浅谈中日建筑抗震设计的差异性

摘要：本文介绍了日本抗震设计的标准与方法，对抗震设计原理和方法进行了阐释，通过中日抗震设计方法的差异分析，提出了如何借鉴日本抗震设计技术的建议。

关键词：抗震标准差异性分析

一、日本抗震设计方法简介

1.抗震技术的发展

日本是一个地震多发国家，自1880年日本地震学会成立以来，其建筑抗震技术和抗震规范的发展历程如下表：

1.2抗震设计方法

抗震设计的理念为“小震不坏、大震不倒”，设计的主要方法有：

1、容许应力度计算法+保有水平耐力计算法，于1981年提出，在当时没有计算机时可以进行手算，是结构抗震设计的主要方法；

2、极限承载力计算法（亦称为性能设计法），2000年提出，应用范围较窄，不常用；

3、能量平衡计算法，2005年提出，用于隔震减振结构，计算地震输入能量在建筑物中的分配；

1.3建筑结构分类及设计阶段划分：

1、超高层建筑：高度≥60m，高层建筑：31m<高度≤60m，多层建筑：20m<高度≤31m，低层建筑：高度≤20m；

2、超高层建筑必须通过弹塑性时程分析验证其抗震性能，并且需要国土交通省大臣批准。面积小于200m2的平房，满足构造措施即可。除此之外的一般建筑，抗震设计分两个阶段、三条途径进行，其中第一阶段是基于弹性理论（容许应力法）进行小震设计，确定构件的初始尺寸和截面配筋；第二阶段则是基于弹塑性方法进行大震作用下的抗震计算。有经验的工程师为了顺利通过第二阶段设计，在第一阶段设计时会适当增大尺寸和配筋。具体流程如下：

1.4各途径对应建筑的结构特性如下：

途径1 承重墙和柱子多的建筑，具有足够的强度，因此只需验

算强度满足大震要求，就能保证建筑的抗震安全性。

途径2-1具有足够强度、略有延性的建筑，地震力多由墙体承担。

途径2-2 具有一定强度和延性的建筑，地震力由大开口墙或翼墙的柱子承担。

途径2-3 强度不够、寄希望于构件延性的建筑物。必须进行抗弯设计，并保证足够的抗剪强度，从而确保延性。

途径3 需要分析构件的变形能力，从而确保建筑物的抗震性能。

4、第二阶段设计时究竟选用哪种途径进行计算，均有具体判断条件。多层建筑假如不满足“刚度率≥0.6、偏心率≤0.15、高宽比≤4”，这表明建筑物有较多缺点，平面和竖向不规则，那么即使满足“层间位移角≤1/200”的要求，仍然需要通过途径3验算建筑的抗震安全性，也就是所谓的“刚度不够强度弥补”。

1.5地上部分地震力的计算要点

二、中日抗震设计方法主要差异的分析

1.中日两国的经济发展水平和国情不同，体现在建筑结构抗震设计规范中的最终性能内涵目标。中国规范性能目标为“小震不坏，中震可修，大震不到”，而日本规范性目标为“小震不坏，大震不倒”。日本的小震相当于中国规范的8-8.5度之间的水平。近三十年来大地震中日本严重破坏和倒塌的建筑所占比例较低。

三、关于如何借鉴日本抗震设计技术的思考

1.如何评价一个好的工程设计

1）建筑是城市跳动的音符，是雕塑，是名片。

2）建筑同时也是一种特殊的产品，不同于其他产品的属性是，投资大，使用周期长——从几年到几百年。

3）在符合中国国情的前提下，如何通过结构工程专业的努力，使得建筑这种产品既能给城市添砖加瓦，创造美丽的风景线，又能确保在地震等大自然灾害发生时安全，这是结构工程师肩负的重大责任。

4）在满足规范的前提下，保证我们的设计达到基本的性能目标：“小震不坏、中震可修、大震不倒”，这是一个最基本的目标。

5）能否用现有规范，通过结构工程师的努力，使得建筑在几十年到上百年的使用过程中，保证在大震下基本性能不受影响，或是经过简单修复即可恢复使用，这是每个结构工程师应该思考的问题。

四、结论

1.日本抗震设计法中关于中低层建筑在大震作用下的简化计算方法，值得推广应用。

2.用能量法的基本观念去理解并计算分析采用隔震减振技术的建筑，在地震作用时各种不同构件的耗能效果，直观明了，有量的概念，值得学习。

参考文献：

[1] 《建筑物结构相关技术标准说明书》

[2]日本建筑学会《钢筋混凝土建筑韧性保证型抗震设计指南与解说》

[3] 建筑抗震设计规范GB50011-2010

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