日本建筑物抗震技术（精选4篇）

日本建筑物抗震技术 第1篇

近几年来, 相继发生了多次重大地震, 2008年5月中国汶川发生里氏8.0级地震, 2010年1月海地发生7.3级地震, 智利发生8.8级地震, 4月中国青海玉树藏族自治县发生里氏7.1级地震, 2011年2月新西兰发生6.3级地震等等。从全球的重大地震灾害调查中可以发现, 95%以上的人命伤亡都是因为建筑物受损或倒塌所引致的。为避免或减少自然灾害造成生命财产的损失, 作为一名建筑师有必要探讨建筑物在地震中受损倒塌的原因, 并加以防范。那么针对抗震国外其他国家又是如何应对的呢?他们的建筑抗震方面又采取了哪些创新措施呢?我们可以从中国的近邻日本的建筑说起。

日本位于亚欧板块和和太平洋板块的消亡边界, 为西太平洋岛弧-海岸山脉-海沟组合的一部分。全国68%的地域是山地。日本最高的山是著名的富士山, 海拔3 776 m。日本位于环太平洋火山地震带, 全球有十分之一的火山在日本, 在全国都时常会发生火山活动。据统计, 世界全部里氏规模6级以上的地震中, 超过二成都发生在日本。

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。严格的建筑规范挽救了很多人的生命, 从海岸线上的防洪堤到摇摆着抵抗地震的摩天大楼, 堪称世界上最严格的建筑规范。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。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。

1严格的建筑规范挽救了很多人的生命

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。

日本在构筑高层建筑物的基础上普遍采用“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。

比如日本大京公司 (地上55层、高185 m) 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钢管, 确保了抗震强度。这种钢管的直径最大达800 mm, 厚度达40 mm, 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 m左右, 而刚性结构建筑只摇动30 cm。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 m, 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50%。

2在抗震中成为经典的东京都都厅

中国城市发展速度飞快, 高层建筑物如雨后春笋般地拔地而起。那么高层建筑是不是真的抗震性就弱呢?专家认为, 只要建筑达标, 高层建筑抗震性能不一定差。日本某公司 (地上48层、高243 m) 的东京都都厅, 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, 该都厅还使用了刚性结构抗震体。

日本设计师, 丹下健三在1986年设计的东京都都厅, 耗资1 569亿日元。其主要结构形式为:铁骨构造、铁骨钢筋混凝土构造、钢筋混凝土构造结合体;在总层数达到51层之高的前提下, 地上48层, 地下3层;总高度:243.4 m (屋檐量:241.9 m) 经历了20多年的风风雨雨至今还竖立在日本首都东京。

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东京电通大厦

地震高发区日本在抗震方面特别有经验, 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, 建筑结构不直接与地面接触。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填充物。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、桥梁和其他建筑结构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。

4东京歌剧院

日本法律规定: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, 1 000个座位。表演空间和一个1 800个座位的歌剧院) , 排演空间, 办公空间, 地下停车场。

5京王饭店

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 s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, 成本仅比普通抗震系统高出大约2%。

6结语

日本桥梁的防固和抗震技术 第2篇

日本是亚洲经济发达国家，由于其国土小，山地多，又处于地震活动带，对其国内桥梁设施技术要求很高，这也推动了其建桥工程技术的发展。而我国随着改革开放以来大量基础设施建设的上马，今后20～30年，将面临大量危旧桥，在此，我们仅向各界人士介绍一下日本的建桥及抗震技术，以供借鉴。

技术世界领先

日本高速公路、轮轨交通、快速铁路和城市立交都是高架桥梁，跨海湾的桥梁都是特大型桥，桥型多种多样，外型丰富多彩。日本的桥梁施工技术和使用要求都很高，钢材质量好，钢桥采用锌喷涂方法，防锈技术已达到20年不脱落。全日本共有桥梁13万座，其中钢桥居多，约占41％；预应力砼桥占34．8％；砼桥占19．8％，大多数是70年代以后修建的。

明石大桥、獭户大桥是联结本州岛和四国之间的高速公路上的两座特大桥梁。前者跨越明石海峡，跨径2990米，为世界第一；后者是跨越獭户内海的大桥，由三座吊桥、两座斜张桥、一座横架桥组成，全长9367米，是双层桥梁，吊桥最大主跨1100米，在双层桥中也属世界第一。明石大桥宽35米，塔高282米，基础水深60米，最大水深160米，风速80米／秒，地震力按100年周期8．5级设计。桥梁建造采用了先进的海底掘挖、沉箱灌注砼基础、高精度的塔架安装（每段焊接误差0．04m2），用直升机架设索道及加劲梁等施工工艺。

