日本抗震.docx

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日本抗震

一、严格的抗震建筑法

二、建筑结构的合理选择

1、采用合理的建筑结构型式

2、基础与上部结构连接处的处理

（1）采用“地基地震隔绝”技术

（2）弹性大楼与免震楼柔能克刚

（3）“局部浮力”的抗震系统

（4）．“滑动体”基础提高建筑物抗震性能

3、上部结构的处理

（1）刚性结构提高建筑物的抗震性能

（2）开发防震加固技术：

房缠“绷带”遇震不塌

三、使用抗震建筑材料

1、应用VPR乙烯基聚酯树脂玻璃钢做混凝土加强筋

2、使用加气混凝土

3、开发使用碳纤维及其制品

（4、使用安全玻璃非抗震）

四、建筑物减震技术

日本地处欧亚板块、菲律宾海板块、太平洋板块的交接处，是太平洋环火山带频繁活动的地区，台风、地震、海啸、泥石流、火山喷发、暴雨等灾害在日本极为常见。

一、严格的抗震建筑法

早在1923年关东大地震之后，日本就制定法律，要求建造房屋时必须计算防震程度，1995年颁布了建筑防震标准——《建筑基准法》。

（　建造建筑时必须遵守的、最为基本的法律。

以保护国民的生命、健康、财产为目的，就建筑用地和道路的关系、用途地区（第一种居住专用地区、第二种居住专用地区等12种）等建筑物的种类和规模、建筑构造和设备的强度、安全性，制定最低限度的基准。

该法于1950年制定。

建造一定规模以上的建筑物需要事先接受建筑认定。

《建筑基准法实施令》对此项法律的技术性基准做了详细规定。

）日本《建筑基准法》规定，日本的高层建筑必须能够抵御里氏7级以上的强烈地震。

一个建筑工程为获得开工许可，除了设计、施工图纸等文件外，还必须提交建筑抗震报告书。

这一报告书主要内容是，根据地震的不同强度，计算不同的建筑结构在地震中的受力大小，进而确定建筑的梁柱位置、承重以及施工中钢筋、混凝土的规格和配比。

法律还规定，只有一级建筑师以上的人才能有资格编制抗震报告书，而且，报告书中的相关计算必须要使用国土交通省认可的专用程序。

普通的一个8、9层公寓楼，其抗震报告书动辄厚达两三百页。

建筑抗震报告书必须经过相关部门或人员的检查，确认无误后才能开工。

日本《建筑基准法》要求开发商每年要对建筑进行年检，在建筑的施工图纸、项目报批上都有整套程序。

此外，日本建筑的整体抗震标准远远高于国际通行标准。

除了严格的法律，建筑设计方面也特别注意从抗震的角度，提出一些新的设计观念，改革设计标准，制订抗震措施。

二、建筑结构的合理选择

1、采用合理的建筑结构型式

建筑结构的型式繁多，根据材料来分有配筋砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构和钢—混凝土混合结构等其中砌体结构因为强度较低、抗拉抗剪性能较差，难以抵抗水平作用产生的弯矩和剪力，因而在日本已基本淘汰；钢筋混凝土结构强度、抗震性能一般，日本只在低矮建筑中应用；钢结构强度较高、自重较轻，具有良好的延性和抗震性能，并能适应建筑上大跨度、大空间的要求，此种结构日本较多用于宽敞的公共建筑；钢—混凝土混合结构一般是钢框架与钢筋混凝土简体的结合，在结构体系的层次上将两者的优点结合起来。

高层建筑常见的结构体系有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系和简体结构体系等。

随着层数和高度的增加，水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载。

高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的结构体系密切相关。

不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。

2、基础与上部结构连接处的处理

（1）采用“地基地震隔绝”技术

美国科学家研究认为，能随地震一起摆动的建筑物一般不容易倒塌。

在神户地震中，有些建筑物虽变形歪斜但并未倒塌，而有些建筑物的建筑结构虽未遭破坏，但却整幢楼房倒塌了，其原因就在于它们的柔性不同。

日本在构筑高层建筑物的基础中普遍采用“地基地震隔绝”技术，在建筑物底部安装橡胶弹性垫或摩擦滑动承重座等抗震缓冲装置。

为了提高传统木结构房屋的抗震能力，日本最普通的民宅也是箱体设计，地震灾害发生时房屋可以整体翻滚而不损毁；在专业技术人员对民房进行抗震加固等级评定基础上，政府给予居民适当的补贴鼓励抗震加固。

