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木头也能“柔性抗震”?加拿大学者研发可更换“保险丝”,破解木构建筑地震安全难题
来源:木材之家
2026-01-06 17:14

  在全球城市化进程加速、绿色低碳建筑需求激增的背景下,重型木结构(mass timber)因其环保特性和美学价值正被越来越多地应用于高层公共建筑。然而,如何确保这类建筑在地震频发地区具备足够的韧性,始终是工程界面临的核心挑战。近日,一项突破性研究为此带来了新的希望。


  《结构工程杂志》刊发了由加拿大女王大学迪伦·C·内维斯及其导师乔舒亚·E·伍兹博士共同完成的研究报告。文中详细介绍了一种名为“屈曲约束连接”的新型构造体系,其核心在于将一根胶合植入的钢棒与一个可替换的“轴向熔断器”相结合,形成一个隐藏于构件内部的延性耗能机制。



  长期以来,制约木结构抗震性能的关键瓶颈在于传统紧固件——如螺钉和螺栓——自身存在的物理局限。这些金属件虽能起到一定传力作用,但在剧烈震动下容易因过度拉伸或剪切而失效,且表现出明显的“捏拢”效应,即卸载路径偏离加载路径,导致整体结构耗能效率低下。此外,一旦发生塑性变形,往往难以修复,只能报废更换。


  针对上述问题,新提出的设计方案通过引入受控的屈服模式加以应对。实验数据显示,该连接单点极限承载力可达300千牛,并展现出优异的延性表现(延性比稳定超过10)。更重要的是,其滞回曲线饱满宽广,几乎消除了典型的“捏拢”现象,意味着每次循环都能高效吸收并释放能量。研究人员特别强调,当模拟强震结束后,只需简单替换掉作为“牺牲元件”的轴向熔断器,即可使整个节点恢复原有力学性能,大幅降低了灾后重建的时间成本和经济负担。


  随着现代木构建筑不断向更高、更复杂的形态演进,各国规范对其抗震安全性的要求也日益严格。此项技术的提出,不仅为工程师提供了更具操作性的设计工具,也为未来制定专门的“可修复木构抗震标准”奠定了理论基础。正如作者所言:“要让木材真正成为可持续都市建设的骨干力量,就必须让它不仅能承受地震的冲击,还能优雅地‘痊愈’。”想了解更多木业信息,欢迎关注木材之家mucaizhijia.com。

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