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日本建筑抗震技术设计及发展 摘要：日本每年发生有感地震约1000多次，每年发生有感地震约1000多次，全球10%的地震均发生在日本及其周边地区本位于亚欧大陆东端，陆地面积377880平方公里。日本列岛正好位于亚欧板块与太平洋板块交界处按照地质板块学说，太平洋板块比较薄，密度比较大，而位置相对低一些。当太平洋板块向西呈水平移动时，它就会俯冲到相邻的亚欧板块之下。于是，当亚欧板块与太平洋板块发生碰撞、挤压时，两大板块交界处的岩层便出现变形、断裂等运动，从而产生火山爆发、地震等。 本学者大森房吉提出近似分析地震动影响的静力计算法 （1） 式中：为地震区域系数，采用建设省公布的值；为标准剪力系数，第一阶段设计取值0.2；为振动特性系数，是考虑结构振动特性以及场地特性的个参数。由以下公式计算: 1 ＜ = 1-0.2（/）2 ≤＜2 （2） 1.6/ 2＜ 根据场地类别山表1确定。 表1 场地卓越周期 场地类型 Tc/s 第1类 0.4 第2类 0.6 第3类 0.8 由于场地基础仍然有很多待研究的内容，对于类别不清的场地一般保守地定为第3类。 作为第二阶段设计法，对于高度在31m以上60m以下的建筑物需要验算结构的保有水平耐力。验算时所需要的保有水平耐力依据下式计算: （4） 其中：:第二阶段设计的层间剪力；:结构特性系数。 :考虑偏心和刚性分布不均匀时的形状特性系数。验算保有水平耐力时标准剪力系数=1.0。 第二阶段设计法中设定的入力地震波加速度为300-400ga1，对应的建筑物的地震动力反应放大信率为3-4倍。因此建筑物的最大反应加速度为1.0g。[3] 3.1.2结构抗震加固 为提高建筑物的耐震能力，可以对结构进行加固。现有的加固技术主要是增强结构各构件的承载力和变形能力抵御地震作用，吸收地震能量。如下为在建筑物两个方向增设钢框架。 图3 钢框架的支撑方式 还有增加建筑物延性的加固方法，主要通过CFS材料或钢板条包裹框架柱，增加框架柱在竖向力作用卜的轴向约束，从而提高其延性性，[4]如图4-6所示。 图4 碳纤维层补强 图5 钢板层补强 图6 钢筋混凝土层补强 3.2结构制震 日本所谓制震，即为减振。结构制震是在建筑物的内部设置随着建筑物的变形和运动速度。如斜撑、钢板壁、钢镶合板、或黏性体等装置 此外，日本在制震方面还有一些新的研究成果。 纳米结晶锌铝合金振动控制阻尼器是一种取得专利的新型减震阻尼器，采用了纳米结晶锌铝合金这种全世界首次研制成功的具有“常温高速超塑性”特性的合金材料。这种材料具有超常的变形能力，其伸长率可超过100%，而且具有自行恢复初始材料特性的能力，阻尼器也不易损坏，不需要更换，也不需要进行日常维护口 跷摆振动控制设计是一个新颖的减震设计概念，它的构造允许上部结构上下跷动(bobbing)松脱下部基础。静荷载或中小地震作用下，上部结构靠重力与下部基础保持接触。发生强烈地震时，上部结构就象跷跷板一样，某些部位松脱下部基础而腾空其余部位接触下部基础得到支承，松脱与接触交替发生这样可以有效地耗散地震动能，阻止强烈振动在上部结构中传播，而且地震作用下结构周边不会产生竖向拔力，有效地防止上部结构和下部基础发生严重破坏。[6] 3.3.结构免震 日本结构免震，另种说法为隔震。结构免震是通过某种装置，将地震动与结构隔开，该装置既能支撑建筑物本体重量，又具有在水平方向自由变形能力吸收和消耗地震输入能量 结构反应 减振装置 控制器 传感器 地震力