大地震震出中国防震避震与减震(去抗震的)结构动态平衡理论

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新型防震避震与减震(去抗震的)技术欲改正传统

汶川大地震带来的巨大灾难已经牵动起整个世界建筑领域的神经——寻找能够运用到建筑领域中的有效抗震技术已经成为世界建筑界的共识，日前，一项早在1985年就发明出来并在1990年取得美、中、英三国发明专利的新型减震、隔震、消震技术被中国企业新纪录推到了舆论关注的前台,并在世界许多国家包括美国和英国等发达国家的关注。
“建筑物与地震应该和谐，而不是死扛对抗，我们的原理是以柔克刚，通过先进的技术手段人为主动的切断(避开)地震产生的冲击力，冲击打击建筑物基础的传递路线,否则，建筑物就会在被地震的冲击力打击下，从而产生楼倒屋塌人亡的严重后果”。泰中集团美、中、英三国发明专利技术发明人陆建衡这样阐述自己的防震避震与减震(去抗震的)理论。
陆建衡出身于桥梁世家，其父陆蕴山是我国解放后第一代铁路建设专家，.陆建衡继承父亲的遗志，一直从事铁路桥梁专业的研究和建设工作。他创造性地将铁路桥梁中桥片与桥墩的隔震、减震原理转化运用于建筑结构中,即将桥梁的柔性结构和建筑的刚性结构相结合，先后发明了十多种专利技术。
汶川大地震已经让他的防震避震与减震(去抗震的)理论和技术成为舆论关注的焦点。
刚柔相济的防震避震与减震(去抗震的)结构
陆建衡研究发现，世界各国现行采用的抵抗地震破坏的建筑物体的基本类型，都是以吸收地震能量为主的插入式整体结构，即将建筑物的基础和上部结构设计为绝对不可分割的刚体插入地球，插入式整体建筑结构在地震时，将地震破坏力直接传递给上部结构，使上部结构发生摇晃，由于上部结构是钢箍捆住内力的结构，因而在摇晃中产生的巨大能量没有释放点，而被迫返回基础，地震又很快的不断的冲击建筑物的基础，向上部结构继续输送地震能量。
在陆建衡看来，这样上部结构返回的作用力，同基础传来的地震内力发生冲撞，往覆多次，冲撞最厉害的集中点，就是能量集中释放的突破点，也是结构的破坏点，通常都在基础与上部结构的交面上，破坏的形式是剪切破坏，而整个建筑物不是倒塌就是倾斜。
“传统的抗震理论就是与地震死扛对抗，然后追求抗得住，所谓小震不坏、中震可修、大震不倒，追求的就是这一目标，但按照这种要求建筑物，不但会造成巨大的不必要的经济浪费,由于一. 地震冲击力的方向不发确定; 二. 城市建设中建筑物的布置和类型差异很大,因此,各种建筑物受地震冲击打击的反应都不可能是一样的,。”陆建衡从理论上指出了这种与地震死扛和对抗的抗震理论的严重问题,即根本达不到想象的死抗硬扛的目的。他的做法是，仿效铁路桥梁的结构，在建筑物的地基与立柱之间安装水平滑动(不能是橡胶竖向弹性)隔震装置。这种装置在地震波的冲击下可以通过滑动释放地震能力。这样，地震通过地基打击上部建筑的传力通道就完全被切断了。同时，还在建筑的四周外围加装了一些具有很大弹性的消震装置，这些装置可以跟随地震波的振动而伸缩，把地震波挡在建筑地基以外。
这些装置完全改变了传统的插入式钢箍捆住地震内力的建筑结构体系，将建筑物的整体有机的隔离成两个受力体系，这样地震破坏力的传递媒介改变了，由直接传递转化为间接传递，这就大大减少地震对上部结构的冲击。同时，上部结构对基础的作用力也大大减小。
据介绍，这些被称为“建筑物抗震减震装置”、“建筑物消震装置”和“高层建筑隔震消能装置”的技术已经获得美、中、英三国专利，构成了陆建衡防震避震与减震(去抗震的)理论和技术体系中的关键构件。
