日本抗震建筑

日本地标性建筑东京塔因东日本大地震出现歪斜

多年来，日本耗资数十亿美元发展应对地震和海啸的最先进技术。和东南亚人不同，经历过无数次小地震甚至多次大地震的日本人，知道该如何应对地震和海啸，因为他们会定期举行抗震逃生演习。

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》。《基准法》规定，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。抗震报告书的主要内容包括，根据地震的不同强度，计算不同的转自：建筑结构-公众号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。

如果遭遇8.8级大地震的是其他人口密集的国家，或许已经有数万人在地震中遇难。下面以日本这个多震国家的首都建筑设计案例来分析如何在城市中设计抗震级别高的建筑。

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。

比如日本的崎玉县川口公寓(地上55层、高185米)，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。

高层建筑：抗震性一定弱吗?

专家认为，只要建筑达标，高层建筑抗震性能不一定差。日本东京都厅(地上48层、高243米)，使用了与美国纽约世界贸易中心相同的钢管168根，确保了抗震强度。另外，该都厅也使用了刚性结构抗震体。

东京都厅

东京都厅

古旧建筑独户建筑：东京都厅( Metropolitian Government Building)

日本设计师，丹下健三在1986年设计的东京都都厅，耗资1569亿日元。在总层数51层，地上48层，地下3层；总高度243.4m(屋檐量：241.9m)经历了二十几年的风风雨雨至今还竖立在日本首都东京。竣工的时候是日本第一高楼。此后，因为横滨陆上标志塔(1993年竣工，296m)，六本木的midtown·塔(2007年竣工，248m)让出了在日本第一高楼和东京第一高楼的宝座。

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形轴承或是滑动体，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。

东京电通大厦

仰观东京电通大厦

弹性建筑：东京电通大厦(Dentsu Tower)

地震高发区日本在这方面也特别有经验，他们设计了一种“弹性建筑”，有较好的抗震性能。日本东京建了12座弹性建筑，其中东京电通大厦（全球著名的广告业领导者日本电通公司总部所在地）就是其中一栋。经东京发生的里氏6.6级地震考验，证明在减轻地震灾害方面效果显著。这种弹性建筑物建在隔离体上，隔离体由分层橡硬钢板组和阻尼器组成，转自：建筑结构-公众号不直接与地面接触。阻尼器由螺旋钢板组成，以减缓上下的颠簸。日本早就不用砖头盖房子了，五彩缤纷的“瓦片”是塑料制成的。日本民用建筑的“墙体”多是“整体结构”，就是一大块儿、一面整体的“墙”，这些墙体结构的内部是类似石棉一类的充填物。日本各城市都在“防震建筑”上大做文章，有的城市建筑物的地基部分加上硬质橡胶和钢板，使建筑物本身结构有了弹性，能抗7级左右地震。

日本地震还给建筑师们留下一个重要的思考题：建筑物、桥梁和其他转自：建筑结构-公众号的设计仅考虑到防止生命损失是不够的，还必须使它们达到在地震以后能使城市继续运转的要求，诸如能源、通信、供水等现代“生命线”，必须具备更强的抗震防灾能力。日本目前已建立了一套电脑化的地震报警系统，能在大地震发生几秒钟内切断煤气、水、电等公共设施的供应。同时，日本正在普及用于公共机构和住宅的独立单元式安全供电、供水等设备。

东京歌剧院

东京歌剧院设计

严格的法律规定：东京歌剧院(Tokyo Opera House)

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。日本法律还规定，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。

“东京歌剧院”设由著名建筑设计师彼得·埃森曼设计，1985开工。这个新的国家大剧院设计包括三个剧院(黑盒剧场，一个1000个座位。表演空间，和一个1800个座位的歌剧院)，排演空间，办公空间，地下停车场。

京王饭店

局部浮力：京王饭店

近日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。6~8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层楼饭店为例，成本比普通抗震系统高出大约2%。

