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地震頻發的日本,他們的房子是怎么抗震的?

2021-03-21 12:13:32 文明郴州
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 日本處于全球知名的地震帶,但就算地震襲來,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。 日本的抗震房是怎么做的?

幾乎沒有磚房子,以輕型墻面材料代替

在日本這個地震多發國家,建筑物的抗震標準由《建筑基準法》和《建筑基準法施行令》嚴格規定?!督ㄖ鶞史ā芬幎?,新建建筑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筑才被允許建造。 根據這部法律,建筑材料都要經過官方認證,不合格的建材很難在市場上流通。 目前日本的建筑,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墻壁的強度和韌度,建筑物總體經得住震動。目前我國主要采用這種方法。 免震結構和制震結構都是比較新的技術。在日本,將抗震結構的建筑改為免震建筑,成本只需增加5%~10%。

日本建筑在選材上也格外講究,比如在歐洲、中國經常被當作主要建筑材料的磚瓦,現在在日本建筑上幾乎已經找不到蹤影。 磚結構建筑在日本幾乎不再被使用,取而代之的是輔以輕型墻面材料的鋼筋混凝土結構。這種結構的建筑既安全抗震,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,就采用了與美國紐約世界貿易中心相同的建筑材料——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?;炷翉姸雀?倍的特種混凝土。


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,房頂多采用鐵板材料。 中國建筑研究院注冊結構工程師王瑋曾撰文指出:“用鐵板作為屋頂,比使用瓦片的建筑物質量要輕許多。此外,為了御寒,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。”

日本房屋建筑中普遍使用的新型材料的共同特征是質量輕、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松。

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,利用建筑物本身的晃動來吸收地震的能量。

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

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筑,為了抵御地震的破壞,日本的高層建筑也普遍采用這種地基地震隔絕的技術。


比如,三井不動產公司在東京都杉并區兼作的一座93米的免震結構公寓,建筑物的外圍使用了高強度16積層橡膠,建筑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筑物的受力減少一半。


推行這個技術后,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%。箱體式設計為了提高傳統木結構建筑的抗震能力,日本普通的民宅采用了箱體設計——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,不至于損毀。 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。

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

回顧日本抗震建筑發展的歷史,就是其建筑法律法規不斷完善發展的歷史。

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

在那之后,日本建筑抗震研究就開始進入了有科學世界觀指導的階段。 1916年,日本建筑家佐野利器提出“靜力震度法”,建議建筑的結構設計中,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。 于是,在第二年施行的日本都市建筑法中,“靜力震度法”的原則,就成了抗震設計的規范。 此后,日本的建筑物進入抗震減災1.0時代。 

1968年,100多米高的霞關大樓建成,當時這個大樓采用的是預制鋼筋混凝土耗能剪力墻和鋼框架結構。 聽上去有點難,各位肯定聽說過裝修專業名詞“承重墻”,它是用來承受豎向荷載為主,而“剪力墻”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,讓它們能夠抵御強風和地震的搖動。

1924年開始,日本建筑規范規定結構力計算要考慮抗震系數,在這方面日本當時走在了世界前列。

日本的《建筑設計基準法》頒布于1950年,之后幾經修改,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,而災后統計顯示,這次地震中受損建筑主要建于1971年前,1981年后建造的房屋幾乎完好無損。

1995年經過修訂的《建筑基準法》規定,高層建筑必須能夠抵御里氏7級以上的強烈地震。 寺崎由起表示:“一個建筑工程,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,還必須提交建筑抗震報告書。” 抗震報告書的內容包括,根據地震的不同強度,計算不同的建筑結構在地震中的受力大小,進而確定建筑的梁柱位置、承重以及施工中鋼筋、混凝土的規格和配比。

此后,日本在1996、2000、2005和2006年四次修改《建筑基準法》,將建筑物的抗震標準一再提高。 修訂后的法規將住宅、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。

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