日本高層建筑結構設計的幾點啟示華東建筑設計研究院有限公司周建龍日本高層建筑結構設計的幾點啟示華東建筑設計研究院有限公司周建1日本抗震設計規范的發展歷史日本抗震設計規范的內容及特點日本高層建筑結構設計方法的幾點啟示高層建筑結構計算分析方面的要求

日本抗震設計規范的發展歷史2日本抗震設計規范的發展史1916年佐野利博士提出震度法概念1923年關東大地震，磚石結構破壞嚴重，混凝土結構抗震被認可1924年震度法被正式采用，K=0.1

采用容許應力度1950年實施建筑基本法K=0.21971年修訂建筑基本法實施（規定柱箍筋間距）

日本抗震設計規范的發展史1916年佐野利博士提出震度3日本抗震設計規范的發展史1978年，宮城縣地震。提出考慮強度、延性、非線性地震反應之間關系因素的設計要求。1981年頒布新抗震設計法，提出二次設計的要求（小震不壞，大震不倒），并提出保有耐力的設計計算法1995年對直下式地震影響有新的認識2000年增加基于性能的抗震設計法2005年補充基于能量平衡的抗震設計法日本抗震設計規范的發展史1978年，宮城縣地震。提出考慮強度4日本抗震設計規范的內容及特點

日本抗震設計規范的內容及特點

5一次設計----截面、配筋確定一次設計----截面、配筋確定6二次設計----大震下承載力、變形驗算二次設計----大震下承載力、變形驗算7日本抗震設計啟示ppt課件8日本抗震設計啟示ppt課件9日本抗震設計啟示ppt課件10日本抗震設計啟示ppt課件11日本抗震設計啟示ppt課件12日本抗震設計啟示ppt課件13日本抗震設計啟示ppt課件14DS

考慮延性的結構特征系數（0.3~0.55）DS考慮延性的結構特征系數（0.3~0.55）15日本抗震規范的特點設計理念為小震不壞，大震不倒，必須進行二次設計，特別對大震下的承載力驗算有明確的規定，而中國規范對一般建筑僅進行小震計算，大震不倒依靠抗震措施保證。日本的小震及大震水準大致在我國設防烈度8度和8度半之間，地區差別較小。。日本抗震規范的特點設計理念為小震不壞，大震不倒，必須進行二次16日本抗震規范的特點以實用為主，結構概念清楚，手算也可進行分析強調強度、剛度、結構延性的平衡，要求區分結構破壞的形式，在每次輸入結構的能量不變的情況下，選擇合適的剛度和強度。是多次地震經驗的總結，結合了多次地震經驗，不斷進行改進。對設計人員抗震概念要求較高，對所設計的結構的受力及破壞機制充分了解，區分各類構件的破壞形式。日本抗震規范的特點以實用為主，結構概念清楚，手算也可進行分析17日本高層建筑結構設計方法的幾點啟示日本高層建筑結構設計方法的幾點啟示18各種結構體系的適用范圍不作限制。僅需滿足兩階段設計的各項指標，框架結構也可做至150米以上，但是60米以上的超高層建筑必須通過審查（比較嚴格）一、結構體系各種結構體系的適用范圍不作限制。僅需滿足兩階段設計的各項指標19一、結構體系中低層建筑采用框架剪力墻及剪力墻結構，且剪力墻一般采用均為帶邊框的剪力墻。保證中低層建筑有較大的抗側剛度及承載力，減小變形，減小了上部樓層的地震加速度的增幅，用強度和剛度抵抗地震力，對結構延性的要求可予降低。一、結構體系中低層建筑采用框架剪力墻及剪力墻結構，且剪力墻一20一、結構體系日本的高層和超高層結構設計多采用延性好的結構，例如純框架結構（或框架-支撐）組成較為柔性的高層建筑結構，配合隔震、減震的手段，耗散和吸收地震能量，保證主體結構處于基本彈性的狀態，滿足確定的抗震性能目標。在高層和超高層結構設計中，一般剛度比較小，結構層間位移比較大。如果為了滿足變形要求盲目加大結構的剛度，勢必會增加材料的用量，增加了結構自重，地震的反應也會隨之加大，容易形成惡性循環。

