建更安全的家?新技术护航!
地震、水灾、龙卷风等自然灾害随时会“终结”一座座看似稳固的房屋建筑。在畅想未来“宜居”生活之前,居住安全其实是一个更现实的问题——科学家们已经发出预警:随着全球变暖趋势加剧,未来50年,地表温度将上升4℃。这意味着极端气候将更频繁地向我们袭来。
未来的住宅建筑是否能成为人们的“避风港”,充分保障居住安全?世博园的各个展馆里,藏着不少智慧的解答方案。
灾害挑战——地震
应对方案:斜撑+轻量+工厂化
位于世博浦西园区的远大馆,设有一个地震体验馆:游客置身“小黑屋”中,能现场体验到8级地震时地动山摇的恐怖感。从汶川地震、玉树地震,再到今年初的海地地震以及2004年的印尼苏门答腊大地震引发的海啸……无数民居的坍塌、无辜生命的逝去,都在向未来建筑提出一个严峻的问题:如何才能使房屋具有更强的抗震能力?
在远大馆“小黑屋”旁边,一幢名为“远大可建楼”的建筑,让惊魂未定的游客们看到希望:这幢仅用一天时间就搭建完成的6层楼的房屋,经受了9度烈度的抗震测试,达到了目前全球最高抗震等级。
据场馆讲解员郭家融介绍,这一房屋之所以能够高等级抗震,关键在于它同时使用了三项技术:斜撑+轻量+工厂化。
所谓“斜撑”,是对传统房屋支撑结构的改良设计。一般房屋的支撑结构,都是竖状柱子,看上去很结实,但承受不了地震作用下的横推力。为此,在建筑四周和承重立柱中段增加一些斜向的支架,这种形似树杈的斜撑结构,使房屋的抗震强度大大提高。与此同时,这座“可建楼”使用的混凝土地板,也运用新技术,其厚度仅为传统混凝土板的1/3到1/6,建筑自重的大幅减轻,也降低了地震给建筑造成的破坏力。更神奇的是,“可建屋”的搭建过程,犹如搭积木般简单:1天时间盖起6层高的楼房。这就是“工厂化”的搭建方式,在使用预制技术后,吊车取代了建筑工人。未来盖大楼,就像流水线上造机器,能精准安装,又节省建材。
专家点评:
同济大学土木工程学院副教授任晓松介绍,提高房屋的抗震能力,除了改善结构设计和降低建筑自重外,真正的难度在于如何提升建筑的整体结构稳固度,确保建筑在地震时“不散架”。建筑模型还原到实体建筑时,仍会遇到很多棘手问题。目前还需考虑建设成本,因为抗震能力每提高1烈度,整体造价就会增加几倍甚至几十倍。
灾害挑战——火灾
应对方案:高科技材料,阻燃又舒适
城市的人口正在急剧增加。解决高密度人口的居住问题的同时,防止人口密集区发生火灾灾害,也是建筑防灾领域的又一课题。世博园城市最佳实践区,麦加米纳案例馆给出了它的创意解答。
为世界所瞩目的麦加朝圣的盛况背后,留给麦加米纳当地政府的是一个居住难题:4平方公里的范围内,如何解决300万朝圣者的临时居住问题。在这个依山谷而建的城市里,帐篷成为最佳选择。传统帐篷为棉布质材,极易引起火灾。于是,一种面料看上去像雨伞布一样的高科技帐篷,被引入了麦加地区。场馆讲解员介绍,这种帐篷是用含有玻璃纤维的特殊材料制成,具有防火、阻燃、防水、保温等多种功能。“帐篷本身是燃烧不起来的,而每顶帐篷里还配备有自动喷水灭火系统。”自从15年前米纳引进这种帐篷后,再也没有发生过火灾。
世博园区“一轴四馆”也为大空间结构防火难题交出了一份漂亮答卷。例如,世博主题馆巨形展厅的长度和宽度都大于100米,超出了火灾疏散通道不超过30米的要求。为此,展厅中央下方专门修建了一条拥有4个入口的避难通道,突破了建筑安全出口的常规设计方案。
专家点评:
把麦加米纳的案例引进到城市最佳实践区,有着更多的含义。同济大学城市规划系教授、上海世博会城市最佳实践区总规划师唐子来说,“帐篷城”不仅在建筑火灾防护上展示了它的成功经验,也给世界上的其他大城市以重要启示:在特殊时期,例如汶川震后,为安置大量暂住居民而临时搭建的住宅,同样能够做到安全、舒适。
灾害挑战——大风
应对方案:用风洞实验支撑结构设计
所有的高耸建筑,都很“怕风”,这个问题困扰着很多结构专家。上海世博会里,就有一个解决抗风问题的范例——它就是被称为“中国第一索膜结构建筑”的世博轴。
作为世博轴最大亮点的6个阳光谷,犹如从地下生出的6朵鲜花,盛开在长逾千米、宽约110米的世博轴上,它们的表面积约为3.15万平方米,每朵“鲜花”的“花瓣”都如一个足球场大小。为了能经受长达半年的大风考验,专家们想出了妙招,增加了阳光谷风荷载的柔性,让总面积近8万平方米的巨大白色膜布能随大风翩翩起舞,但始终“笑靥如花”。
专家点评:
同济大学土木工程防灾国家重点实验室顾明教授介绍,阳光谷能抗大风主要得益于风洞试验。结合实际建筑物及周边建筑的情况,专家们为阳光谷制作了一个实验模型,在上面设置了2714个测压孔。试验模拟了12级台风的作用,从而得出膜结构上的风力以及风力对结构作用效应的精确数据。在面对高难度的高层建筑时,类似的风洞试验亦能为建筑防风保驾护航。
本报记者 樊丽萍