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日本减隔震设计发展怎么样?

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在1923年关东7.9级大地震发生的第二年,城市建造法增加了水平震度为0.1的规定,同时对木结构、混凝土结构和钢结构增加了相应的构造要求,强化了在水平地震作用下结构刚度及强度的保证。1950年日本提出与短期容许应力强度相适应的水平震度,在16m以下为0.2,16m以上建筑高度每增加4m震度增加0.01,建筑限高为31m。1964年突破了31m之后又集中建造了50层左右的新宿高层建筑群,这是在经济大发展而抗震设计理论不完备情况下的实践。1978年宫城県冲大地震之后,于1981年公布了新抗震设计法,提出抗震设计二阶段目标。1981年的新抗震设计法是20世纪日本结构抗震技术发展的重新起草,此后建造的建筑,在1995年兵库県南部7.3级地震中损害较少。

近十年来,组合构件及高强度钢材、混凝土在工程中的运用进一步提高了高层建筑的建造水平。有日本资深专家认为,由20世纪初到现今,日本关于结构抗震技术的发展经历四次“刚”、“柔”之争。“刚”是指在近半个多世纪中,一直占主导的抗震设计的基本思路,即满足重力荷载的结构再附加上对地震作用的抵抗能力,需要加大结构的刚度及强度来实现,也就是在确定了水平震度为0.1之后(关东大地震后),强化以“刚性结构”作为设计目标;“柔”主要是指将提高建筑物吸收能量的能力,作为建筑结构必备条件,使其基本强度和为吸收能量所需的变形能力均得到保证,但利用承受重力荷载的结构骨架来确保结构所需的强度和能量吸收能力显然是不合理,而隔震减震技术是解脱承重结构的负担,实现抗震结构的合理化目标的体现。如今,“柔”的设计理念逐步成为日本高层建筑抗震设计的主流。

在2011年3月11日发生的9.0级东日本大地震中,不仅在震中附近的仙台而且在较远的东京、名古屋和大阪等大城市的超高层建筑也发生了大振幅和长时间的摇动,地震动持续时间300s左右,超高层长周期结构则可能出现了以前没有预想到的共振问题。大城市的超高层建筑设计时并没考虑长周期地震动,超高层建筑受到长时间、大幅度的摇摆可能导致其结构体或非结构体与设备受损。目前日本已对长周期地震动的应对方法进行了大量的研究,尤其是对现有超高层建筑受长周期地震动时的加固对策,例如设置新的减震器可使建筑物减小变形,但新设的减震器对现有结构(柱、梁、基础)产生反力,为此正在研究采用新型的对既有结构不产生影响的减震器。

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