在建筑抗震中日本给我们的启示

2015-07-27 00:00

 在建筑抗震中日本给我们的启示

 

【技术资料】

2014-08-13【技术资料】

8月3日,6.5级地震袭击云南昭通,截止本微信发稿时,地震造成的死亡人数已升至589人。地震灾害学业内人士常说:“杀人的不是地震而是建筑”,相关资料显示,地震中人员伤亡总数95%以上是由房屋倒塌造成的,仅有不足5%的人员伤亡是直接由地震及地震引发的水灾、海啸和山体滑坡等次生灾害导致。

作为业内人士,看到灾区房屋倒塌画面,是否已经明了为何6.5级地震能造成如此大的伤亡。每次地震,我们都不免看邻国,这次再回顾下日本建筑的抗震经验吧。

日本现代地震研究的1.0时代

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。这个目标,未免太保守了一点吧?

不过,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,发生关东大地震,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。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。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。

除了减震墙,日本很多建筑物在设计时也考虑了隔震原理。1921年,设计师Frand Wright在设计东京帝国饭店时,把紧密排列的短桩打入地下的软弱土层之上,而帝国饭店建筑在短桩地基上,如同漂浮在软弱土层上的大船。

一部动态发展的建筑法……

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

日本的《建筑设计基准法》颁布于1950年,之后几经修改,其中比较著名的有1971年的修正。1995年的阪神大地震给日本造成了很大损失,而灾后统计显示,这次地震中受损建筑主要建于1971年前,1981年后建造的房屋几乎完好无损。

事实上,《建筑设计基准法》1971年修正令强化了钢筋混凝土柱的带筋间隔距离,而1981年则全面实行“新抗震设计法”,引入了多个方面的新规定。此后,日本曾在1996、2000、2005和2006年四次修改《建筑设计基准法》,将建筑物的抗震标准一再提高。修订后的法规将住宅、楼房抗震标准提高为:经得住6至7级烈度不会坍塌,尤其是商务楼要求能够8级烈度不倒,使用期限能够超过100年。同时,日本还制定计划到2015年,让90%的住宅建筑达到这一标准。

日本重建工程“不死鸟”计划后,多数高层建筑以“不死鸟”的形象在地震中岿然不动

100年?我们的产权都只有70年,剩下的30年怎么办?回顾日本建筑标准历史时,你会发现,在每一次重大地震后,日本马上会组织力量进行调查,然后对《建筑设计基准法》提出修改意见,不断更新迭代,越来越完善。

关键问题还是钱......

从汶川地震到鲁甸地震,倒塌的大量房屋都是农村自建住房,这些房子很少考虑到抗震设计,有些还是颇为古老的砖瓦房,甚至土木房。尤其是土木房的夯土墙壁,本身就容易因为膨胀收缩而开裂,在抗震上就是"战五渣"。

而日本的民居,则普遍在房屋和地基之间设置减震层。1996年日本实行“耐震改建计划”,广泛应用了隔震技术,在建筑物底部填加橡胶层或者滑动承重座作为缓冲装置。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。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%。

除此之外,日本民居还普遍采用箱体设计,这样能够保证房屋在地震发生时不会散开,即便在剧烈的摇晃中也可以整体翻滚而不损毁。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。当然新型材料的运用也不容忽视,这些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。

日本现代民居大量使用隔震层和轻质材料,抗震,建造简单方便。

不过,一切问题说到底,都是经济问题。日本普通的民居建筑,一般来说造价约合人民币150万到200万,而在中国乡村,人们能够接受的建筑成本只有前者的十分之一。即便考虑到物价和人力价格差异,这样低廉的成本,也很难在抗震上有什么要求。面对这种无奈,只希望政府在地震多发地区,支持和推广新建筑技术、材料,让下次天灾造成的灾害少一点,再少一点。(来源于施工技术)

 
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