日本的房屋抗震為何會如此好?

6月17日22時55分在四川宜賓市長寧縣(北緯28.34度,東經104.90度)發生6.0級地震,震源深度16千米,多地震感強烈。部分房屋、道路、電力、通訊等設施受損。那麼,到底什麼結構的建築最抗震呢?

眾所周知,日本可是地震多發國,但是就算地震襲來,也很少會出現大面積房屋倒塌的情況,這和日本的建房家裝工藝絕對是密不可分的,其先進的技術及精細的工藝確實值得很多國家學習。 日本的抗震房是怎麼做的呢?

日本的房屋抗震為何會如此好?

1.幾乎沒有磚房子,以輕型牆面材料代替

在日本這個地震多發國家,建築物的抗震標準由《建築基準法》和《建築基準法施行令》嚴格規定。《建築基準法》規定,新建建築必須達到在百年一遇的地震中不倒塌、在數十年一遇的地震中不受損的抗震強度。只有設計符合該法的建築才被允許建造。

根據這部法律,建築材料都要經過官方認證,不合格的建材很難在市場上流通。 目前日本的建築,在抗震方面基本上分為3類:一是耐震結構,二是制震結構,三是免震結構。

所謂的耐震構造,最主要的原理就是提高柱子和牆壁的強度和韌度,建築物總體經得住震動。目前我國主要採用這種方法。 免震結構和制震結構都是比較新的技術。

在日本,將抗震結構的建築改為免震建築,成本只需增加5%~10%。

日本的房屋抗震為何會如此好?

日本建築在選材上也格外講究,比如在歐洲、中國經常被當作主要建築材料的磚瓦,現在在日本建築上幾乎已經找不到蹤影。

磚結構建築在日本幾乎不再被使用,取而代之的是輔以輕型牆面材料的鋼筋混凝土結構。這種結構的建築既安全抗震,又節省能源。

地上55層、高185米,有日本最高的公寓樓之稱的埼玉縣川口公寓,就採用了與美國紐約世界貿易中心相同的建築材料——168根cft鋼管。 這種鋼管的直徑最大達800毫米,厚度達40毫米,管芯中還注入了比通常混凝土強度高3倍的特種混凝土。

日本的房屋抗震為何會如此好?

在冬天經常下雪的日本東北地區,為了應付積雪,當地人在建造房屋時,房頂多採用鐵板材料。

中國建築研究院註冊結構工程師王瑋曾撰文指出:“用鐵板作為屋頂,比使用瓦片的建築物質量要輕許多。此外,為了禦寒,這個地區民居的房間門、窗開口的幅度較小,這使得房間更具有抗震性。房屋倒塌少,很大程度上減少了人員死傷。”

日本房屋建築中普遍使用的新型材料的共同特徵是質量輕、強度高,比如樹脂、加氣混凝土、碳纖維,即便倒塌墜落,也不會對人體造成嚴重傷害,而且安裝方便,蓋房子跟搭積木一樣輕鬆。

2.地基與地震隔絕術

1996年日本實行“耐震改建計劃”廣泛應用了隔震技術,普遍在房屋和地基之間加入減震層,利用建築物本身的晃動來吸收地震的能量。

這種技術,就是在建築的底部安裝彈性橡膠墊,或者摩擦滑動承重座緩衝裝置來抵抗地震。

這些橡膠層非常耐用,一般使用年限約60年,能夠把地震對樓房的搖晃程度減輕1/3到1/5。

地狹人多的日本有很多高層建築,為了抵禦地震的破壞,日本的高層建築也普遍採用這種地基地震隔絕的技術。

日本的房屋抗震為何會如此好?

如,某公司在東京都杉並區兼作的一座93米的免震結構公寓,建築物的外圍使用了高強度16積層橡膠,建築物中央部分也使用了天然橡膠系統的積層橡膠。

在六級以上的地震發生時,這種保護裝置能使建築物的受力減少一半。

日本的房屋抗震為何會如此好?

推行這個技術後,房屋造價將提升,一般樓房的造價將提高10%,公寓樓的造價則會提高25%。

3.箱體式設計

為了提高傳統木結構建築的抗震能力,日本普通的民宅採用了箱體設計——這樣能夠保證地震發生時,房屋不會散開,即便在劇烈的搖晃中也可以整體翻滾,不至於損毀。

2011年3月日本東部大地震引發海嘯時,電視畫面上能看到很多房子被整棟沖走,而沒有震散。

日本的房屋抗震為何會如此好?

當然,專業技術人員還會定期對民房進行抗震加固等級評定,政府會酌情給予居民適當的補貼鼓勵。

抗震房發展史就是建築法的不斷完善史“每一次日本發生特大地震後,國土交通省都會組織力量進行建築抗震調查,根據調查結果提出對《建築基準法》的修改意見。” 2010年上海世博會期間日本產業館建築製作人寺崎由起曾公開表示,日本建築師在設計建築時,會嚴格按照《建築基準法》的抗震要求。而且這部法律每幾年就會重新修訂一次。

回顧日本抗震建築發展的歷史,就是其建築法律法規不斷完善發展的歷史。

十九世紀後半葉,日本剛剛開始對地震的研究,那個年代,日本還沒有提出建築要有抗震設防能力。 1892年,“預防震災調查會”成立,他們的目標是——提升木造建築的耐震性。

在那之後,日本建築抗震研究就開始進入了有科學世界觀指導的階段。 1916年,日本建築家佐野利器提出“靜力震度法”,建議建築的結構設計中,水平力應該是結構重量的1/15,這樣能夠起到防震作用。

1923年,按照這種設計思想建造的日本興業銀行大樓落成。流年不利,同年9月,關東大地震就發生了,興業銀行大樓經受了考驗。 於是,在第二年施行的日本都市建築法中,“靜力震度法”的原則,就成了抗震設計的規範。 此後,日本的建築物進入抗震減災1.0時代。

日本的房屋抗震為何會如此好?

1968年,100多米高的霞關大樓建成,當時這個大樓採用的是預製鋼筋混凝土耗能剪力牆和鋼框架結構。 聽上去有點難,各位肯定聽說過裝修專業名詞“承重牆”,它是用來承受豎向荷載為主,而“剪力牆”則專門用來支撐水平負荷。 簡單來說,那時候的思路就是用stronger的材料來建造stronger的高樓,讓它們能夠抵禦強風和地震的搖動。

1924年開始,日本建築規範規定結構力計算要考慮抗震係數,在這方面日本當時已經走在了世界前列。

日本的《建築設計基準法》頒佈於1950年,之後幾經修改,其中比較著名的有1971年的修正。 1995年的阪神大地震給日本造成了很大損失,而災後統計顯示,這次地震中受損建築主要建於1971年前,1981年後建造的房屋幾乎完好無損。

1995年經過修訂的《建築基準法》規定,高層建築必須能夠抵禦里氏7級以上的強烈地震。 寺崎由起表示:“一個建築工程,要從政府部門獲得開工許可,除了要上交設計圖紙、施工圖紙等文件外,還必須提交建築抗震報告書。” 抗震報告書的內容包括,根據地震的不同強度,計算不同的建築結構在地震中的受力大小,進而確定建築的樑柱位置、承重以及施工中鋼筋、混凝土的規格和配比。

此後,日本在1996、2000、2005和2006年四次修改《建築基準法》,將建築物的抗震標準一再提高。 修訂後的法規將住宅、樓房抗震標準提高為:經得住6至7級地震搖晃而不坍塌,尤其是商務樓,要求8級地震不倒,使用期限能夠超過100年。

日本的房屋抗震為何會如此好?


分享到:


相關文章: