10施工技术丨日本超高层装配式建筑是如何实现抗震的.docx

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10施工技术丨日本超高层装配式建筑是如何实现抗震的

施工技术丨日本超高层装配式建筑是如何实现抗震的?

装配式的建筑，柱子和梁都是现场拼装而成，遇到大地震到底安全吗？

日本地震频发，一般的小地震，老百姓早已习以为常，即使是2011年3月11日的9级大地震，居然也没有房子被震倒，房屋真正成为人们安全坚固的壁垒。

他们是怎么做到的呢，他们的装配式建筑与隔震减震措施是怎样完美交圈的呢？

让我们以东京本八幡的一栋超高层全预制结构为例来看看吧。

本八幡超高层建筑的抗震利器

一、基本结构

框架结构，结构高度144.2米。

地上42层，标准层层高3.3米，一层地下室，管桩基础。

二、平面与体型

1、体型对称，外框投影边长41.4米，高宽比3.48。

规整的平面与体型，较小的高宽比，是结构利于抗震的第一步。

2、内筒与外圈均为PC框架（PC柱、PC梁）。

在内筒内侧有一榀钢框架（见图示），由钢柱钢梁建造（仅作为机械升降停车库，基本不作为抗侧力体系）。

日本高层建筑普遍使用框架结构，剪力墙只在低、多层中使用，是因为日本人认为剪力墙相比框架而言抗震性能不明确；更重要的是，框架相比剪力墙更加“柔”，能够承受更大的变形，在日本的规范中，框架结构的层间位移角（就是楼层的水平位移除以层高）可以允许做到1/120,而国内为1/550，即日本认为地震时让建筑“适当摇摆以释放能量”要好过“硬扛”。

配合以隔震减震技术，日本的框架结构可以做到200米高。

三、减震柱的使用

减震原理：

当地震来临，柔性建筑就开始晃动，所产生的能量就要全部被减震柱吸收掉，保护关键的柱子、梁不被破坏。

布置位置：

内筒三跨PC柱的左右两跨，四周各2根，每层8根；从1层布置至29层，共计232根。

▲内筒三跨PC柱的左右两跨

▲从1层布置至29层

内筒框架因刚度较大，将分配较大的水平作用（约60%~80%的地震、风荷载）。

尤其是内筒角部变形较大，故将减震柱布置于此，可最大限度发挥其吸收能量、保护主体的功能。

而只布置3/4高，是因为结构底部承担了主要的水平剪力与倾覆力矩。

顶部虽然位移较大，但位移角参数能控制在有效范围，安全无影响，加上底部3/4已有减震器参与工作，顶部加速度也能得到有效控制。

减震柱构造：

上下两块对称的带翼缘钢板，与梁可靠连接，中间是相对较软（屈服点低）的钢材。

对于高层弯剪型结构，水平剪力最大一般出现在楼层中部，此处设置较低屈服点的钢材，可以充分发挥其承担剪力、变形耗能作用。

可通过计算调整软钢厚度及尺寸，使其符合大震下的往复受剪变形性能。

减震柱施工图：

首层至6层各减震柱型号有差别，而7~29层则统一一种型号，区别在于软钢板厚以及上下板端的连接节点。

▲7~29层减震柱布置图

减震柱净高2800，分为三段，上下两段（红色所圈）位安装加劲板，中间为软钢。

上下两端安装加劲板通过锚杆固定于上下梁之间，梁为PC大梁，已预留锚孔，将加劲板的锚杆穿过锚孔用锚板螺钉拧紧固定。

▲锚杆与梁的连接

▲减震柱与梁的连接

不仅仅技术上完全实现，楼书上也将减震柱作为抗震安全的重点进行宣传，图片让客户简单易懂。

四、其他防震安全措施

门框与门之间的变形空间：

地震时即使门框变形，人们也能打开门逃生。

▲门框空隙变形示意

电梯防震感应控制：

当监测到先行到达的地震纵波，电梯防震感应立即启动，正在行驶的轿厢将停在就近的楼层，并开门停止运行。

▲电梯防震感应控制

全预制的关键：

强节点

除了采用高大上的减震技术，预制结构本身的节点也是关键，只有做好了“强节点”连接，才能保证装配建筑抗震性能不低于现浇。

▲梁套筒连接

▲预制柱柱头钢筋

万科的应用

北京万科的金域缇香是国内第一个工业化隔震项目，采用18层的装配式剪力墙+隔震支座，在8度设防的北京，略显偏刚的装配式剪力墙通过隔震层与基础“隔开”，有效降低70%的地震作用。

▲隔震层施工

▲隔震支座