房屋结构与抗震性

我们生活中所居住的房屋，由于高度和用途以及建筑时间的不同，造成了结构的不同，同时也决定了房屋的抗震能力也不尽相同。

钢结构抗震级别★★★★★

特点：钢结构是以钢材为主要结构材料。钢材的特点是强度高、重量轻，同时由于钢材料的匀质性和强韧性，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，具有很好的抗震能力。

应用：不过，由于钢结构建筑的造价相对较高，目前应用不是非常普遍。

一般的超高层建筑(100米以上)或者跨度较大的建筑通常应用钢结构。

剪力墙结构抗震级别★★★★

特点：剪力墙是用钢筋混凝土墙板来承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用剪力墙来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。

应用：剪力墙结构在高层(10层及10层以上的居住建筑或高度超过24米的建筑)房屋中被大量运用。

框架结构抗震级别★★★

特点：由钢筋混凝土浇灌成的承重梁柱组成骨架，再用空心砖或预制的加气混凝土、陶粒等轻质板材作隔墙分户装配而成。墙主要是起围护和隔离的作用，由于墙体不承重，所以可由各种轻质材料制成。

框架结构中，还有一种框剪结构，又名框架-剪力墙结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗力性能。这种结构的住房有很好的抗震性。

应用：框架结构在现代建筑设计中应用较为普遍，我们所见的大多数建筑都是框架结构。

砖混结构抗震级别★★

特点：砖混结构中的“砖”，是指一种统一尺寸的建筑材料，也包括其他尺寸的异型黏土砖、空心砖等。“混”是指由钢筋、水泥、沙石、水按一定比例配制的钢筋混凝土配料，包括楼板、过梁、楼梯、阳台。这些配件与砖做的承重墙相结合，所以称为砖混结构。砖混结构住宅一般以多层(24米以下，住宅10层以下)住宅为主，其抗震性能比起上述三者相对弱一些。

应用：砖混结构一般应用在多层或者跨度不大的建筑，但由于砖混结构的房屋格局死板，墙面不能改动，加之近些年框架结构以及剪力墙结构应用得越来越普遍，在城市建设中已经很少应用砖混结构，目前我国只有城郊的一些建筑中还是砖混结构。

房屋抗震设防烈度

震级和地震烈度间到底有什么区别，我们日常生活中房屋的抗震设防烈度应该是多少呢？

地震有强弱之分，而震级是用以衡量地震本身强度的“尺子”。震级可以通过地震仪器的记录计算出来，它的单位是“级”。震级的大小与地震释放的能量有关，地震能量越大，震级就越大。

地震发生时，人们通常用地震烈度来描述地面遭受地震影响和破坏的程度，简称烈度。烈度的大小是根据人的感觉，室内设施的反应，建筑物的破坏程度以及地面的破坏现象等综合评定的，它的单位是“度”。

震级与烈度虽然都可以反映地震的强弱，但含义并不一样。同一个地震，震级只有一个，但烈度却因地而异，不同的地方烈度值不一样。

对于建筑物的设计而言，每个地区都会根据当地的地质、地貌情况规定不同的房屋抗震设防烈度，具体来说就是建筑物能够防止相应地震烈度的破坏程度的能力，也就是建筑物的抗震能力。

全国各个城市及地区的抗震设防烈度都不相同，沈阳地区的抗震设防烈度是7度，一般城市的抗震设防烈度都在6-9度间。而一般建筑物的使用年限是50年，也就是相应的抗震设防烈度维持功效的年限是50年。

地震烈度

3度：少数人有感，仪器能记录到。

4-5度：睡觉的人会惊醒，吊灯摆动。

6度：器皿倾倒，房屋轻微损坏。

7-8度：房屋破坏，地面裂缝。

9-10度：桥梁、水坝损坏、房屋倒塌，地面破坏严重。

11-12度：毁灭性的破坏。

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