日本房屋建筑防震措施初探

日本房屋建筑防震措施初探2008年5月12日14时28分四川汶川发生里氏8级特大地震，据民政部统计，截至5月19日21时，地震已造成倒塌房屋536.25万间，损坏房屋2142.66万间。

截至5月22日10时，四川汶川地震已造成51151人遇难，288431人受伤，累计失踪29328人。

有种说法：造成人员伤亡的不是地震，而建筑物的不抗震是更大级别的地震。

不错，事实证明，提高建筑的防震抗震水平，是避免造成伤亡的最重要途径。

众所周知，我们东邻日本是一个地震频发的国家，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。

其中6级以上的地震每年至少发生1次，据不完全统计，世界范围内发生的里氏6级以上的地震，大约有20％发生在日本。

然而，地震并没有给日本带来巨大人员伤亡等损失。

2003年9月26日，日本北海道地区发生里氏8级地震，只造成1人死亡、2人失踪和500余人受伤，绝大部分建筑保持完好。

是什么原因造成如此大的反差呢？本文将试图通过对日本房屋建筑防震措施的分析和探讨，以给国人有所启示。

一、以法律作为保障一次次惨痛的地震悲剧在日本发生，1923年的关东里氏8.1级大地震造成99331人死亡、43476人失踪；1995年1月17日发生在兵库县南部地区的阪神里氏7.2级大地震，造成6434人死亡、约4万余人受伤。

然而面对不可避免的天灾，日本人清醒地认识到，要想生存就必须采取果断有效措施。

早在1923年关东大地震之后，日本就制定法律，要求建造房屋时必须计算防震程度，1995年颁布了建筑防震标准——《建筑基准法》。

《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。

一个建筑工程为获得开工许可，除了设计、施工图纸等文件外，还必须提交建筑抗震报告书。

抗震报告书的主要内容包括，根据地震的不同强度，计算不同的建筑结构在地震中的受力大小，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。

我国第一个建筑抗震设计规范是由原国家建委于1974年发布的。

1976年唐山大地震后，对“74规范”进行修改，颁发了“78规范”；1989年，又发布“89规范”。

2001年，对“89规范”再次进行修订，颁布实施了《建筑抗震设计规范（GB50011－2001）》。

《规范》针对我国的实际情况，把我国分成6～9度四种设防分类，其中6度区是不需要进行抗震计算的，只需要在结构设计时进行相应的抗震构造措施既可；7、8、9度区的建筑物，在结构设计时都应当进行抗震验算。

同时，根据建筑物的重要性和高度等因素，选择不同的抗震等级，以此来确定不同的抗震构造措施。

《规范》要求，当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

另外，我国还发布了《建筑工程抗震设防分类标准》、《城市抗震防灾规划管理规定》等国家标准，对建筑物抗震设防分类、责任划归、防灾规划均有具体规定。

尽管近年来我国法律法规越来越健全，对建筑抗震设计要求也越来越严格，然而相对日本而言仍存在以下问题：1、我国对建筑的抗震标准相对较低日本《建筑基准法》的抗震标准根据地基强度及建筑构造而有所不同，其基本标准为能经受住300～400伽（Gal，加速度单位，1伽＝1cm／s2，重力加速度约为980伽）的地震加速度值。