一、結構體系日本的高層和超高層結構設計多采用延性好的結構，例21強度、剛度、延性強度、剛度、延性22二、隔震及減震技術的廣泛應用日本的房屋抗震設計理念已從單純由結構抗震逐步轉向隔震、利用耗能構件減震的軌道上來，大大提高了房屋結構抗震的安全性和可靠性。一些重要的建筑和幾乎100%的超高層建筑多采用了消能減震或隔震技術。二、隔震及減震技術的廣泛應用日本的房屋抗震設計理念已從單純由23隔震及減震技術應用范圍廣泛采用隔震及消能減震技術的建筑數量增加迅速，一些重要的建筑和幾乎100%的超高層建筑多采用消能減震或隔震技術。基礎隔震，首層隔震、層間隔震在高層建筑結構中均有應用。隔震及消能減震技術的聯合應用，各種隔震及消能減震產品不斷增加。采用隔震及消能減震技術多采用桿系結構，受力明確隔震及減震技術應用范圍廣泛采用隔震及消能減震技術的建筑數量增24明確的耗能機制實際發生地震較設防地震的烈度要高傳統抗震結構的耗能機制涉及到的構件眾多，計算分析及設計手段有很大誤差，很難保證耗能機制的實現采用消能減震或隔震技術的結構，通過特定消能構件的耗能，保證其他主體結構處于彈性或很小塑性的狀態，確保結構的安全。明確的耗能機制實際發生地震較設防地震的烈度要高25地下2層、地上52層總高189.2m混凝土強度FC160預制R.C.框架結構6～22層每層內天井設置8個LYP制震柱(軟鋼阻尼器）fy=100MPa大震下層間位移角<1/125東京東池袋四丁目住宅辦公樓（大成建設工地）地下2層、地上52層東京東池袋四丁目住宅辦公樓（大成建設工地26LYP制震柱高寬比小于4LYP制震柱高寬比小于427

地下5層地上27層

總建筑面積：10萬m2,總高度147m

結構類型：地下結構：型鋼梁＋CFT(鋼管混凝土柱)

地上結構：SRC+RC+S框架＋消能支撐

基礎：樁基礎，逆作法施工

層間變形角：1/125

一～四層部分通高，五層為轉換層新飯野新建消能減震工程

地下5層地上27層

總建筑面積：10萬m2,總高度147m28粘性阻尼墻

每個提供3000KN

LYP防屈曲支撐

Fy=100MPa)

每個提供3000KN粘性阻尼墻

每個提供3000KNLYP防屈曲支撐

Fy=129大阪西本町一丁目隔震工程（竹中工務店）

總建筑面積41569m2，

地下三層、地上二十九層，

總高度133.05m

結構類型：一～四層為SRC巨型框架+上部外圍RC預制框架梁柱＋RC核心筒+S梁+基礎隔震結構（積層橡膠支座+中間布置滑動支座）

基礎形式：樁基礎大阪西本町一丁目隔震工程（竹中工務店）

總建筑面積415630平面尺寸：38mX38m，內部無柱

外圍密柱，間距3.2m，梁高1m，預制梁柱混凝土均為FC60

預制梁柱鋼筋插入鋼套筒內，再灌漿

隔震層概要：B1層柱頭設置鉛芯橡膠支座，電梯井筒采用滑動支座，配合油阻尼器消耗地震輸入能量

地震作用下，隔震層位移為40~50cm，周期為5秒平面尺寸：38mX38m，內部無柱

外圍密柱，間距3.2m，31底部SRC結構及轉換層

基礎隔震層基礎隔震支座與阻尼器外圍預制RC框架梁柱及注漿孔底部SRC結構及轉換層基礎隔震層基礎隔震支座與阻尼器3236/3層,170米外柱：粘滯阻尼器頂部：鉛阻尼器頂部：TMD36/3層,170米33日本結構設計中對平面剛度偏心及豎向構件承載力及剛度的連續性（如底層挑空）要求沒有中國規范那么嚴格，更多的是采用時程分析的方法，考察結構及構件的性能，采用隔震結構時，上部結構的布置要求更為寬松。因為采用隔震及減震后自然形成了抗震的多道防線，減震及隔震構件的變形耗能保證了其他結構構件可處于彈性或非常安全的狀態。三、靈活的結構布置日本結構設計中對平面剛度偏心及豎向構件承載力及剛度的連續性（34建筑面積為27212m2，高度134m，地下三層、地上二十六層結構類型：RC剪力墻和型鋼梁＋巨型桁架＋半主動隔震建筑面積為27212m2，高度134m，地下三層、地上二十六35黏彈性阻尼器剪切梁半主動隔震

隔震與設計建筑設計開始于隔震建筑的地基黏彈性阻尼器剪切梁半主動隔震隔震與設計建筑設計開始于隔震36

半主動隔震系統被動液壓阻尼器(X方向6個，Y方向6個)可調液壓阻尼器(X方向6個，Y方向6個)橡膠支座(共55個)橡膠支座液壓阻尼器▽地下1樓▽地下2樓▽地下3樓▽17樓▽26樓▽3樓▽10樓半主動隔震系統被動液壓阻尼器(X方向6個，Y方向6個)可37總建筑面積141476m2，地上層數為三十四層，總高度182.48m，地下室深度為-32.8m，

功能：事務所、商場、劇場、展廳總建筑面積141476m2，地上層數為三十四層，總高度18238預制裝配式高層建筑在日本得到廣泛應用，預制結構相關施工技術非常成熟，高層建筑的逆作法施工也很普遍，代表環保、高效、經濟、質量可控的現代綠色設計施工趨勢。四、預制裝配式結構的廣泛應用預制裝配式高層建筑在日本得到廣泛應用，預制結構相關施工技術非39日本抗震設計啟示ppt課件405、高強混凝土及高強度鋼筋的研制成功促進和擴大了混凝土結構在超高層建筑物的應用，C200的高強混凝土已在實際工程中運用，高強RC結構在高層建筑所占的比例已經超過鋼結構，SRC結構卻有不斷下降的趨勢，與高強混凝土配套的CFT結構也在不斷上升。五、高強混凝土的應用5、高強混凝土及高強度鋼筋的研制成功促進和擴大了混凝土結構在41六、能量概念的引入能量概念的引入,使對地震的認識更為深刻，“剛柔相濟”趨于共識。Qun=DsQud

