地震在加利福尼亚塔楼进行木材安全测试 - 彭博社

塔尔伍德试验建筑物于5月9日在圣地亚哥的“摇晃台”上进行测试。

摄影师：Sandy Huffaker/Bloomberg本文是彭博绿色系列的一部分木城，该系列关注木材作为低碳建筑材料在全球崛起。

上个月的一个阳光明媚的早晨，一场地震震动了圣地亚哥东北部。几分钟后，又发生了另一场地震，导致一座10层高的木质建筑摇摆。

然而，这些地震是由计算机触发的，摇晃仅限于建筑物所在的一个占地1000平方英尺的平台上。这座建筑物是一座全尺寸的测试模型。

这座结构是有史以来最高的建筑物，经受了世界上最大的高性能“摇晃台”上模拟地震的试验，该摇晃台使用液压致动器将钢平台推动通过六个自由度以复制地震力。加利福尼亚大学圣地亚哥分校设施中的摇晃台试验是塔尔伍德项目的一部分，这是一个旨在测试由大木材制成的高层建筑的地震弹性的倡议。作为一种工程木材建筑材料，大木材越来越受欢迎，作为碳密集型混凝土和钢铁的更可持续的替代品。

模型已经在370万美元的实验中经历了100多次地震事件，并将在8月测试期结束之前经历更多次数。

“你正在让一座建筑经历它永远不会经历的地震次数，除非它存在5000年，”来自波特兰、俄勒冈州的Lever Architecture创始合伙人托马斯·罗宾逊说，该公司帮助设计了TallWood结构。

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美国建筑法规的最新变化允许高达18层的大型木结构建筑。但直到现在，人们还不清楚这样的高层建筑在像加利福尼亚这样地震多发地区会有怎样的表现。

5月的第一天，在摇晃台上矗立着像一枚拆解的火箭准备升空的建筑物旁，一群戴着硬帽的建筑师、工程师和研究人员聚集在远离建筑物的安全距离处，心怀期待。一排视频摄像机对准建筑物，一架无人机在头顶嗡嗡作响。

地震模拟期间，保护塔矗立在测试建筑物两侧。摄影师：Sandy Huffaker/Bloomberg这座高112英尺的建筑物的前三层覆盖着银色和橙色面板，围绕着玻璃窗。建筑物的其余部分是露天的，每层都有四个“摇摆墙”，旨在最大程度减少地震造成的结构损坏。工程师还建造了内部墙壁和楼梯，设计能够经受严重震动，并在整个建筑物内安装了传感器。

两座五层高的锈色金属“防护塔”位于建筑物的一侧，而电缆则将其系在对面的地面上，以防止在测试过程中建筑物倒塌时减缓其坠落速度。

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今天早上，工程师们已经将振动台程序设置为模拟两次毁灭性地震。第一次是1994年发生在洛杉矶的6.7级 北岭地震，在20秒内造成超过400亿美元的损失，建筑物和高速公路倒塌，造成60人死亡。第二次灾难是1999年发生在台湾的7.7级集集地震，导致2400多人丧生，摧毁了混凝土和钢筋高层建筑。

1994年发生在洛杉矶的6.7级北岭地震造成了超过400亿美元的损失。摄影师：Joe Sohm/美国视觉之美/盖蒂图片社扬声器广播着第一次地震的倒计时：“北岭。3D运动。北岭3D运动。五，四，三，二，一。” 建筑物开始摇摆，一边到另一边，模拟过程中发出吱吱作响的声音。当任务控制宣布“北岭完成”并建筑物停止摇摆时，掌声响起。

六分钟后，另一个倒计时开始。更强大的集集地震模拟使建筑物一边到另一边、前后摇晃。测试持续了一分钟，是实际地震的两倍长，导致10万人无家可归，是20世纪袭击台湾最强烈的地震。这是加利福尼亚人所称的“大地震”类型。

半小时后，检查员认为建筑物可以安全进入。在第三层，TallWood项目的主要调查员Shiling Pei检查墙壁和地板。“这正是我们正在寻找的结果，即没有结构损坏，”Pei说道，他是科罗拉多矿业学院的土木与环境工程副教授。“这意味着建筑物可以迅速重新入住。”

主要调查员Shiling Pei检查塔楼是否有结构损坏。摄影师：Sandy Huffaker/Bloomberg根据罗宾逊的说法，避免昂贵的结构修复并迅速使建筑物重新投入使用可以减少地震的经济和社会影响，他指出尽管遭受了强烈震动，TallWood建筑物的外墙仍然保持对齐。“通常是在角落相遇的地方会受到严重破坏，”他说。

Pei表示，建筑物的非结构部分，如楼梯和外立面，几乎没有受到影响也很重要。“你可以看到非结构系统有点开裂，”他指着一个内墙说。“但修复这个不会太昂贵，只需修补石膏板。”

研究人员正在测试四种不同的建筑外立面组件。其中三种是干挂石膏覆盖的钢框架，外部饰面为铝复合板，每种以不同的方式固定在建筑物上。第四种外立面是玻璃幕墙。在地震测试中，其中一个铝板弹出，但所有外立面仍然固定在建筑物上。

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塔尔伍德建筑能够经受住连续模拟地震的考验，这表明木结构建筑的自然柔韧性以及旨在加强结构的建筑系统，比如摇摆墙。南北向的摇摆墙由云杉、松树和冷杉制成的大型胶合板构成，而东西向的墙则是道格拉斯冷杉胶合木。钢筋将墙固定在地基上。当地震发生时，墙体来回摇摆以消散地震能量，当震动停止时，钢筋将建筑物拉回中心位置。

地震模拟测试了由大型木材制成的高层建筑的抗震能力。摄影师：Sandy Huffaker/Bloomberg结构中的大部分大型木材来自 Boise Cascade Co. 在俄勒冈的树木种植园。“随着最近的建筑法规变化，我们认为这只是一个很好的市场，”木材公司的工程总监丹尼尔·切尼说。“在那之前，商业建筑仍然使用混凝土。现在有更多的机会。”

只是不要指望看到超高的大型木结构建筑。裴和罗宾逊表示，在18层以上，大型木结构缺乏抵御高塔受到的风力的刚度。

TallWood（正式名称为自然灾害工程研究基础设施TallWood项目）由一组大学联合运营，并获得了来自美国国家科学基金会、美国森林局以及私营建筑行业公司的资助。

当地震试验完成后，这座建筑将被拆除，部分材料将被回收利用来建造其他测试建筑。研究人员预计震动试验的结果将促使更多高层大质量木结构建筑的建造，从而向建筑师、建筑商和政府官员保证其耐久性。

“我认为大质量木结构是可持续性和经济性的一个很好的解决方案，”内华达大学雷诺分校的工程教授Keri Ryan说道，她领导开发了TallWood建筑的非结构部分的团队。“因此，我希望这真的能激发人们的热情，让大家知道我们有一个可靠的大质量木结构系统。”