加强桥梁防固

日本建筑界人士预测到下世纪30年代就有一半的桥梁进入老化，因此在设计桥梁时，不仅考虑初期的建造费用，而且还考虑到远期改建、拓宽、增加车速、提高标准的费用和养护费用等问题，使总的成本减少。日本很重视桥梁优质耐久性和延缓老朽化的研究，分门别类地研究了钢结合梁的涂料、砼桥面板的防水、伸缩缝的设置，防护栏杆的构造、支座形成的选取等各个方面。针对城市、山区、沿海等地区采用不同的对策，要求延长桥梁使用寿命。另外，他们还注重桥梁的装修，把装修和防锈、隔音、防污染等功能结合起来，达到双重目的。如选用白、米黄、浅绿色的防锈基料；在桥体侧面及底面安装防污的金属饰板；隔音墙为透明的或半透明的，能透过视线，不显压抑；泄水管集中设在墩中心；天桥地道普遍用不锈钢栏杆；铺砌地面的花岗岩、彩砖色彩和周围建筑物一致。

修复进程迅速

日本是个多地震的国家，6～7级地震多次发生，在抗震的理论和实践上较有经验。

1995年1月，神户兵库县南部发生了7．2级的大地震，对日本影响很大，震区沿海岸线的阪神高速公路遭到严重破坏，导致交通中断。道路和桥梁损坏很重，全长200公里的13条路线都遭到破坏；有26万幢房屋损坏，7万人无家可归，6400人丧生，直接和间接经济损失达1000亿美元。地震过后，阪神高速公路公团立即着手处理灾害事务及恢复工作。从地震发生起3个月内确定修复方案，原计划用两年时间，实际只用了1年零8个月，主要干线道路全部修复通车。修复的办法有：①钢筋砼墩柱：主筋直通墩顶，加密加粗箍筋或用钢板外包；②钢制墩柱：钢管中填砼及增加纵向筋；③增加防落梁措施：增强梁与柱、梁与梁之间的联系，并设置双重防落（水平和垂直方向）梁；④减轻上部结构重量，将上部砼桥面板改为钢桥面板；⑤简支梁改为连续或多跨梁支梁梁体联接。桥梁基础的震灾检查方法有四种，即直接法（挖土、肉眼看）、间接法（钻孔、照相）、反应波速法和作荷载试验法，用柱身压浆、灌浆及加柱增强基础等办法进行加固。

强化抗震技术

大地震中桥梁不受损坏是不可能的，桥梁抗震设计的目的是要使墩台不倒塌、不落梁，便于抢险救灾和减少灾区损失，桥梁修复加固要达到能够承受相同等级的地震标准。

高层建筑抗震设计技术分析 第3篇

引言

我国地域内所发生的地震，绝大部份属于这种“构造地震”的类型。由火山爆发所产生的“火山地震”或因岩洞崩塌、局部地面陷落所引起的地震，在我国很少发生。

许多国家在高层建筑的抗震设计方案中，已经出现了新的结构。如美国纽约的高层建筑物，建在于基础分离的98个橡胶弹簧上，日本的建在弧型钢条上防地震建筑物，明显的在建筑结构体型上，改变了传统的插入式刚箍捆住内力的结构体系。

在2010年12月1日施行的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）和2011年10月10日开始施行的《高层建筑混凝土结构技术基础》（JGJ 3-2010）是综合了各国高层建筑设计的成功经验，同时结合我国地震灾害的特点，对我国高层建筑设计提出了新的标准和要求。

世界抗震设计经验

1.美国抗震措施

美国是一个地震较多的国家，其西海岸重要城市洛杉矶正好处在环太平洋地震带上，而整个加州也是全球地震高发地区之一。高层建筑的抗震问题以及如何将地震带来的损失降到最低，一直是人们密切关注的问题。其中关于高层建筑的一些抗震措施。

（1）控制高层建筑的层高

在地震频发的洛衫矶市，除了市中心作为地标建筑的一些超高层建筑，其余地段均是多层低层建筑。尤其值得注意的是在土层薄弱和不利地段加州政府通过立法禁止建造高层建筑。对于高层建筑而言，地震力和风力是控制荷载，且都是水平作用力，层高过高，对建筑抗震和抗风都十分不利。控制在地震区域的建筑层高，是有效降低震害的手段之一。

（2）选用轻质建材

美国大部分地区均是低层建筑，且均是木结构，围护材料和隔墙也多采用石膏板、刨花板等轻质板材。采用轻质建材的建筑，在地震力作用下，自身结构受到更小的影响，且即使受到破坏，较轻的建材也能有效减轻造成的二次破坏。

（3）选用高强度高延性建材

美国另一重要的防震措施是在高层建采用钢结构，而低层建筑就采用木结构。钢材与木材都是高延性的材料，具有足够的柔度。在地震发生时，可以通过自身变形消耗掉地震能量，在抗震要求更高的超高层建筑中，则添加上阻尼减震器，也可以大大提高建筑的延性和抗震性能。