地震造成死亡的主要原因就是建筑物的倒塌。

为防地震对于新建筑加强结构强度，对于旧建筑进行钢筋牵拉框固，采取“以力制力”的防震建筑原则成为传统的抗震方式。

近些年来，建筑师们应用柔能克刚的力学原理，构思了一种新的弹性建筑物，并逐步成为了现实，为防震建筑开辟了一条新路。

新设计的弹性建筑物，具有抑制地震波冲击的特点，称为“免震建筑”。

在建筑物的地基部分加上硬质橡胶和钢板（积层橡胶）。

便使建筑物本身结构具有了弹性，能抗7级左右地震。

1984年，地震之国的日本，第一批弹性住宅由千叶县的八千代市推出。

1995年1月17日日本阪神大地震后，免震建筑法一时成为人们关注的焦点。

因为在这次阪神大地震中，神户仅有的2栋免震楼丝毫无损，由此证明了这一建筑技术的优越性。

日前，为了防震，日本人可谓绞尽脑汁。

日本鹿岛的建筑部门发现了一种防震大楼的建筑方法：

将弹簧安装在大楼的地基上。

这种防震大楼的特点是：

在大楼地基的基础部分和大楼主体部分之间安装上弹簧，让大楼处在一种漂浮状态。

由于弹簧是在一种能够吸收地震和其他振动的中介物，无论地基如何晃动，大楼本身都不会受到过于强烈的冲击。

实验证明，6－7级的地震经过弹簧抵消后，其震动都会降低到原来的1/10。

（3）“局部浮力”的抗震系统

2005年2月日本开发了一种名为“局部浮力”的抗震系统，即在传统抗震构造基础上借助于水的浮力支撑整个建筑物。

据日本媒体报道，普通抗震结构把建筑物的上层结构与地基分离开，以中间加入橡胶夹层和阻尼器的方式支撑建筑物。

相比之下，“局部浮力”系统在上层结构与地基之间设置贮水槽，建筑物受到水的浮力支撑。

水的浮力承担建筑物大约一半重量，既减轻了地基的承重负荷，又可以把隔震橡胶小型化，降低支撑构造部分的刚性，从而提高与地基间的绝缘性。

地震发生时，由于浮力作用延长了固有振荡周期，即晃动一次所需时间，建筑物晃动的加速度得以降低。

6到8层建筑物的固有周期最大可以达到5秒以上。

因此，在城市海湾沿岸等地层柔软地带也可以获得较好抗震效果。

此外，贮水槽内贮存的水在发生火灾时可用于灭火，地震发生后可作为临时生活用水。

这一系统成本并不算高。

以8层楼医院为例，成本比普通抗震系统高出大约2％。

（4）．“滑动体”基础提高建筑物抗震性能

独户、古旧建筑独户建筑与高层楼房相比整体重量轻，积层橡胶不起作用。

有效的抗震方法是在建筑物与基础之间加上球型轴承或是滑动体，形成一个滚动式支撑结构，这样可减轻地震造成的摇动。

古旧建筑的抗震问题也得到了有关方面的重视。

东京都台东区的国立西洋美术馆补修了抗震处理结构，东京都丰岛区区政厅也实施了补修工程。

3、上部结构的处理

（1）刚性结构提高建筑物的抗震性能

比如日本大京公司的一座号称日本最高（地上55层、高185米）的崎玉县川口公寓，使用了与美国纽约世界贸易中心相同的cft（钢管），确保了抗震强度。

这种钢管的直径最大达800毫米，厚度达40毫米，而且钢管中还注入了比通常混凝土强度高3倍的高强度混凝土，该公寓共使用这种钢管168根。

另外，该公寓还使用了刚性结构抗震体。

如遇阪神大地震级别的地震发生时，柔性结构的建筑一般要摇动1米左右，而刚性结构建筑只摇动30厘米。

再如三井不动产公司在东京都杉并区出售的一座免震结构公寓高达93米，建筑物的外围使用了新研制的高强度16积层橡胶，建筑物的中央部分使用了天然橡胶系统的积层橡胶。

这样，在烈度为6的地震发生时，就可将建筑物的受力减少至二分之一。

（2）开发防震加固技术：

房缠“绷带”遇震不塌

在地震频发的日本，一种新型廉价防震加固技术悄然兴起，这种技术采用树脂材料作为抗震“绷带”包裹建筑物支柱，从而达到防止支柱在地震时发生倒塌的目的。

日本《朝日新闻》日前报道，由日本“构造品质保证研究所”科研人员开发的这种防震加固技术被称为“SRF工艺”。

抗震“绷带”采用树脂纤维制造，形状类似安全带。

施工时，将抗震“绷带”涂上黏合剂，包裹固定在建筑物支柱上。

地震发生时，支柱即使出现内部损伤也不会倒塌，这可以确保建筑物内人员的生存空间。

具体而言，以一座每层有12间教室的4层教学楼为例，加固工程在日本通常需要花费5000万日元（1美元约合105日元）到1亿日元，采用新技术后，仅需花费500万日元左右。

