日本建筑物为什么能百年防震?细节决定成败!

发布时间: 2018-11-06

   

日本是一个多地震多火山频发的国家,

甚至近几年台风、洪水也逐渐增多,

却被公认为是世界抗震强国。

在强震中虽然损失惨重,

但很多高层建筑物仍顽强的“屹立不倒”。



各种接踵而来的自然灾害,

不断刺激着日本人民的敏锐神经。

为了在晃悠悠的岛国土地上,

让房子最大限度为民众提供庇护,

日本政府绞尽了脑汁。

在房屋的抗震功能上下了很大功夫。



在日本,建筑物的抗震标准已经提高为,

经得起6至7级地震摇晃而不会倒塌。

尤其是商务楼,要求能够8级地震不倒,

使用期限超过100年!



所以我们经常发现,

当日本发生地震后,就算房屋倒塌,

通常仍会保留主体框架。



目前日本的建筑,

在抗震方面基本上分为3类。

一是耐震结构、二是制震结构、

三是免震结构。



所谓的耐震构造,

其最主要的原理就是

提高柱子和墙壁的强度和韧度,

建筑物总体经得住震动,

目前日本大多采用这种结构。



耐震属于最普通级别,主要用在低层建筑中。

制震则是让建筑物在地震晃动中,

集中在一个地方造成损害,

但其他地方不会发生损毁。


其中一种做法是在建筑物中放置各种球体,

让其吸收地震能量,

确保建筑其他地方不会发生问题。



采取抗震措施的房屋,

不同于普通房子,

其造房材料也有讲究。



像是在欧洲、中国经常被当作

主要建筑材料的砖瓦,

现在在日本建筑上几乎已经找不到踪影。

因为,1923年的关东大地震

证实了砖混构房屋抗震性太差。


▲ 云南鲁甸地震中垮塌的夯土民居


从那以后开始,砖混结构建筑在日本几乎不再被使用,取而代之的是辅以轻型墙面材料的钢筋混凝土结构。


这种结构的建筑既安全抗震,又节省能源。


轻钢结构


日本建筑多数采取刚性结构,这样摇动大大降低。


例如,7级以上的大地震发生时,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。



木结构


为了提高传统木结构建筑的抗震能力,日本普通的民宅采用了箱体设计——地震发生时,房屋整体翻滚,不至于损毁。



专业技术人员还会定期对民房进行抗震加固等级评定,政府会酌情给予居民适当的补贴鼓励。



橡胶结构


日本建筑师普遍还使用橡胶,来提高建筑物的抗震性能。


在日本东京有一座免震结构公寓,尽管高达93米,但其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1/2。


住房实例解析


来看一下住房实例解析:这是一栋外观看上去是现代感十足的住宅。


▲ 主体结构


▲ 现场图


▲ 混凝土基础之上再做保温处理,蓝色材料为EPS。


▲ 基础与承重骨架的原理


▲黑丝橡胶能抗震缓冲,保护木材不受潮


▲ 内部衔接示意图


▲ 实际衔接施工图


   

以上这种木结构房屋,全部采用榫卯工法,且不同的衔接部位有着不同的榫卯结构。


房屋整体有十种不同的榫卯衔接方式,这不仅花费了大量的时间而且对制作技术工艺有很高的要求,但一切都是为了抗震、为了安全。




用泡沫塑料建造抗震房屋


泡沫聚苯乙烯作为一种材料越来越受欢迎,因为用它建造的房子有着高抗震性、廉价、快速和保温隔热等优点。


   


