日本的房屋抗震为何会如此好?

6月17日22时55分在四川宜宾市长宁县(北纬28.34度,东经104.90度)发生6.0级地震,震源深度16千米,多地震感强烈。部分房屋、道路、电力、通讯等设施受损。那么,到底什么结构的建筑最抗震呢?

众所周知,日本可是地震多发国,但是就算地震袭来,也很少会出现大面积房屋倒塌的情况,这和日本的建房家装工艺绝对是密不可分的,其先进的技术及精细的工艺确实值得很多国家学习。 日本的抗震房是怎么做的呢?

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1.几乎没有砖房子,以轻型墙面材料代替

在日本这个地震多发国家,建筑物的抗震标准由《建筑基准法》和《建筑基准法施行令》严格规定。《建筑基准法》规定,新建建筑必须达到在百年一遇的地震中不倒塌、在数十年一遇的地震中不受损的抗震强度。只有设计符合该法的建筑才被允许建造。

根据这部法律,都要经过官方认证,不合格的建材很难在市场上流通。 目前日本的建筑,在抗震方面基本上分为3类:一是耐震结构,二是制震结构,三是免震结构。

所谓的耐震构造,最主要的原理就是提高柱子和墙壁的强度和韧度,建筑物总体经得住震动。目前我国主要采用这种方法。 免震结构和制震结构都是比较新的技术。

在日本,将抗震结构的建筑改为免震建筑,成本只需增加5%~10%。

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日本建筑在选材上也格外讲究,比如在欧洲、中国经常被当作主要建筑材料的砖瓦,现在在日本建筑上几乎已经找不到踪影。

砖结构建筑在日本几乎不再被使用,取而代之的是辅以轻型墙面材料的钢筋混凝土结构。这种结构的建筑既安全抗震,又节省能源。

地上55层、高185米,有日本最高的公寓楼之称的埼玉县川口公寓,就采用了与美国纽约世界贸易中心相同的建筑材料——168根cft钢管。 这种钢管的直径最大达800毫米,厚度达40毫米,管芯中还注入了比通常混凝土强度高3倍的特种混凝土。

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在冬天经常下雪的日本东北地区,为了应付积雪,当地人在建造房屋时,房顶多采用铁板材料。

中国建筑研究院注册结构工程师王玮曾撰文指出:“用铁板作为屋顶,比使用瓦片的建筑物质量要轻许多。此外,为了御寒,这个地区民居的房间门、窗开口的幅度较小,这使得房间更具有抗震性。房屋倒塌少,很大程度上减少了人员死伤。”

日本房屋建筑中普遍使用的新型材料的共同特征是质量轻、强度高,比如树脂、加气混凝土、碳纤维,即便倒塌坠落,也不会对人体造成严重伤害,而且安装方便,盖房子跟搭积木一样轻松。

2.地基与地震隔绝术

1996年日本实行“耐震改建计划”广泛应用了隔震技术,普遍在房屋和地基之间加入减震层,利用建筑物本身的晃动来吸收地震的能量。

这种技术,就是在建筑的底部安装弹性橡胶垫,或者摩擦滑动承重座缓冲装置来抵抗地震。

这些橡胶层非常耐用,一般使用年限约60年,能够把地震对楼房的摇晃程度减轻1/3到1/5。

地狭人多的日本有很多高层建筑,为了抵御地震的破坏,日本的高层建筑也普遍采用这种地基地震隔绝的技术。

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如,某公司在东京都杉并区兼作的一座93米的免震结构公寓,建筑物的外围使用了高强度16积层橡胶,建筑物中央部分也使用了天然橡胶系统的积层橡胶。

在六级以上的地震发生时,这种保护装置能使建筑物的受力减少一半。

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推行这个技术后,房屋造价将提升,一般楼房的造价将提高10%,公寓楼的造价则会提高25%。

3.箱体式设计

为了提高传统建筑的抗震能力,日本普通的民宅采用了箱体设计——这样能够保证地震发生时,房屋不会散开,即便在剧烈的摇晃中也可以整体翻滚,不至于损毁。

2011年3月日本东部大地震引发海啸时,电视画面上能看到很多房子被整栋冲走,而没有震散。

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当然,专业技术人员还会定期对民房进行抗震加固等级评定,政府会酌情给予居民适当的补贴鼓励。

抗震房发展史就是建筑法的不断完善史“每一次日本发生特大地震后,国土交通省都会组织力量进行建筑抗震调查,根据调查结果提出对《建筑基准法》的修改意见。” 2010年上海世博会期间日本产业馆建筑制作人寺崎由起曾公开表示,日本建筑师在设计建筑时,会严格按照《建筑基准法》的抗震要求。而且这部法律每几年就会重新修订一次。

回顾日本抗震建筑发展的历史,就是其建筑法律法规不断完善发展的历史。

十九世纪后半叶,日本刚刚开始对地震的研究,那个年代,日本还没有提出建筑要有抗震设防能力。 1892年,“预防震灾调查会”成立,他们的目标是——提升木造建筑的耐震性。

在那之后,日本建筑抗震研究就开始进入了有科学世界观指导的阶段。 1916年,日本建筑家佐野利器提出“静力震度法”,建议建筑的结构设计中,水平力应该是结构重量的1/15,这样能够起到防震作用。

1923年,按照这种设计思想建造的日本兴业银行大楼落成。流年不利,同年9月,关东大地震就发生了,兴业银行大楼经受了考验。 于是,在第二年施行的日本都市建筑法中,“静力震度法”的原则,就成了抗震设计的规范。 此后,日本的建筑物进入抗震减灾1.0时代。

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1968年,100多米高的霞关大楼建成,当时这个大楼采用的是预制钢筋混凝土耗能剪力墙和钢框架结构。 听上去有点难,各位肯定听说过装修专业名词“承重墙”,它是用来承受竖向荷载为主,而“剪力墙”则专门用来支撑水平负荷。 简单来说,那时候的思路就是用stronger的材料来建造stronger的高楼,让它们能够抵御强风和地震的摇动。

1924年开始,日本建筑规范规定结构力计算要考虑抗震系数,在这方面日本当时已经走在了世界前列。