而我国2001年制定的各地区建筑抗震标准，北京为200伽、上海为100伽。

发生本次大地震的四川省的标准更低，成都为100伽，重庆、绵阳和德阳仅为50伽。

因此与日本相比，我国一般建筑物的支柱较细、混凝土质量较差、钢筋数量较少，而众多的老房屋建筑几乎没有使用抗震技术。

2、我国对建筑的抗震标准落实不够到位在抗震标准具体执行方面，我国建筑物的防震抗震措施很少全部落实到位。

不少建筑设计、施工部门缺乏防震意识，一些建筑物等工程建设项目不按防震抗灾标准设计建设，甚至存在着降低抗震设计标准的现象，施工中也缺乏质量监督。

这是很多建筑物在地震面前不堪一击的最主要原因。

3、我国对原有建筑抗震加固措施不够到位我国也是一个多地震的国家，6度以上地震区几乎遍及全国各地。

1976年以前建造的建筑物，大多没有考虑抗震设防，1989年以前的抗震规范也只规定了7度以上地震区的设防。

为了使这些老建筑物遇地震时具有相应的安全储备，本应按照现行的抗震规范对它们进行抗震能力和耐久性加固。

但是，由于防震意识淡薄，大多老建筑并未按规范进行加固处理，这次汶川地震中，倒塌的大量预制板结构房屋建筑给了我们血的教训。

二、从建筑结构着手1、采用“地基地震隔绝”技术日本在构筑高层建筑物的基础中普遍采用“地基地震隔绝”技术，在建筑物底部安装橡胶弹性垫或摩擦滑动承重座等抗震缓冲装置。

为了提高传统木结构房屋的抗震能力，日本最普通的民宅也是箱体设计，地震灾害发生时房屋可以整体翻滚而不损毁；在专业技术人员对民房进行抗震加固等级评定基础上，政府给予居民适当的补贴鼓励抗震加固。

比如日本大京公司的一座号称日本最高（地上55层、高185米）的崎玉县川口公寓，使用了与美国纽约世界贸易中心相同的cft（钢管），确保了抗震强度。

这种钢管的直径最大达800毫米，厚度达40毫米，而且钢管中还注入了比通常混凝土强度高3倍的高强度混凝土，该公寓共使用这种钢管168根。

另外，该公寓还使用了刚性结构抗震体。

如遇阪神大地震级别的地震发生时，柔性结构的建筑一般要摇动1米左右，而刚性结构建筑只摇动30厘米。

再如三井不动产公司在东京都杉并区出售的一座免震结构公寓高达93米，建筑物的外围使用了新研制的高强度16积层橡胶，建筑物的中央部分使用了天然橡胶系统的积层橡胶。

这样，在烈度为6的地震发生时，就可将建筑物的受力减少至二分之一。

2、采用合理的建筑结构型式建筑结构的型式繁多，根据材料来分有配筋砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构和钢—混凝土混合结构等。

其中砌体结构强度较低、抗拉抗剪性能较差，难以抵抗水平作用产生的弯矩和剪力，因而在日本已基本淘汰；钢筋混凝土结构强度、抗震性能一般，日本只在低矮建筑中应用；钢结构强度较高、自重较轻，具有良好的延性和抗震性能，并能适应建筑上大跨度、大空间的要求，此种结构日本较多用于宽敞的公共建筑；钢—混凝土混合结构一般是钢框架与钢筋混凝土简体的结合，在结构体系的层次上将两者的优点结合起来。

高层建筑常见的结构体系有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系和简体结构体系等。

随着层数和高度的增加，水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载。

高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的结构体系密切相关。

不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。

三、使用抗震建筑材料与传统建材不同，新型材料的质量大都比较轻，强度也较高，所以有利于抗震以及减轻地震灾害的损失，例如VPR乙烯基聚酯树脂、加气混凝土等。

1、应用VPR乙烯基聚酯树脂玻璃钢做混凝土加强筋VPR乙烯基聚酯树脂玻璃钢在混凝土中做加强筋，使混凝土整体性好，抗震效果好。

由于VPR玻璃钢轻质高强，可以减少建筑物的重量，减少地震造成的危害，节省建筑材料及基础建筑结构。

在常规的钢筋混凝土中，各种腐蚀性气体、腐蚀剂、防冻剂和盐等与钢筋接触后生锈膨胀，导致混凝土开裂，减少了钢筋混凝土的使用寿命，在化工污染严重地区、海岸建筑、海洋结构件、水边码头的建筑物受到的腐蚀尤为严重。

