高楼晃动、地震接踵而至,材料抗震如何发挥作用?
塑联官方账号塑联网综合报道:2021年5月20日,355米高的深圳赛格大厦出现摇晃,楼内工作者蜂拥出逃。5月21日晚,云南大理州漾濞县连发多次地震,最高6.4级,已造成3人死亡、27人受伤。5月22日凌晨,青海果洛州玛多县发生7.4级地震,震源深度17千米。兰州、西安震感强烈。
天灾难测,人祸可避。建筑安全问题成为了人们关注的热点。

在参与工程建设的过程中,能通过哪些方法,哪些材料,让我们在面对灾害时减少造成的影响,降低我们受到的风险呢?
下面向大家介绍三种主流的抗震方法与材料:
1. 高分子阻尼材料
高分子SBS弹性体、聚氨酯弹性体等是比较常见的阻尼材料。
由于高分子材料同时具有弹性和黏性,在施加应力以后,应变往往不能立刻响应,应力与应变间存在着一个相位差,显示出滞后现象。
在交变应力的作用下,如地震时、传送带运作时、橡胶轮胎运动时,高分子材料每一个应力交变周期都因为滞后产生了能量损耗,这部分能量损耗是由分子内摩擦造成的。

材料吸收了外部振动的能量,通过自身分子内摩擦生热,把振动的机械能转化为自身的热能。
材料阻尼性能由tanδ表征,δ是应力和应变的相位差。
利用材料的阻尼性能吸收振动能量,既可以避免机械结构的碰撞造成损坏,也可以减少噪声,降低工人和使用者的不适感。

高分子阻尼材料应用场景广泛,可制作高速铁路枕木、机械结构件、轮胎、传送带、公路和建筑涂料等等。以一种安静低调的方式发挥着它的作用。
2. 调谐质量阻尼器
台北101阻尼器是最具代表性的调谐质量阻尼器,直径达5.5米(18英尺),重660公吨,是世界上最大、最重的阻尼器,也是全世界唯一开放游客观赏的巨型阻尼器。它能将建筑物的移动减少40%。

调谐质量阻尼器一般安装在高层建筑的上部,当建筑受到地震、强风的影响产生摇晃时,重量大的阻尼器由于惯性原因往往不能立即跟随建筑同向摆动,而建筑开始往回摇摆时,阻尼器也来不及往回摇摆,从外部看也是一种滞后现象。
这样一来,阻尼器和建筑将往相反的方向摆动,动能相互抵消,从而起到减少摇晃的作用。

2019年8月8日05时28分在台湾宜兰县海域发生6.4级地震,震源深度30千米,震中距台北市72公里,地震造成台湾全岛震感强烈。阻尼器的存在,让大楼安然无恙,当时,阻尼器最高只位移了15cm。

3. 调谐液体阻尼器
液体阻尼器既有箱型的,也有管型的。
液体阻尼器通过两种途径来进行减震。一是液体对箱璧间的动压力差。二是同时液体在来回运动时,存在一定的惯性,使得不同部分的液体产生碰撞,使得能量被损耗。

箱型 / 管型

随着城市化进程的推进,一栋栋高楼拔地而起,高层建筑的安全问题也成为了一个重大挑战。研究和使用高性能的阻尼材料变得很有必要。
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