日本圆顶房屋公司已经在日本销售泡沫塑料房子15年了,但去年日本对轻型房屋的需求才开始飙升。


2016年4月,日本的熊本地区遭受7.0级地震,造成49人死亡,3000人受伤。超过44000人被疏散,房子倒塌或着火。


但是有一个村庄却没有遭到太大的损害,这里的房子是由480栋密集圆顶房屋组成。



超轻量级的泡沫塑料碎片粘合在一起建造而成的圆顶房子重量只有80公斤,加上其形状和不需要梁柱的特点,所以具备很强的抗地震性。



这样的房子只需要三个人花一周即可建造完成,价格在700万日元(约43万元人民币)到800万日元(约49万元人民币)之间。


因为材料是泡沫塑料,所以房子不会腐烂或者生锈,也不用担心白蚁的侵扰。



近些年日本房屋建筑中使用到的新型材料,比如树脂、加气混凝土、碳纤维…


它们的共同特征是质量轻、强度高即便倒塌坠落,也不会对人体造成严重伤害,而且安装方便,盖房子跟搭积木一样轻松。



日本法律在建筑物抗震等安全性方面的要求非常严格。日本《建筑基准法》规定,新建筑必须达到在百年一遇的地震中不倒塌,在数十年一遇的地震中不受损的抗震强度。



在日本,一个建筑工程要获得开工许可,必须提交建筑抗震报告书。


普通的一座八九层公寓楼,其抗震报告书动辄厚达两三百页。建筑抗震报告书经过相关部门确认无误后,建筑才能开工。



正是对施工的严格要求和建筑技术的不断提升,才能在大自然灾害来临之后,不会因为倒塌的建筑物所困住,对人们造成二次伤害。



即小见大,日式建筑上的防灾小心机,还可以在这些细节上观察到。


     
消 防 设 备      

     


日本的住宅建筑一般不是很高,在建筑物的楼梯口都会设置消火栓,各层的公共空间都有报警器,房子里也安装有火灾和煤气自动感应器。


物业公司每年都会对这些消防设施进行一次检查,消防部门还会每隔几年组织居民进行一次消防演习和知识教育。



     
阳台户与户之间的隔墙      

 

别墅以外的高层集中住宅楼,每层楼户与户之间的阳台用金属板分隔,材料易拆除,并禁止在分隔处堆东西。


遇到火灾等紧急时刻,可形成一条逃生通道,将隔板破坏,到邻居家避难。在紧急关头可以根据火源的方向选择避难的路线。



     
阳台的避难井      

     


公寓等住宅楼,在每户家庭阳台地面的同一位置开个洞,放一口井盖,安装“避难井”。


打开井盖后可以通过内置的折叠梯或安装在墙上的梯子爬到下一层住户的阳台,以此类推,到达地面安全区域进行避难。



     
室外疏散楼梯      

     


大多数建筑尤其是公寓建筑普遍设有一个室外疏散楼梯,采光好、烟气排放能力强、设备投入和管理成本低,人员疏散安全度高。



     
消防队进入口标志      

     


室外疏散楼梯玻璃门上贴有供消防员破拆进入的红色三角形明显标志。


高层建筑的部分窗户上同样也有此标志,叫做灭火救援窗,贴有这些标志的窗户是可以活动的,窗口的玻璃易于破碎,利于消防员开展救援工作。



     
外墙裹铜      

 

木构建筑的家庭会专门定制全铜的窗户来杜绝火星的飘入,条件较好的家庭甚至会把整面外墙用全铜来覆盖,以彻底杜绝火患。


 


     
整体卫浴      


整体卫浴多使用纤维强化板,整体成形,专利防水反沿和流水坡度设计,无渗漏隐患;结构牢固可靠与建筑的构架分开独立,实现良好的负重支撑。


材料防火性强,可应用于航天器材;为住户遇到地震、火灾、水灾等灾难时,提供避难场所。



     
室内透明管道    

     


室内硬装时,所有的弯头、双通、三通管,都采用透明的塑料材质。


一旦发现管道堵塞,能快速看出问题所在,管道铺设完后,作架空防水楼板预留检修口,方便检修,避免管道堵塞或爆裂造成的积水或大面积漏水。



     
逃生路线    

 

每栋建筑内部都有逃生路线图,建筑内部人员都要对逃生路线了如指掌,确保最短时间安全逃离疏散。



每个街区都成立町内会,并由住户轮流担任班长,新当选的住户都会在家门口挂上班长的木牌,在灾害发生时,结合逃生路线及最近的避难场所,组织大家进行迅速转移。





   

自然灾害往往无法准确预知,

但人性化设计和防灾设施及补救措施,

能给人们提供一道安全坚固的屏障。

优化建筑内部的小细节,

损失也能减少到最小化。



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