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装配式建筑能抗震!3分钟了解日本的抗震技术 返回列表页>>
发布时间:2018-07-11

6月18日上午7点58分(北京时间6时58分)左右,日本大阪府北部地区发生6.1级地震,大阪府、奈良县、京都府等地区震感强烈。

截至目前,地震导致大阪府3人死亡,其中包括两名80多岁老人,另外一名是小学4年级女童三宅璃奈(9岁),在上学途中被倒塌的学校游泳池外墙压住身亡。

而包括三重、滋贺、京都、兵库等在内,已经至少有259人受伤。

一时之间,有17万户家庭停电,各大商业设施临时休业。

当地交通也陷入瘫痪。关西各铁路企业全线暂停运行,车站内挤满了上学上班的人群,月台像会场一样热闹......

目前,世界各国普遍采用的抗震方法是“延性结构体系”,如下图

“延性结构体系”抗震方法

装配式建筑具有抗震能力

众所周知,日本是一个多地震国家,装配式建筑在日本起步较早、发展较好,已经接受了强烈地震的考验。

日本装配式建筑主要采用装配整体式剪力墙结构和装配整体式框架结构。在抗震措施方面,日本对关键的框架梁柱节点及楼板叠合层均采用现浇处理,既增加了结构的整体性,也达到了与现浇“同等型”。同时,隔震、减震消能装置比较广泛地应用于包括预制装配框架结构在内的民用建筑中。

他们是怎么做到的呢,他们的装配式建筑与隔震减震措施是怎样完美交圈的呢?让大家以东京本八幡的一栋超高层全预制结构为例来看看吧。

基本结构

框架结构、结构高度144.2米、地上42层、标准层层高3.3米、一层地下室、管桩基础。

平面与体型

1、体型对称,外框投影边长41.4米,高宽比3.48。规整的平面与体型,较小的高宽比,是结构利于抗震的第一步。

2、内筒与外圈均为PC框架(PC柱、PC梁)。在内筒内侧有一榀钢框架(见图示),由钢柱钢梁建造(仅作为机械升降停车库,基本不作为抗侧力体系)。

日本高层建筑普遍使用框架结构,剪力墙只在低、多层中使用,是因为日本人认为剪力墙相比框架而言抗震性能不明确;更重要的是,框架相比剪力墙更加“柔”,能够承受更大的变形,在日本的规范中,框架结构的层间位移角(就是楼层的水平位移除以层高)可以允许做到1/120,而国内为1/550,即日本认为地震时让建筑“适当摇摆以释放能量”要好过“硬扛”。配合以隔震减震技术,日本的框架结构可以做到200米高。

减震柱的使用

减震原理:当地震来临,柔性建筑就开始晃动,所产生的能量就要全部被减震柱吸取掉,保护关键的柱子、梁不被破坏。

布置位置:内筒三跨PC柱的左右两跨,四周各两根,每层8根;从1层布置至29层,共计232根。

内筒三跨PC柱的左右两跨

从1层布置至29层

内筒框架因刚度较大,将分配较大的水平作用(约60%-80%的地震、风荷载)。尤其是内筒角部变形较大,故将减震柱布置于此,可最大限度发挥其吸取能量、保护主体的功能。

而只布置3/4高,是因为结构底部承担了主要的水平剪力与倾覆力矩。顶部虽然位移较大,但位移角参数能控制在有效范围,安全无影响,加上底部3/4已有减震器参与工作,顶部加速度也能得到有效控制。

减震柱构造:上下两块对称的带翼缘钢板,与梁可靠连接,中间是相对较软(屈服点低)的钢材。

对于高层弯剪型结构,水平剪力最大一般出现在楼层中部,此处设置较低屈服点的钢材,可以充分发挥其承担剪力、变形耗能作用。

可通过计算调整软钢厚度及尺寸,使其符合大震下的往复受剪变形性能。

减震柱施工图:首层至6层各减震柱型号有差别,而7-29层则统一一种型号,区别在于软钢板厚以及上下板端的连接节点。

7-29层减震柱布置图

减震柱净高2800,分为三段,上下两段(红色所圈)为安装加劲板,中间为软钢。

上下两端安装加劲板通过锚杆固定于上下梁之间,梁为PC大梁,已预留锚孔,将加劲板的锚杆穿过锚孔用锚板螺钉拧紧固定。

锚杆与梁的连接

减震柱与梁的连接

不仅仅技术上完全实现,楼书上也将减震柱作为抗震安全的重点进行宣传,图片让客户简单易懂。

其他防震安全措施

门框与门之间的变形空间:地震时即使门框变形,人们也能打开门逃生。

门框空隙变形示意

电梯防震感应控制:当监测到先行到达的地震纵波,电梯防震感应马上启动,正在行驶的轿厢将停在就近的楼层,并开门停止运行。

电梯防震感应控制

除了采用高大上的减震技术,预制结构本身的节点也是关键,只有做好了“强节点”连接,才能保证装配建筑抗震性能不低于现浇。

梁套筒连接

预制柱柱头钢筋

万科的应用

北京万科的金域缇香是国内第一个工业化隔震项目,采用18层的装配式剪力墙+隔震支座,在8度设防的北京,略显偏刚的装配式剪力墙通过隔震层与基础“隔开”,有效降低地震作用70%。

隔震层施工

隔震支座

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