日本減隔震設計發展怎么樣?

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在1923年關東7.9級大地震發生的第二年,城市建造法增加了水平震度為0.1的規定,同時對木結構、混凝土結構和鋼結構增加了相應的構造要求,強化了在水平地震作用下結構剛度及強度的保證。1950年日本提出與短期容許應力強度相適應的水平震度,在16m以下為0.2,16m以上建筑高度每增加4m震度增加0.01,建筑限高為31m。1964年突破了31m之后又集中建造了50層左右的新宿高層建筑群,這是在經濟大發展而抗震設計理論不完備情況下的實踐。1978年宮城県沖大地震之后,于1981年公布了新抗震設計法,提出抗震設計二階段目標。1981年的新抗震設計法是20世紀日本結構抗震技術發展的重新起草,此后建造的建筑,在1995年兵庫県南部7.3級地震中損害較少。

近十年來,組合構件及高強度鋼材、混凝土在工程中的運用進一步提高了高層建筑的建造水平。有日本資深專家認為,由20世紀初到現今,日本關于結構抗震技術的發展經歷四次“剛”、“柔”之爭。“剛”是指在近半個多世紀中,一直占主導的抗震設計的基本思路,即滿足重力荷載的結構再附加上對地震作用的抵抗能力,需要加大結構的剛度及強度來實現,也就是在確定了水平震度為0.1之后(關東大地震后),強化以“剛性結構”作為設計目標;“柔”主要是指將提高建筑物吸收能量的能力,作為建筑結構必備條件,使其基本強度和為吸收能量所需的變形能力均得到保證,但利用承受重力荷載的結構骨架來確保結構所需的強度和能量吸收能力顯然是不合理,而隔震減震技術是解脫承重結構的負擔,實現抗震結構的合理化目標的體現。如今,“柔”的設計理念逐步成為日本高層建筑抗震設計的主流。

在2011年3月11日發生的9.0級東日本大地震中,不僅在震中附近的仙臺而且在較遠的東京、名古屋和大阪等大城市的超高層建筑也發生了大振幅和長時間的搖動,地震動持續時間300s左右,超高層長周期結構則可能出現了以前沒有預想到的共振問題。大城市的超高層建筑設計時并沒考慮長周期地震動,超高層建筑受到長時間、大幅度的搖擺可能導致其結構體或非結構體與設備受損。目前日本已對長周期地震動的應對方法進行了大量的研究,尤其是對現有超高層建筑受長周期地震動時的加固對策,例如設置新的減震器可使建筑物減小變形,但新設的減震器對現有結構(柱、梁、基礎)產生反力,為此正在研究采用新型的對既有結構不產生影響的減震器。

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