2.日本抗震措施

日本全岛都处在地震频发区域，每年都会发生约1000余次地震，在高层建筑防震抗震方面，有丰富的经验。

（1）提高建筑物的强度和刚度

日本的高层公寓很多，大部分的住户在购买公寓中都会特别看重抗震设计水平。号称日本第一高层公寓的大楼中，采用了与美国世贸大厦相同的钢管，其抗震性能主要来源于采用高强度高刚度的优质建材，确保了建筑物的抗争性能，也是公寓能得以畅销的重要原因

（2）选用橡胶材料加强延性

日本东京的一些超高层建筑都进行了严密的抗震设计，其中一个重要措施就是在建筑外围使用高强度的橡胶作为基底材料，同时在建筑中心也选用天然橡胶作为基层，提高了建筑物的抗震性能。

（3）“局部浮力”抗震系统

近年来日本新研制了“局部浮力”抗震系统，将建筑物的上层结构与基础部分分离开，采用这种“局部浮力”系统进行连接，借助水的浮力来加强建筑整体的延性，其工作原理大体上与阻尼减震系统和橡胶减震系统类似，但据报告有更好的抗震效果。

新增条款的意义分析

《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术基础》新增了若干条款，本文列出对抗震设计影响较大的条款进行分析。

1. 新增的通用条款

（1）抗震设计的高层建筑混凝土结构，当其房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等有特殊要求时，可采用结构抗震性能设计方法进行分析和论证。

此条款明确了在高层建筑设计中，抗震设计的核心地位，高层建筑采用抗震性能设计已形成一种发展趋势。

（2）楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的1.5倍。

此条规定限定了荷载沿竖向的不规则分布，可有效地降低震害，明确了高层结构设计的标准。

（3）增加了结构抗连续倒塌设计基本要求。安全等级为一、二级时，应满足抗连续倒塌概念设计的要求。安全等级为一级且有特殊要求时，可采用拆除构件方法进行抗连续倒塌设计。

连续倒塌是指结构因突发事件或严重超载而造成局部结构破坏失效，继而引发与失效破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。在高层建筑抗震设计中，对上部结构进行连续性倒塌分析时，其首先要保证下部基础不会发生破坏，加强结构基础设计是整个设计工作的根本。

2.修订条款的意义分析

（1）明确将扭转位移比不规则判断的计算方法，改为“在规定的水平力作用下并考虑偶然偏心”，以避免位移按振型分解反应谱组合的结果，有时刚性楼盖边缘中部的位移大于角点位移的不合理现象。

（2）根据汶川地震的经验，提高了框架结构中框架柱的内力调整系数，而其他各类结构中框架柱的内力调整系数保持不变。

框架结构柱的最小截面尺寸，除不超过2层和四级外，比旧版增加100mm；柱纵向受力钢筋的最小总配筋率比一般框架增加0.1%、最大轴压比控制比旧版加严0.05。

（3）根据汶川震害调查，将防震缝的最小宽度由70mm提高到100mm。

相邻结构在地震过程中的碰撞是导致结构损坏甚至倒塌的主要原因之一。为防止建筑物在地震中相碰撞，防震缝必须留有足够的宽度。原则上防震缝净宽应大于两侧结构允许的地震水平位移之和。

结语

在预报地震相对无法实现的情况下，高层建筑采取必要的抗震设防措施，保证建筑物可以做到“小震不坏、中震可修、大震不倒”，便可以有效地减少地震造成的损失。

建筑框架结构设计中的抗震技术综述 第4篇

关键词：建筑框架 抗震技术 设计

我国地震多发区域所涉及的范围相对较广，08年汶川地震为国家及国民带来损失数之不尽。地震造成的巨大损失中，部分是因为建筑物建设质量不达标、建筑结构设计未达到抗震标准而造成的，所以加强建筑抗震技术设计对建筑结构设计相当重要。用当前的建筑结构计算软件会受到其本身的限制，构建出的模型很难达到准确进行建筑抗震参数及特性测试的理想效果，抗震设计的难度由此加大。针对这样的情况，在全面加强抗震计算技术研究的同时，还要运用抗震概念设计使得抗震技术的整体设计上升到一个新的高度，有效提升建筑物的抗震能力。

