土木论文答辩浅析日本建筑物抗震措施对我国防震减灾的启示(2)

1 引言

1 引 言

伴随着经济的快速、高效发展,我国城镇化建设进程飞速加快。作为人们安身立命之本的房屋,其应对自然灾害带来的破坏能力的强弱备受关注。地震作为一种突发性强、破坏性大且难以准确预报地自然灾害,在建筑物防灾减灾体制内占有非常重要的地位。我们通过一个表格数据来展示下2014年11月22日两国地震灾害造成的损失。面对自然灾害带来的沉痛的灾难和巨大损失,我们应痛定思痛,向他国学习借鉴抗震经验(如表一)。

表1.1中日两国2014年11月22日地震受灾数据统计表

地区 震级 死亡人数 受伤人数 建筑物受损 经济损失 中国四川康定县 6.3级 5人死亡 76人受伤（危重员3人，重伤员3人）受灾群众达116293人 倒塌房屋87户，严重损坏5140户，一般损坏25278户 12.37亿元人民币 日本长野县 6.7级 无人员死亡 57人受伤（其中2人重伤，55人轻伤）1600余户受到影响 倒塌房屋30余栋，220余栋房屋造受部分破坏 灾害造成的损失较小

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商丘工学院本科毕业论文

2 地震的产生及对建筑物的危害

地震是由于地球板块在不断运动和变化，逐渐积累巨大的能量,在地壳某些脆弱地带,造成岩层突然发生破裂,或者引发原有断层的错动，引起地表振动或破坏。地震是地球上所有自然灾害中给人类社会造成损失最大的一种地质灾害。地震发生前无法预测，发生时会带来巨大的破坏，能引起火灾、水灾、疫情，造成海啸、滑坡、崩塌等次生灾害，给人类带来了极大的灾难。地震本身对人造成的伤害很小，其发生时造成的建筑倒塌、火灾等次生灾害造成的损失及伤害更为巨大。因此，建筑本身的抗灾能力尤为重要。

在强烈的地震下作用下,根据各类建筑物会遭到程度不同的破坏,按其破坏形态及直接原因,可分以下几类：

1.结构丧失整体性而破坏

结构构件的共同工作主要由各构件之间的连接及构件之间的支撑来保证。在地震作用下，有些建筑物上部结构本身无损坏，但由于地基承载力的下降或地基土液化造成建筑物倾斜、倒塌而破坏。

