▲ 多层免震橡胶弹性垫

这种弹性垫可以将整个建筑物与地面分离，如同在建筑物底部安装了一个大大的弹簧，可以预想该结构对地震带来的冲击有很大的缓冲效果。

▲ 免震层施工状况

这种结构在日本比较普遍，而且应用得比较早，因此日本多数建筑物都会用这种免震结构作为地基设计的基本方法。

而“制震结构”一般是在建筑物的壁面或承重柱上附着振动减轻装置，控制建筑物的摇晃。实际上，很多世界知名高层建筑都应用了这种方法来抵御地面振动或者强风。

▲ 三种抗震房屋结构的直观演示

DUOX（有源双减震器减震系统）

首先，介绍一个比较知名的制震技术——DUOX（有源双减震器减震系统），实际上它是TMD（调谐质块阻尼器）和AMD（主动质量阻尼器）技术的组合应用。

TMD系统应用的一个简单例子就是运用钟摆原理控制振动。在建筑物中吊一个摆锤装置，当发生振动时，建筑物产生晃动的趋向，也会引起摆锤的摆动，而摆锤会以相反的方向摆动，建筑物总是被拉回原来的方向。

比如台北101摩天大楼为了应对因高空强风及台风吹拂造成的摇晃，在大楼的88至92楼间设置了TMD。该TMD系统挂置一个重达660公吨的巨大钢球，利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度。这也是全世界唯一开放游客观赏的巨型阻尼器，更是目前全球最大之阻尼器。

▲ 台北101大楼中的调质阻尼器

最开始TMD是建筑公司主要采用的抗震技术。

而AMD通过传感器感知振动的频率、幅度等，把信号传递给执行器，执行器对抗质量块而把惯性控制力施加给振动体，实现抑制振动的功能。世界上第一个安装AMD，控制地震和强风的是日本的Kyobashi Siewa钢结构建筑（33m）。

▲ 调谐质量阻尼和主动质量阻尼

而DUOX另外增加了TMD（调谐质量阻尼）和AMD（主动质量阻尼）的组合系统。随着技术的发展，结合TMD和AMD技术而建设的日本建筑是位于东京都港区的Shiodome Media Tower（172m）。

▲ Kyobashi Siewa和Shiodome Media Tower

HIDAX-R(流动阻力抵抗振动)

日本鹿岛会社于1995年开发出了振动吸收阻尼HiDAM，我们先来看一下早期的HiDAM是如何工作的。

当建筑物产生振动时，建筑物的梁和支架产生位移差，使得活塞移动。活塞上有可以打开的连接孔，液压油可以通过连接孔在左右油室之间移动。连接孔中设有调节阀，利用通过孔口的油的流体阻力达到减震的效果。2009年日本大阪竣工的The Kitahama （209m） 就是采用了这种抗震技术。

▲ HiDAM

▲ 使用HiDAM 的The Kitahama

2015年开发出的新型振动吸收阻尼HiDAX-R是在HiDAX 的基础上研发的，抗振性能达到前者的4倍以上。与HiDAM相比，HiDAX是一种可以控制流量的油阻尼器。性能要优于HiDAM。

而HiDAX-R是世界上首个搭载振动能量再生系统VERS的新型制震阻尼器，也是首次将汽车制动控制原理应用到建筑物的设计中。可以临时储存因地震等引起的振动能量，提高抗震效率。

▲ HiDAX-R

由于该技术开发于2015年，目前尚未应用于实际建筑中。HiDAX则已应用于2003年竣工的位于东京的Roppongi Hills Mori Tower （238m）中。

