(2008-07-01 14:11:14)
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美国
文：苏晶 图：于健鹰
与日本隔洋相对的美国西海岸，处在环太平洋火山地震带的东侧。在加州西部，从洛杉矶到旧金山到太平洋海域，发育了一条圣安德烈斯断层，总长超过965千米，是世界著名的活动断层，美国的强地震大多发生在这里。20世纪以来，美国西海岸发生里氏6级以上的地震14次，其中1906年4月18日旧金山发生的8.6级大地震震惊世界。1990年以来在洛杉矶地区发生3次分别为7.6级、6.7级和6.6级的强地震。尤其是美国的“硅谷”地处美国西海岸旧金山湾区附 近。从旧金山湾区向西南延伸800百公里直到洛杉矶的海岸线，恰是太平洋板块和美洲大陆版块的结合部。这个地区一向地震频发。
耗能减震技术
正是由于美国也是地震频发的国家，因此从20世纪70年代起，美国的科学家们率先提出在结构中设置软钢屈服耗能器来减轻地震对建筑的影响。我们知道胡克定律：弹簧两端的力与其变形成正比。但是，当力超过弹簧的承载能力以后，弹簧却无法回到原位，这称为塑性变形。塑性变形过程可以吸收大量的能量。举个例子我们就会更加明白，当我们没有钳子但是却想截断一根粗铁丝的时候，我们往往在一个点往返反复折它，最后我们可以看到铁丝在那一点处变长了，变细了，同时释放出了很多热量。这就是塑性变形的一个典型例子。所谓软钢，就是一种承载能力比较低的钢，这样，它可以在结构承力构件还可以承受地震力的时候，已经率先发生塑性变形，将地震输入的能量耗散，从而保护了建筑结构。这是建筑结构延性设计的一个重要发展。
自此以后，在世界范围掀起一股研究耗能减震技术的高潮，各种新的装置如同雨后春笋般被发明出来，并不断被应用到工程实际中去。除了从能量的角度外，还可以从建筑结构自身的相对振动入手。理论研究发现，如果一个结构，最上面自由度的自振频率与结构基底的正弦波的频率完全一致的话，则最上面一个自由度的振幅会大幅度增加，而结构的其他部分的振幅则因此而减小。人们利用这种特殊的“吸振器”，研制出调谐质量阻尼器：在高层建筑的顶层设置一个与建筑的第一阶自振频率相同的吸振器来吸收外界环境输入到建筑结构中的能量，并将其在吸振器内耗散。这一吸振器可以是一个由弹簧和质量块组成的振动系统，也可以是一个经过严格设计的特殊的水箱。目前，世界上已经有很多高层和超高层建筑采用了这一技术。
结构保护系统h5n9
20世纪，特别是近二三十年人们对建筑物的抗振动的能力的提高已经做了巨大的努力，取得了显著的成果。这一成果中最引以为自豪的是“结构的保护系统”。人们跳出了传统增强梁、柱、墙提高抗振动的能力的观念，结合结构的动力性能，巧妙地避免或减少了地震、
风力的破坏。基础隔震，各种利用阻尼器吸能，耗能系统，高层建筑屋顶上的质量共振阻尼系统和主动控制减震体系都是已经走向了工程实际。有的已经成为减少振动不可少的保护措施。特别是对于难于预料的地震，破坏机理还不十分清楚的多维振动，这些结构的保护系统就显得更加重要。
矩阵干扰阻尼器
到20世纪末，全世界已有近100多个结构工程运用了阻尼器来吸能减震。到2003年，仅美国泰勒公司就在全世界安装了110个建筑，桥梁或其他结构构筑物。美国泰勒公司从1955年起经过长期大量航天、军事工业的考验，第一个实验将这一技术应用到结构工程上，在美国地震研究中心作了大量振动台模型实验，计算机分析，发表了几十篇有关论文。结构用阻尼器的关键是持久耐用，时间和温度变化下稳定，该公司的阻尼器经过了长期考验和各种对比分析，其他公司的产品只能望其向背。美国相应设计规范的制定都是基于该公司阻尼器的产品。其产品技术先进，构造合理可靠，技术的透明度高，而且可以按设计者的要求制造适合各种用途的阻尼器。每个产品出厂前都经过最严格的测试，给出滞回曲线。
该公司从世界上130多个工程，32座桥梁的实际应用中，积累了大量的实际经验。旋转广告牌
超微电极
滚珠大楼
美国相关专家提出，只要建筑达标，高层建筑抗震性能不一定差。以美国洛杉矶地震为例，有些摩天大楼尽管摆动厉害，有时摆幅达二三英尺，但因在建筑设计时充分考虑到了抗震性，所以仍安然无恙。近年来，国外科学家运用现代科技，设计建造了不少新型抗震建筑。美国建造了一种可以防震的“滚珠大楼”，如硅谷最近兴建的一座电子工厂大厦，在建筑物每根柱子或墙体下安装不锈钢滚珠，由滚珠支撑整个建筑，纵横交错的钢梁把建筑物同地基紧紧地固定起来，发生地震时，富有弹性的钢梁会自动伸缩，于是大楼在滚珠上会轻微地前后滑动，可以大大减弱地震的破坏力。
生态仪
智能材料
随着科学技术的飞速发展，各种新技术相互融合，急速地改变人们的生活。主动控制、半主动控制等新概念、新技术也迅速地被应用到土木工程抗震中来。今天，人们可以利用磁流变液、电流变液、压电材料、磁致伸缩材料、形状记忆合金等智能材料，尝试设计智能建筑结构，使得在各种恶劣外界作用下，建筑结构能保持最佳的性能。美国、日本等国家已经先于其他地区研究并且采用了这些新技术。