2.承重结构承载力不足造成破坏

地震时，地震作用附加于建筑物或构筑物上，使其内力及变形增加较多，而且往往改变其受力方式，导致建筑物或构筑物的承载力不足或变形过大而破坏。

3.由于变形过大导致非结构破坏

建筑整体结构在地震波荷载作用下会有变形和内力 (如梁、板将产生弯曲、剪切变形，柱的压缩和基础的沉陷等)的产生。过大的变形及裂缝的出现会造成建筑整体结构的倒塌。

4.地基失效引起的破坏

建筑物地基在地震过程中受地震波影响，造成其地基承载力下降、失效，因而造成建筑物下沉、倾斜、坍塌的破坏。

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3 日本建筑物的防震减灾震措施

3 日本建筑物的防震减灾措施

3.1 严格完善的建筑法

日本的建筑抗震法有着悠久地发展历。1920年日本颁布了《市街地建筑法》,1923年发生了关东大地震,房屋建筑物倒塌损坏严重,日本研究人员发现地震中95%以上的人员伤亡都是由房屋倒塌造成。日本政府对此高度重视,通过对房屋地基、结构、设备等研究,于1950年颁布了《建筑基准法》。此后多年进行逐步的完善,使其具有更高的实用性。1995年日本发生阪神大地震,地震造成巨大的人员伤亡和财产损失。震后研究人员发现倒塌建筑使用的材料硬度较低,于是日本政府更加注重强化建筑物防震减灾的措施。每一次发生特大地震后，日本政府相关部门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。同时日本建筑师在设计建筑时，也会严格按照《建筑基准法》的抗震要求。比如，在上世纪七八十年代，日本的建筑法律就有两次重大修改。首先，这部法律否认了传统的日本式木造住宅建筑方法——木造轴框架法的抗震性能。这种建筑方法是用石条在屋基上做柱子，然后放上木造框架，房顶则使用瓦片。经过专家认证，木造轴框架，这种本来就是不稳定的平行四边形框架结构，上沉重的瓦块屋顶对地震的摇晃毫无抵抗能力，一旦塌落很可能造成人员损伤。在1974年，日本从欧美引进了木造框架组合墙壁构造法建筑技术。1982年重新修订的《建筑基准法》给予了这种施工方法支持。之后的地震证明，当时这个支持法案是对的。因为，根据新方法建造的住房没有一间倒塌。1995年经过修订的《建筑基准法》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，想要从政府部门获得开工许可，除了要上交设计图纸、施工图纸等文件外，还必须提交建筑抗震报告书。抗震报告书的内容包括，根据地震的不同强度，计算在不同的地震等级中的受力大小，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。日本严谨完善的建筑法就是在遭受一次次地震后总结出来的，这是人类应对地震灾害的宝贵经验，日本的建筑标准法也在用实际行动证明其存在的必要性。

3.2 提高建筑自身应对灾害的能力——新型建筑基础及结构 3.2.1 滑动体基础

滑动体基础是在建筑物与基础间增加一个球型轴承或滑动体, 形成一个滚动式支撑结构，吸收地震造成的振动,从而减少地震时产生的震动。滑动体基础提高了建筑的抗震性能,在独户建筑及古建筑维护方面得到很好的应用。独户、古旧建筑独户建筑与高层楼房相比整体重量轻，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和东京都丰岛区区政厅也运用这种方法实补修了抗震处理结构。

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3.2.2 弹簧基础

日本建筑部门的研究人员为了使建筑物具有更好地防震抗震性能,而发明了弹簧基础。即在建筑物主体与地基建增加特制弹簧,使建筑物处于悬浮状态。由于弹簧能吸收地震振动与其他振动,且具有很大的缓冲作用,所以无论建筑如何晃动,其本身都不会有太大的损伤。实验证明，6－7级的地震经过弹簧抵消后，其震动都会降低到原来的1/10。

3.2.3 制震结构设计

日本的制震结构是在建筑物内部重要部位安装附加子结构阻尼器,建筑结构在地震发生变形和振动时 ，通过消能装置产生摩擦非线性滞回变形耗能来耗散或吸收地震能量以减小主体结构的水平和竖向地震反应，使建筑结构的振动迅速衰减，从而避免结构产生破坏或倒塌，以达到减震抗震的目的。这种技术很大程度上减少建筑在地震中的变形和破坏,同时也减少了震后修复工作与费用，这种方法主要用于高层或超高层建筑。目前，在日本，新建的60米以上的高层建筑中，90%都采用了各种的制震构件，来实现建筑的抗震性能；在新建的普通的两三层民居中，也有40%-50%采用了制震构件；此外，还有一些已有建筑进行加装了制震构件。地震高发区日本根据制震结构在抗震方面的优越性，设计了一种“弹性建筑”，也有较好的抗震性能。日本东京建了12座弹性建筑。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着。这种弹性建筑物建在隔离体上，隔离体由分层橡胶、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。

3.2.4 地基设水槽

日本开发出一种“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，这种技术是在建筑物上层结构与地基之间设置贮水槽，使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。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。这种技术不仅具有较好的抗震效果，同时贮水槽内贮存的水在发生火灾时还可以用来灭火，或者作为地震发生后的临时生活用水。更重要的是这一系统成本并不算高，以八层楼医院为例，成本比普通抗震系统高出大约2％。

3.3 研发使用新型抗震材料

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