裝配式建築具有抗震能力!先看看日本建築的抗震技術

裝配式建築具有抗震能力

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眾所周知,日本是一個多地震國家,裝配式建築在日本起步較早、發展較好,已經接受了強烈地震的考驗。

日本裝配式建築主要採用裝配整體式剪力牆結構和裝配整體式框架結構。在抗震措施方面,日本對關鍵的框架樑柱節點及樓板疊合層均採用現澆處理,既增加了結構的整體性,也達到了與現澆"同等型"。同時,隔震、減震消能裝置比較廣泛地應用於包括預製裝配框架結構在內的民用建築中。

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?讓我們以東京本八幡的一棟超高層全預製結構為例來看看吧。

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。

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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(就是樓層的水平位移除以層高)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。

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,四周各兩根,每層8根;從1層佈置至29層,共計232根。

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從1層佈置至29層

內筒框架因剛度較大,將分配較大的水平作用(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平剪力與傾覆力矩。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。

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對於高層彎剪型結構,水平剪力最大一般出現在樓層中部,此處設置較低屈服點的鋼材,可以充分發揮其承擔剪力、變形耗能作用。可通過計算調整軟鋼厚度及尺寸,使其符合大震下的往復受剪變形性能。

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減震柱施工圖:首層至6層各減震柱型號有差別,而7-29層則統一一種型號,區別在於軟鋼板厚以及上下板端的連接節點。

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7-29層減震柱佈置圖

減震柱淨高2800,分為三段,上下兩段(紅色所圈)為安裝加勁板,中間為軟鋼。

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上下兩端安裝加勁板通過錨杆固定於上下樑之間,梁為PC大梁,已預留錨孔,將加勁板的錨杆穿過錨孔用錨板螺釘擰緊固定。

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減震柱與梁的連接

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減震柱與梁的的連接

不僅僅技術上完全實現,樓書上也將減震柱作為抗震安全的重點進行宣傳,圖片讓客戶簡單易懂。

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其他防震安全措施

門框與門之間的變形空間:地震時即使門框變形,人們也能打開門逃生。

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門框空隙變形示意

電梯防震感應控制:當監測到先行到達的地震縱波,電梯防震感應立即啟動,正在行駛的轎廂將停在就近的樓層,並開門停止運行。

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電梯防震感應控制

除了採用高大上的減震技術,預製結構本身的節點也是關鍵,只有做好了"強節點"連接,才能保證裝配建築抗震性能不低於現澆。

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梁套筒連接

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預製柱柱頭鋼筋

萬科的應用

北京萬科的金域緹香是國內第一個工業化隔震項目,採用18層的裝配式剪力牆+隔震支座,在8度設防的北京,略顯偏剛的裝配式剪力牆通過隔震層與基礎"隔開",有效降低地震作用70%。

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隔震層施工

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隔震支座

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