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日本是如何做到讓建築物更抗震的

地震災害學業內人士常說:‌‌「殺人的不是地震而是建築‌‌」,相關資料顯示,地震中人員傷亡總數95%以上是由房屋倒塌造成的,僅有不足5%的人員傷亡是直接由地震及地震引發的水災、海嘯和山體滑坡等次生災害導致。

這又得看一看東鄰日本的經驗了。今天聊聊日本是如何做到讓建築物更抗震的。

日本現代地震研究的1.0時代

十九世紀後半葉,日本剛剛開始對地震的研究,那個年代,日本還沒有提出建築要有抗震設防能力。1892年,‌‌「預防震災調查會‌‌」成立,他們的目標是——提升木造建築的耐震性。

這個目標,未免太保守了一點吧?

不過,在那之後,日本建築抗震研究就開始進入了有科學世界觀指導的階段。1916年,日本建築家佐野利器提出‌‌「靜力震度法‌‌」,建議建築的結構設計中,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。

於是,在第二年施行的日本都市建築法中,‌‌「靜力震度法‌‌」的原則,就成了抗震設計的規範。

此後,日本的建築物進入抗震減災1.0時代。1968年,100多米高的霞關大樓建成,當時這個大樓採用的是預製鋼筋混凝土耗能剪力牆和鋼框架結構。聽上去有點難,各位肯定聽說過裝修專業名詞‌‌「承重牆‌‌」,它是用來承受豎向荷載為主,而‌‌「剪力牆‌‌」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,讓它們能夠抵禦強風和地震的搖動。

除了減震牆,日本很多建築物在設計時也考慮了隔震原理。1921年,設計師Frand Wright在設計東京帝國飯店時,把緊密排列的短樁打入地下的軟弱土層之上,而帝國飯店建築在短樁地基上,如同漂浮在軟弱土層上的大船。

一部動態發展的建築法……

1924年開始,日本建築規範規定結構力計算要考慮抗震係數,在這方面日本當時走在了世界前列。

日本的《建築設計基準法》頒佈於1950年,之後幾經修改,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,而災後統計顯示,這次地震中受損建築主要建於1971年前,1981年後建造的房屋幾乎完好無損。

事實上,《建築基準法》1971年修正令強化了鋼筋混凝土柱的帶筋間隔距離,而1981年則全面實行‌‌「新抗震設計法‌‌」,引入了多個方面的新規定。

此後,日本曾在1996、2000、2005和2006年四次修改《建築基準法》,將建築物的抗震標準一再提高。修訂後的法規將住宅、樓房抗震標準提高為:經得住6至7級地震搖晃而不會坍塌,尤其是商務樓要求能夠8級地震不倒,使用期限能夠超過100年。同時,日本還制定計劃到2015年,讓90%的住宅建築達到這一標準。

日本重建工程‌‌「不死鳥‌‌」計劃後,多數高層建築以‌‌「不死鳥‌‌」形象在地震中巋然不動

100年?我們的產權都只有70年,剩下的30年怎麼辦?

好了,壹讀君還是回到正題。回顧日本建築標準的歷史時,你會發現,在每一次重大地震後,日本馬上會組織力量進行調查,然後對《建築基準法》提出修改意見,不斷更新疊代,越來越完善。

關鍵的問題還是錢啊

從汶川地震到魯甸地震,倒塌的大量房屋都是鄉鎮農村自建的住房,這些房子很少考慮到抗震設計,有些還是頗為古老的磚瓦房,甚至土木房。

尤其是土木房的夯土牆壁,本身就容易因為膨脹收縮而開裂,在抗震上就是戰五渣。

而日本的民居,則普遍在房屋和地基之間加入減震層。1996年日本實行‌‌「耐震改建計劃‌‌」廣泛應用了隔震技術,就是利用建築物本身的晃動來吸收地震的能量。他們在建築物底部填加橡膠層或者滑動承重座作為緩衝裝置。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。

推行這個技術後,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%。

除此之外,日本民居還普遍採用箱體設計。這樣能夠保證房屋在地震發生時不會散開,即便在劇烈的搖晃中也可以整體翻滾而不損毀。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。

當然新型材料的運用也不容忽視。它們的共同特徵是質量輕,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鬆。

日本現代民居大量使用隔震層和輕質材料,不僅抗震,而且建造簡單方便

 

 

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