我國是世界地震災害最嚴重的國家之一, 強震發生頻率、人員傷亡均居世界前列, 42年前唐山大地震、10年前汶川地震、8年前的青海玉樹地震、4年前的雲南魯甸地震, 及去年的九寨溝地震, 每一次強震都帶給我們的家園帶來沉痛的傷害, 提升工程結構抗震性能刻不容緩!
地震發生時, 由房屋坍塌導致的掩埋, 是地震帶來的最致命的威脅, 地震災害中混凝土建築易粉碎性垮塌, 導致大量人員傷亡。 在裝配式建築中, 鋼結構裝配式建築具有抗震性能高、工業化生產程度高、施工週期短、節能環保、便於運輸、施工速度快等優點,
日本是一個地震頻發國度, 裝配式建築在日本應用很廣, 這種房屋相對來說更抗震, 即使是2011年3月11日發生在日本本州東海岸和9級大地震, 當地的房子了沒有被震倒, 他們是怎麼做到的呢, 他們的裝配式建築與隔震減震措施是怎樣完美交圈的呢?
裝配式建築
今天本文以東京本八幡的一棟超高層全預製結構為例, 來分析下他們的建築結構。
一、基本結構
框架結構, 結構高度144.2米。 地上42層, 標準層層高3.3米, 一層地下室, 管樁基礎。
二、平面與體型
1、體型對稱, 外框投影邊長41.4米, 高寬比3.48。 規整的平面與體型, 較小的高寬比, 是結構利於抗震的第一步。
2、內筒與外圈均為PC框架(PC柱、PC梁)。 在內筒內側有一榀鋼框架(見圖示), 由鋼柱鋼樑建造(僅作為機械升降停車庫, 基本不作為抗側力體系)。
日本高層建築普遍使用框架結構, 剪力牆只在低、多層中使用, 是因為日本人認為剪力牆相比框架而言抗震性能不明確;更重要的是, 框架相比剪力牆更加“柔”, 能夠承受更大的變形, 在日本的規範中, 框架結構的層間位移角(就是樓層的水準位移除以層高)可以允許做到1/120,而國內為1/550, 即日本認為地震時讓建築“適當搖擺以釋放能量”要好過“硬扛”。 配合以隔震減震技術, 日本的框架結構可以做到200米高。
三、減震柱的使用
減震原理:當地震來臨, 柔性建築就開始晃動, 所產生的能量就要全部被減震柱吸收掉, 保護關鍵的柱子、梁不被破壞。 佈置位置:內筒三跨PC柱的左右兩跨, 四周各2根, 每層8根;從1層佈置至29層, 共計232根。
▲內筒三跨PC柱的左右兩跨
▲從1層佈置至29層
內筒框架因剛度較大, 將分配較大的水準作用(約60%~80%的地震、風荷載)。 尤其是內筒角部變形較大, 故將減震柱佈置於此, 可最大限度發揮其吸收能量、保護主體的功能。 而只佈置3/4高, 是因為結構底部承擔了主要的水準剪力與傾覆力矩。 頂部雖然位移較大, 但位移角參數能控制在有效範圍, 安全無影響, 加上底部3/4已有減震器參與工作, 頂部加速度也能得到有效控制。
減震柱構造:上下兩塊對稱的帶翼緣鋼板, 與梁可靠連接, 中間是相對較軟(屈服點低)的鋼材。
地震乃是天災人禍, 很難避免, 我們能做的就是儘量在建築的抗震性能上下功夫, 來降低地震帶來的傷害。
BIM哥的座標城市是西安,