Fes（抗震）We+Wp+Wh=E（隔減震)E0=Φ

C

F（抗震評估）六、能量概念的引入能量概念的引入,使對地震的認識更為深刻，“42七、其他的一些細節日本多高層建筑的樓梯多采用鋼樓梯，且采用與框架梁鉸接或懸掛在框架梁上，基本對框架的抗側剛度沒有影響。日本建筑的隔墻多采用ALC墻板，外墻多采用外掛PC板（類單元幕墻），其剛度對框架的影響較小，特別是支撐及制震墻的封閉墻體均位于構件的外側，不影響這些構件受力。住宅結構對樓板的隔音要求較高。七、其他的一些細節日本多高層建筑的樓梯多采用鋼樓梯，且采用與43高層住宅高層住宅44日本抗震設計啟示ppt課件45高層建筑計算分析的要求高層建筑計算分析的要求46計算分析的要求超高層建筑采用時程方法進行分析設計。多高層建筑保有承載力計算多采用PUSH-OVER進行計算，多為構件截面層次的分析，比較注重構件截面恢復力模型的選取，其側向里分布模式與中國規范相比有差異強調構件截面恢復力模型與試驗結果的對比驗證。采用減震設計的結構逐漸采用能量分析法進行分析驗證。計算分析的要求超高層建筑采用時程方法進行分析設計。47鋼筋混凝土超高層建筑地震作用下性能要求鋼筋混凝土超高層建筑地震作用下性能要求48鋼筋混凝土超高層建筑風荷載作用下性能要求鋼筋混凝土超高層建筑風荷載作用下性能要求49時程分析用結構的模型化：結構各層的水平力與水平層間變位關系由立體非線性推覆分析（PushoverAnalysis）決定時程分析內容：時程分析包括建筑物平面內兩個主向單獨震動時的分析以及兩個主向同時震動時的分析，進行水平震動分析時同時考慮豎向震動的影響鋼筋混凝土超高層建筑進行時程分析的要求時程分析用結構的模型化：結構各層的水平力與水平層間變位關系由50對于具有沖積形成的深厚軟弱地基地區，應考慮長周期地震對超高層結構的影響。根據日本有些工程的計算結果，考慮長周期地震的影響后，樓層剪力增大近一倍，這對結構的受力性能和使用舒適度將產生重大的影響，這些經驗對上海、天津等均均具有很好的借鑒作用。鋼筋混凝土超高層建筑進行時程分析的要求對于具有沖積形成的深厚軟弱地基地區，應考慮長周期地震對超高層51日本抗震今后研究的方向考慮地基與結構共同作用的地震力的輸入考慮結構抗震能力的再評價容許損壞的再研究最終倒塌極限狀態的模擬活動斷層附近的工程設計要求性能化設計的完善與普及（地震動水準的預測、各水準的結構變形指標及構件強度、韌性指標，結構損傷及功能損失的評價等）日本抗震今后研究的方向考慮地基與結構共同作用的地震力的輸入52其它的一些體會日本具有完善的全民防災體系，國民普遍具有很強的防災意識，面對地震等災害的科學應對，一方面大大減少了人員及財產的損失，另一方面防災意識的覺醒使大眾普遍非常重視抗震安全，并且抗震新技術的采用及推廣能得到公眾的理解及支持。在大震下結構不倒塌不是設計的終結目標，而僅僅是最低標準，考慮房屋的功能維持及修復的經濟性和對使用者產生的心理傷害等綜合因素的性能化設計思想在不少工程中得以體現其它的一些體會日本具有完善的全民防災體系，國民普遍具有很強的53其它的一些體會日本從1977年制定的抗震診斷標準、整修方針的制定，1995年抗震促進法制定、2005年修訂抗震促進法、2008年對學校建筑的抗震加固的推進措施的制定，逐步對既有抗震能力不足的房屋進行了抗震加固；而我國未經過抗震設計或抗震能力不足的房屋比例（包括學校建筑）很大，如何從政策上、法律上、經濟上、技術上進行研究，逐步提高這些房屋的抗震能力是當前及今后最為緊迫的事情日本的抗震加固手段多樣，并且在施工當中通常考慮不影響或盡量少影響建筑物功能的正常使用。其它的一些體會日本從1977年制定的抗震診斷標準、整修方針的54其它的一些體會設計與施工的一體化。多數設計人員對施工工法非常了解，且擔任許多工程的施工監理，這對于控制施工質量，保證設計意圖的貫徹很有幫助隔震和耗能減震構件的質量是整體結構抗震性能的最重要的保障，因此對這些關鍵構件（產品）