要求“位于抗震设防烈度8度(含8度)以上高烈度地震区、地震重点监控防御区或处于震后重建阶段的新建学校、幼儿园、医院等3层以上(含3层)人员密集的公共建筑,在设计上应优先采用隔震技术。鼓励重点设防建筑、特殊设防建筑和位于抗震设防烈度8度(含8度)以上高烈度地震区的建筑采用隔震技术。对抗震安全或功能使用要求较高的标准设防建筑,建议采用隔震技术”,这再次掀起了全国推广隔震技术的高潮。云南省作为中国大陆地震灾害最为严重的地区之一,较早开始推广应用隔震技术,该技术已得到广泛普及。 形成了研究、设计、产品制造等一系列完整的技术。同时,政府给予了大力支持,使得隔震技术得到了很好的推广应用。据官方统计,截至2014年底,云南省应用隔震技术的建筑数量已达到全国的75%以上,其中隔震建筑占比超过80%,减震建筑占比接近37%。
云南振安隔震技术有限公司(以下简称“振安科技”)负责实施北京新机场航站楼的隔震解决方案。振安科技是隔震行业院士工作站——周福林院士工作站、云南省隔震技术研发示范基地、云南省工程结构隔震应用工程研究中心。振安科技在国内承接了一系列具有代表性的隔震项目,建成的隔震建筑数量占全国隔震建筑数量的70%以上(截止2014年底)。
2013年5月12日,第四个全国防震减灾日,在云南省设计院的牵头下,振安科技把地震模拟实验从模型搬到了实体高层隔震建筑上,这也是国内首次开展的类似实验。实验大楼——云南省设计院办公楼,是一栋约50米高的建筑,其建造过程中就运用了建筑隔震技术。专家们对这栋建筑进行了100多次强震模拟实验,包括模拟2008年“5.12汶川地震”、2011年日本“3.11”地震等,以实际强震记录作为地震动力输入,对建筑进行现场动力试验,收集了1000多项宝贵数据。 综上所述,无论是常见地震还是罕遇地震,无论是模型还是实物高层建筑,无论是真实地震还是模拟地震,国产隔震支座都通过了检验,发挥了应有的抗震效果,说明国产隔震支座并不比国外的差。
首次高层建筑抗震性能实体试验(视频来自CCTV13新闻频道)
国产大直径轴承研制成功(视频来自CCTV13新闻频道)
概括
专家和业内人士普遍认为,我国隔震技术已达到国际先进水平,推广应用对保障人民生命财产安全具有重要意义。继2014年住房和城乡建设部建质发[2014]25号文件发布后,北京新机场航站楼工程应用隔震技术,将在全国范围内掀起隔震推广应用的热潮。
据住房和城乡建设部2015年2月全国隔震住宅建设项目统计,截止2014年12月,全国已建成隔震建筑2662栋,在建546栋,共计3214栋;已建成隔震建筑174栋,在建90栋,共计264栋,占总体住宅建设项目的比例不到0.02%,需要大力推广。我国建筑隔震支座行业总体处于成长期,未来10年,整个国内建筑隔震市场普遍看好。
继续
在北京新机场项目现场,小编看到,各项建设工作正在有序推进。
北京新机场隔震工程采用直径1500mm的建筑隔震橡胶支座,每套(含附件等)重5-6吨,机械性能超过100吨的大型阻尼器就有150多个。整个安装工作非常重要,所以驻扎在振安的隔震技术工程师们长期忙碌,一遍又一遍地与现场的工人沟通交流,进行详细的讲解,并提前组织实战“演练”,安装实际的隔震产品——这一切都是为了确保整个北京新机场工程的隔震技术部分能够顺利实施。
话不多说,我们先来看图吧!图片如下。
网站概况:
建筑橡胶隔震支座安装演习中:
未完待续...请继续关注以了解接下来发生的事情。
施工现场的随机拍摄
编者按:本文主要用于5.12地震减灾日科普,限于篇幅,很多细节没有详细写出来,没关系,在以后的文章中,我们会不定期曝光我们驻守在项目现场的小伙伴们和他们的日常工作,如果文章中有不恰当或者不正确的地方,请给编者留言,编者看到后会第一时间核实修改。