而玻璃钢筋混凝土则大大提高了混凝土结构的综合性能和使用寿命。

玻璃钢筋混凝土是近年来日本等国开发的一种新型建筑材料，展示了良好的发展前景和应用潜力，年增长率为15％，VPR乙烯基聚醋树酯玻璃钢一般通过拉挤成型制作。

2、使用加气混凝土加气混凝土是以硅、钙材料为基础，引入发气剂，经高压处理后的新型建筑材料。

它具有容重轻、强度高、保温性能好、隔热等特点，加气混凝土用作围护结构时，对于提高抗震性能，增加建筑物使用面积，减轻建筑物重量，降低工程造价，加快工程进度，都有广泛的应用前景。

3、开发使用碳纤维及其制品碳纤维及其复合材料是伴随着军工事业的发展而成长起来的新型材料，属于高新技术产品，具有高比强度、高比模量、耐高温，耐腐蚀、耐疲劳和热膨胀系数小等一系列优异性能，它既可作为结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用。

众所共知，在房屋建筑中，水泥的用量最大，但水泥有脆性大、抗拉强度低等缺点。

为了改善这些弊端，人们利用碳纤维的力学特性，用混凝土或水泥做基体制成碳纤维增强复合材料。

由于碳纤维的优异特性和对人畜无害等特点，在房屋建筑应用中日益受到人们的青睐。

碳纤维增强混凝土，指的是短纤维或长纤维增强的混凝土材料，主要用作高层建筑的外墙墙板。

碳纤维增强混凝土具有普通增强型混凝土所不具备的优良机械性能、防水渗透性能、耐自然温差性能，在强碱环境下具有稳定的化学性能、持久的机械强度和尺寸的稳定性。

用碳纤维取代钢筋，可消除钢筋混凝土的盐水降解和劣化作用，使建筑构件重量减轻，安装施工方便，缩短建筑工期。

碳纤维还具有震动阻尼特性，可吸收震动波，使防地震能力和抗弯强度提高十几倍。

短切碳纤维增强水泥所用碳纤维的长度为3.6mm，细度或宽度范围在7～20m，抗拉强度范围在0.5～0.8GPa。

另外，碳纤维树脂基复合材料棒材则是近几年开发的可取代混凝土钢筋的新型高性能建材产品。

其应用大大减少了因钢材的腐蚀而导致建筑物灾难性破坏。

碳纤维增强树脂基复合材料棒材最近在日本已经商品化，此产品具有不腐蚀、不导电等特点，重量是钢材的1/4，热膨胀系数与钢材相比更接近混凝土，而其和水泥的粘结强度则比圆钢和水泥的粘结强度高约50％～60％。

4、使用安全玻璃玻璃是建筑物防护最薄弱的地方，当玻璃遭受外力冲击时，其飞溅的碎片极易对人造成二次伤害。

因此，各国相继制定了建筑安全玻璃的使用规范,以减少因玻璃造成的安全事故。

安全玻璃主要是钢化玻璃、夹层玻璃、贴膜玻璃等。

日本政府于1986年起正式制定法规推广安全玻璃，中国政府也于1996年开始陆续在部分城市制定了有关安全玻璃的规定。

2003年12月4日，国家发展和改革委员会、国家建设部、国家质量监督检验检疫总局、国家工商行政管理总局联合颁发了《建筑安全玻璃管理规定》，自2004年1月1日起实施。

该规定对建筑物中必须使用安全玻璃的楼层、玻璃面积、特殊部位等作了具体规定。

之后，国家认证认可监督管理委员会，把建筑安全玻璃产品纳入了CCC强制认证范围。

尽管政府相关部门从法规、标准和认证三个方面推动安全玻璃应用，但在实际当中，仍存在落实不足的现象。

最后，让我们共同为灾区人民祈福！向救灾军民致敬！在地震带给我们巨大的创伤之后，其实还有很多事情需要我们反思，这些天看了一些有关日本防震的资料，感触很深，我想其中有很多值得我们在重建过程中加以借鉴的。