▲ Roppongi Hills Mori Tower 【东京】

DFS （双框架系统）

在建筑物的中心放一个刚性心轴，在它的外围放一个由很多柱子和横梁搭建的软结构建筑物。然后用减振装置（油阻尼器）连接这两个建筑物。

地震时，这两个建筑物的硬度不同，晃动的频率也不同。所以变形的趋向也不同。心轴比较硬，晃动会比较厉害，而建筑物通过油阻尼器的减振作用，大大降低了晃动的幅度。

DFS结构图

位于日本川崎市正在建造的港町駅前マンション（96m）正是应用了这个抗震技术。

▲ 建设中的港町駅前マンション

▲ 东京天空树所用的DFS抗震结构示意图

抗震技术有效的增强了房屋抵抗地震的能力

日本这样一个多地震国家，由于受到生存危机的驱使，开发出了很多优秀的抗震技术，这些技术是值得其他国家学习的。

▲ 耐震、制震和免震的示意图

日本房屋抗震发展史就是建筑法的完善史

“每一次日本发生特大地震后，国土交通省都会组织力量进行建筑抗震调查，根据调查结果提出对《建筑基准法》的修改意见。”2010年上海世博会期间日本产业馆建筑制作人寺崎由起曾公开表示，日本建筑师在设计建筑时，会严格按照《建筑基准法》的抗震要求。而且这部法律每几年就会重新修订一次。

回顾日本抗震建筑发展的历史，就是其建筑法律法规不断完善发展的历史。

十九世纪后半叶，日本刚刚开始对地震的研究，那个年代，日本还没有提出建筑要有抗震设防能力。

1892年，“预防震灾调查会”成立，他们的目标是——提升木造建筑的耐震性。

在那之后，日本建筑抗震研究就开始进入了有科学世界观指导的阶段。

1916年，日本建筑家佐野利器提出“静力震度法”，建议建筑的结构设计中，水平力应该是结构重量的1/15，这样能够起到防震作用。

1923年，按照这种设计思想建造的日本兴业银行大楼落成。流年不利，同年9月，关东大地震就发生了，兴业银行大楼经受了考验。于是，在第二年施行的日本都市建筑法中，“静力震度法”的原则，就成了抗震设计的规范。

此后，日本的建筑物进入抗震减灾1.0时代。

1924年开始，日本建筑规范规定结构力计算要考虑抗震系数，在这方面日本当时走在了世界前列。

日本的《建筑设计基准法》颁布于1950年，之后几经修改，其中比较著名的有1971年的修正。

1995年的阪神大地震给日本造成了很大损失，而灾后统计显示，这次地震中受损建筑主要建于1971年前，1981年后建造的房屋几乎完好无损。

事实上，《建筑基准法》1971年修正令强化了钢筋混凝土柱的带筋间隔距离，而1981年则全面实行“新抗震设计法”，引入了多个方面的新规定。

在上世纪七八十年代，日本的建筑法律就有两次重大修改。首先，这部法律否认了传统的日本式木造住宅建筑方法——木造轴框架法的抗震性能。这种建筑方法是用石条在屋基上做柱子，然后放上木造框架，房顶则使用瓦片。经过专家认证，木造轴框架，这种本来就是不稳定的平行四边形框架结构，再加上沉重的瓦块屋 顶对地震的摇晃毫无抵抗能力，一旦塌落很可能造成人员损伤。”

在1974年，日本从欧美引进了木造框架组合墙壁构造法 (two-by-fourmethod)建筑技术。1982年重新修订的《建筑基准法》给予了这种施工方法支持。之后的地震证明，当时这个支持法案是对的。因为，根据新方法建造的住房没有一间倒塌。

1995年经过修订的《建筑基准法》规定，高层建筑必须能够抵御里氏7级以上的强烈地震。寺崎由起表示：“一个建筑工程，要从政府部门获得开工许可，除了要上交设计图纸、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。

此后，日本曾在1996、2000、2005和2006年四次修改《建筑基准法》，将建筑物的抗震标准一再提高。修订后的法规将住宅、楼房抗震标准提高为：经得住6至7级地震摇晃而不会坍塌，尤其是商务楼要求能够8级地震不倒，使用期限能够超过100年。

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来源：预制建筑网

版权归作者所有。若未能找到作者和原始出处，望谅解。请直接在公众号留言，以便我们及时更正，多谢！

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