如果是木质建筑，仅需数十万日元。

工程施工也相当简单，这一新技术已经用于250多个建筑项目，包括新干线铁路高架桥、医院以及约40栋学校建筑物等。

据报道，这一新技术的主要开发者五十岚俊一曾是一位大型建筑承包企业的技术人员。

在看到1999年土耳其地震的受灾情况后，他感到应当开发一种能够确保人员生存空间的廉价防震加固技术，并使其能够迅速普及。

三、使用抗震建筑材料

与传统建材不同，新型材料的质量大都比较轻，强度也较高，所以有利于抗震以及减轻地震灾害的损失，例如VPR乙烯基聚酯树脂、加气混凝土等。

1、应用VPR乙烯基聚酯树脂玻璃钢做混凝土加强筋

VPR乙烯基聚酯树脂玻璃钢在混凝土中做加强筋，使混凝土整体性好，抗震效果好。

由于VPR玻璃钢轻质高强，可以减少建筑物的重量，减少地震造成的危害，节省建筑材料及基础建筑结构。

抗腐蚀

在常规的钢筋混凝土中，各种腐蚀性气体、腐蚀剂、防冻剂和盐等与钢筋接触后生锈膨胀，导致混凝土开裂，减少了钢筋混凝土的使用寿命，在化工污染严重地区、海岸建筑、海洋结构件、水边码头的建筑物受到的腐蚀尤为严重。

而玻璃钢筋混凝土则大大提高了混凝土结构的综合性能和使用寿命。

玻璃钢筋混凝土是近年来日本等国开发的一种新型建筑材料，展示了良好的发展前景和应用潜力，年增长率为15％，VPR乙烯基聚醋树酯玻璃钢一般通过拉挤成型制作。

2、使用加气混凝土

加气混凝土是以硅、钙材料为基础，引入发气剂，经高压处理后的新型建筑材料。

它具有容重轻、强度高、保温性能好、隔热等特点，加气混凝土用作围护结构时，对于提高抗震性能，增加建筑物使用面积，减轻建筑物重量，降低工程造价，加快工程进度，都有广泛的应用前景。

3、开发使用碳纤维及其制品

碳纤维及其复合材料是伴随着军工事业的发展而成长起来的新型材料，属于高新技术产品，具有高比强度、高比模量、耐高温，耐腐蚀、耐疲劳和热膨胀系数小等一系列优异性能，它既可作为结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用

众所共知，在房屋建筑中，水泥的用量最大，但水泥有脆性大、抗拉强度低等缺点。

为了改善这些弊端，人们利用碳纤维的力学特性，用混凝土或水泥做基体制成碳纤维增强复合材料。

由于碳纤维的优异特性和对人畜无害等特点，在房屋建筑应用中日益受到人们的青睐。

碳纤维增强混凝土，指的是短纤维或长纤维增强的混凝土材料，主要用作高层建筑的外墙墙板。

碳纤维增强混凝土具有普通增强型混凝土所不具备的优良机械性能、防水渗透性能、耐自然温差性能，在强碱环境下具有稳定的化学性能、持久的机械强度和尺寸的稳定性。

用碳纤维取代钢筋，可消除钢筋混凝土的盐水降解和劣化作用，使建筑构件重量减轻，安装施工方便，缩短建筑工期。

碳纤维还具有震动阻尼特性，可吸收震动波，使防地震能力和抗弯强度提高十几倍。

短切碳纤维增强水泥所用碳纤维的长度为3.6mm，细度或宽度范围在7～20m，抗拉强度范围在0.5～0.8GPa。

另外，碳纤维树脂基复合材料棒材则是近几年开发的可取代混凝土钢筋的新型高性能建材产品。

其应用大大减少了因钢材的腐蚀而导致建筑物灾难性破坏。

碳纤维增强树脂基复合材料棒材最近在日本已经商品化，此产品具有不腐蚀、不导电等特点，轻质重量是钢材的1/4，热膨胀系数与钢材相比更接近混凝土，而其和水泥的粘结强度则比圆钢和水泥的粘结强度高约50％～60％

（4、使用安全玻璃非抗震）

安全玻璃主要是钢化玻璃、夹层玻璃、贴膜玻璃等。

玻璃是建筑物防护最薄弱的地方，当玻璃遭受外力冲击时，其飞溅的碎片极易对人造成二次伤害。

因此，各国相继制定了建筑安全玻璃的使用规范,以减少因玻璃造成的安全事故。

安全玻璃主要是钢化玻璃、夹层玻璃、贴膜玻璃等。

日本政府于1986年起正式制定法规推广安全玻璃，中国政府也于1996年开始陆续在部分城市制定了有关安全玻璃的规定。

2003年12月4日，国家发展和改革委员会、国家建设部、国家质量监督检验检疫总局、国家工商行政管理总局联合颁发了《建筑安全玻璃管理规定》，自2004年1月1日起实施。

该规定对建筑物中必须使用安全玻璃的楼层、玻璃面积、特殊部位等作了具体规定。

之后，国家认证认可监督管理委员会，把建筑安全玻璃产品纳入了CCC强制认证范围。

尽管政府相关部门从法规、标准和认证三个方面推动安全玻璃应用，但在实际当中，仍存在落实不足的现象。

四、建筑物减震技术

日本一些建筑公司正尝试应用网络技术最大限度地减少地震给建筑物造成的损坏。

他们在建筑物楼顶或离大楼较近的地方安装感知器，在建筑物和地面之间安装被称为“调节器”的伸缩装置和橡胶等。

当感知器一感知到地震引起的建筑物摇晃，便通过网络直接把详细数据传输给计算机，计算机根据摇晃程度控制通往“调节器”的电流，调整伸缩程度，减轻大楼的摇晃程度，从而对建筑物起到减震作用。