▲▲一、抗震概念设计

进行抗震概念设计要对以下几个方面进行考虑：

（一）力求建筑平面布置结构对称

房屋外形不对称、不规则、质心及形心偏差过大、凹凸变化过大、同一结构内刚度及形状不对称、平面的长度太长等因素都会对建筑抗震造成负面影响。

（二）保持刚度及强度的匀称

对多层建筑物进行抗震设计时，要保证建筑各层之间的刚度及强度保持匀称。薄弱楼层的存在会形成地震集中变形部位，致使建筑物从该部位开始产生破坏，随之造成整个建筑物受损。例如，对常见底商住宅进行设计时，上部是砖混住宅，底层则是框架，底层框架抗震能力低于上部抗震能力，所以底层是建筑抗震的薄弱环节。设计时要注意加强底层抗侧移的能力，按相关要求进行剪力墙纵横设置，所以底层剪力墙结构才是底层框架设计的关键点。

（三）保证多次数的结构超静定

静定结构杆件的传力线路及受力系统相对单一，只要其中一根杆件出现问题，整个建筑结构体系就会随之遭遇破坏。超静定结构的作用原理是：在超过自身承受能力的时候使多余的超静定杆件产生塑性变形，从而消耗部分地震能量，以达到保证结构稳定，减少震坏的目的。超静定结构的次数越多其消耗的地震能量也会越多，抗震能力也会随之加强。

（四）建议选用强柱弱梁结构框架

假如存在单一的框架结构，框架就会成为抗侧力的唯一构件，采用强柱弱梁框架能够使建筑物在受震时，梁先屈服于水平地震力，建筑物则利用梁产生的变形先进行地震能量的消耗，框架柱居于受震第二位，有效增强建筑物抗震能力。

（五）进行多个构件的相互连接

将多个构件连接起来，并保证连接的可靠性能够让各个构件自身强度发挥到极致，从而有效进行地震力的传递，使得每个构件都能够吸收到足够的地震力，构件整体的延续也将得以提高。只有保证构件连接可靠有效，才能保证其整体性，从而保证建筑整体的抗震能力。

▲▲二、相关计算及构造的措施

（一）结构抗震计算

应按以下几个方面进行抗震计算：

一般来说，要按照建筑结构主轴方向分别计算地震的作用力，计算完成之后还要及时进行抗震验算，不同方向所能承受的地震作用力应该由同一方向设计的抗侧力构件负责承担。假如结构中存在斜交抗侧力构件，那么当构件相交产生的角度超过15度时，各个抗侧力构件所能承担的水平地震作用力要分别进行计算。针对刚度及质量的分布存在明显不对称的情况，应将其视作水平地震双向作用情况下产生的扭转影响，其余情况则按照地震作用效应的调整方式算作扭转影响。当构件相交产生的角度达到8度、9度时，长悬臂机构与人跨度结构要计入竖向地震作用当中，角度为9度时的高层建筑也要算作竖向地震作用。

建筑框架结构计算所采用的基本方法是振型分析法及底部剪力法，另外一种补充的计算方法，即时程分析法，仅仅在对不规则程度大、非常重要及比较高的建筑物进行结构抗震计算时才会运用。抗震计算所采用的方法应该与以下要求相对应：高度不能大于40m，刚度及质量的分布相对均匀，且变形主要以剪切为主的结构及与单质点体系相近的结构要采用底部剪切法等简要方法进行结构抗震计算。对于框架结构不规则性较大的建筑，即存在凹凸程度大、扭转程度大、楼板部分位置不连续以及竖向不规则等问题的建筑、场地内进行了高度范围限制的高层建筑及甲类建筑与烈度等的抗震计算，要选用时程分析法对多遇地震的情况进行补充计算，计算后对多条时程曲线进行选取，计算其平均值和用振型分析法计算出来的较大值。

（二）构造措施

一般来说，混凝土框架结构是通过对混凝土构件横截面的宽度比限值、承重柱的轴压比及钢筋率要求的最小值来进行控制的，一般采用的构造措施是：对建筑高度及建筑层数进行限定；将钢筋砼构造柱及圈梁设置到框架结构的纵横墙中；限值控制横墙间距的部分位置的尺寸及建筑物的高度比；进行防渗缝设置。政府相关部门对框架结构抗震设计的相关规定进行了修订，新的规范中添加了部分强制性条款，要求设计时重点突出建筑顶部的楼与电梯间、构造柱要能够伸到建筑物顶部并能够连接顶部的圈梁、内墙及外墙交接的地方要在沿墙每间隔500mm的位置安设2-6根长拉结钢筋。拉结填充墙协助建筑物框架结构整体受力，并能对结构的刚度产生很大程度的影响，所以设计时要予以充分的考虑。

▲▲三、结束语

建筑框架结构设计是进行工程施工的基础，其中抗震技术设计是保证建筑物整体质量的关键之一。由于地震随机性过大，建筑结构设计中的抗震设计面临着很多技术上的问题，但是只要积极进行相关技术研究，本着精益求精的态度进行抗震计算，并结合抗震概念设计，同样能有效提升建筑抗震指数，建造出高质量的生活及办公建筑物，保护国民的生命及财产安全。

参考文献：

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