更具有经济优越性的是，陆建衡的防震避震与减震技术,在用于城市中大量即有旧建筑加高更新改造中,可以在不影响旧建筑物的正常情况下使用，也可以在不用搬迁的情况下进行，比常规抗震更加安全，还节省40%左右的投资；用于新建筑中，比常规设计节省20%左右，并能完全达到地震设防要求。 据了解，该专利技术已经成功应用于中央党校、国务院二招等旧建筑的加高和防震避震减震工程中。这项创新科技经评审已被列为北京市重大科技成果推广计划，建设部也已将其列为首批推广应用技术并公告向全国推广。
清华大学建筑系科技部专家张明见指出，建筑界已经有不少人相继对现行的抗震设计标准和抗震措施所依据的刚性结构理论基础提出了质疑,而在中国,陆建衡就是一个代表，“陆建衡是以动态平衡为基础的刚柔相济理论体系来替代现今世界几十年来遵循的依据静态平衡的刚性结构理论为基础刚性结构体体系,以刚柔相济理论体系为基础的减震、隔震和消震设计替代抗震设计，这一科研成果应该是人类创造性地应对地震灾害的一场革命。”张明见评价说。
橡胶垫与阻尼器的局限
陆建衡表示，几百年来，人类所推行的以死扛为特征的静态（加大刚度）的建筑结构体系，违背了地球地震的客观规律。因此，给人类自己造成了巨大的灾难。人类为了在地球上更好的生存和发展下去，就得从根本上解决适应地球地震客观规律的建筑结构体系。
他坚定地认为，以释放地震内力为抗震原理的建筑结构动态平衡体系才是与地震力相适应的，这一思想应该成为制定新的建筑防震避震与减震(去抗震的)标准的理论基础，这才是人类抗震技术发展的方向和目标。而对于目前世界建筑领域所采用的抗震技术，熟悉这一技术领域发展趋势的陆建衡根据自己动态平衡为基础的刚柔相济理论体系专门撰文进行了评价。
根据陆建衡介绍，当前有一种“橡胶垫”隔震减震器己经应用于某些建筑物的建造之中,这种在91年获美国发明专利的橡胶垫隔震减震器的是由一层橡胶一层钢板的多层反复重叠,并在其中心部钻孔安放铅芯棒所组合而成。但在陆建衡看来，这种橡胶垫应对地震具有很大的局限性，他通过研究分析发现，橡胶垫的圆柱形特征决定了这种隔震减震器只能在竖向冲击力的情况下发挥隔震减震的目的，但当应对水平冲击力时，不但起不了隔震减震的目的,反而加速了建筑上部结构的倾覆。
“地震冲击力对建筑基础的冲击力,是水平往覆冲击力,在死抗硬抗地震冲击力的建筑结构中,地震冲击力水平冲击建筑物基础,随之基础将地震冲击力传递到建筑上部结构,造成建筑物整体倾覆性摆动,这是地震冲击力破坏建筑物的主要原因和表现形式，地震发生时，除了地震震源上方的建筑物之外，大部分建筑物所遭遇到的几乎都是水平往覆的地震冲击力，而连接建筑物及其基础的橡胶垫不但无法化解这种水平冲击力,反而因橡胶垫的变形无法往覆复原而破坏。”陆建衡指出。
除了橡胶垫，陆建衡也对增加建筑结构硬抗地震能力的“阻尼器”进行了评价，他指出，这种装置的作用是减小上部建筑在地震中摆动,但不可能减小地震对基础的冲击力，而“阻尼器”在建筑结构中产生的反作用力,反而加大了结构的振动动力, 当地震冲击破坏力与安装在建筑结构中的“阻尼器”的受力方向一致时, 阻尼器才能发挥一定作用,然而“阻尼器”的设计安装是根据建筑结构的使用来安装的,而地震冲击力对建筑物的受力方向却不可预测，所以即使安装了阻尼器，也不可能保证“阻尼器”与受地震冲击力方向一致。
这也说明阻尼器要发挥作用也是有条件的,而这个条件就是在设计时,就要准确的了解: 地震冲击波在所城市的受力方向,来决定“阻尼器”的设计和安装。 但是现在的科学手段是根本无发测定,地震爆发时地震冲击波的冲击方向,更不可能将地震冲击波的冲击方向,按“人为的意志”去适应不同的建筑物的“阻尼器”的阻尼方向的, 因此,可以确定“阻尼器”在地震爆发时,只有少数“阻尼器” 设计和安装的方向与地震冲击波的冲击方向一致, 而大多数“阻尼器”是没有用的,因而仍然逃脱不了地震冲击波的打击,这些没用的阻尼器根本不会起到阻挡地震冲击波的作用 。   
建设节约型防震避震与减震(去抗震的)建筑
汶川大地震发生后，建筑抗震标准也紧接着成为建筑界讨论和关注的热点话题。但陆建衡发现，人们一谈建筑抗震标准总是言必称地震等级，诸如把建筑物的抗震等级从6度提高到7度或8度等等。
“这说明，我们目前通行的抗震标准仍然是与地震冲击破坏力死扛对抗的传统思维，提高抗震标准所追求的就是抗得住。”按照这种思维建造楼房，就要从施工上采取提高砼标号、加大钢筋的直径及配比量等措施。而如果在全国960万平方公里的疆土内处处设防,将成千万亿平方米的建筑抗震设计标准均提高到抗7度、抗8度、抗9度的标准，必然会造成建筑成本和投资的无限增加(至少也是数万亿元资金的增加)。
“沿袭传统的抗震标准以提高抗震等级，这不是节约而是极大的浪费，这种做法固然能够增强人们在心理上的安全感，但巨大的浪费却与我们所倡导的科学发展观背道而驰。如果按照我们的理论和技术，通过在建筑物基础上进行防震避震、减震、隔震、消震的设计和设置，切断地震产生的冲击力，避免与地震死扛对抗, 而建筑物的主体建造部分根本用不着增加抗震强度，这是节约的(抗震)标准。”陆建衡表示。
陆建衡之所以主张节约，是因为还有一项名为“抗震(防震避震与减震)低层楼房加层结构”的技术，这一技术重大优越性在于，可以在不拆迁建筑物的基础上，通过规划设计和结构改变增加建筑物的高度并改变其外观，把5层楼变成10层甚至更高。这一技术之所以可以实现，乃是因为陆建衡将楼房加层技术与其系列防震避震与减震技术相结合，提出了分离式释放地震内力动态平衡建筑结构体系,从理论上解决了在不拆迁即有旧建筑物,而在其上加高增加新建筑(抗震)设防的结构、解决了新旧楼不同沉降和地震时振动不同步等重大技术问题。
“桥梁建筑的双拱结构，运用在即有旧建筑物加高的新建筑上，使其大跨度横梁解决了新加楼层荷载的承重问题；新旧建筑基础分离及新建筑与旧建筑连接器刚柔性结点，解决了不同荷载承重和不同沉降问题。”陆建衡举例说。
按照陆建衡的说法，“建筑物抗震减震装置”专利技术用于新加高层建筑，可将建筑物整体有机的隔离成两个受力体系，由直接传递专转化为间接传递。解决了将地震冲击波冲击建筑物基础的传力通道，有效的全部隔断。即在建筑物四周一定范围内，沿基础底部到地面部分，设置了消震装置，将地震爆发时地震冲击波从任何方向冲击建筑物基础的破坏，完全分离隔断；在建筑物上部结构和基础之间，设置了隔震、减震装置，又将地震冲击力传给上部建筑物的传力通道给切断了。这样，就能彻底保证加层之后楼房的安全性。
据介绍，这项专利技术，自1991年至2001年已在北京中央党校、国务院二招、首都师范大学教学楼、河南的南阳市政府大楼、首都师范大学教学楼、山东的德州市办公楼等相继使用，效果反映良好。业界专家表示，这是对低层建筑加层结构防震避震与减震理论和实施方法的一种重大突破,不仅适用于住宅建筑旧楼加高,也适用于大跨度的会堂、影剧院、展览馆民用建筑、工业建筑、铁路和公路桥梁、大型水库的大坝建设。
值得一提的是，这种加层楼房在施工过程中可以保证原建筑物继续使用、不需进行搬迁，而采用特别结构设计加层,使原建筑物从2-5层可加高到8-20层.增加数倍面积的新建筑,带来了巨大的社会效益和经济效益，在占地以及避免搬迁和拆迁等方面具有显著的节约效果。据测算，与传统的拆迁建造相比，采用楼房加层的方法与可节省40%到60%的投资。
有房地产界人士指出，这一楼房加层技术彻底打破了“万丈髙楼平地起“的旧观念，将引领一场房地产革命，即传统的占地房地产开发时代的结束, 无地空间房产开发时代的到来。尤其是在建设用地紧张、房价高涨、人口密度大的北京、上海等大城市具有极大的推广价值，为改善人民群众越耒越紧张的住房问题寻找到了一种低投入高产出的模式。这一吸纳集成了陆建衡的防震避震与减震、隔震和消震设计楼房加层技术，在增强建筑物防震性能的同时，又能扩大建筑物的使用面积，兼具有效性与节约性，而依靠这一技术，中国所有的城市也将产生房地产运营的新模式。