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日本建筑空气断震系统原理及应用

摘要：中国和日本都是地震多发国家，在抗震以及隔震技术这些方面，日本

处于世界的尖端水平。就算地震来袭，以现在日本的技术，也会很少出现大面积

房屋倒塌的现象。不得不承认，日本在这方面做出的努力与收获的成果是非常巨

大的。我们应该抛开民族情结，虚心学习日本建筑抗震免震断震技术。

关键词：地震成因空气断震系统帕斯卡原理建筑悬浮隔绝地震

一.地震的成因及中国与日本受地震灾害的影响

1.1地震成因

地震属于内动力地质作用。它是接近地球表面岩层中的构造运动以弹性波形

式释放出应变能而引起地壳表层的快速振动的现象或作用。

现在比较流行的是大家普遍认同的“板块构造学说”，1965年加拿大著名地

球物理学家威尔逊首先提出“板块”概念，1968年法国人把全球岩石圈划分成六

大板块，即欧亚、太平洋、美洲、印度洋、非洲和南极洲板块。板块与板块的交

界处，是地壳活动比较活跃的地带，也是火山、地震较为集中的地带。

地震时从震源释放出的能量以弹性波的形式向四周传播，称为地震波。它具

有振幅和周期，离震源愈远，振动愈小，在地面表现为距震中愈远，震动强度愈

小，地面破坏程度愈轻的等震线。地震波通过地球内部介质传播的称为体波。体

波经过反射、折射而沿地面附近传播的波称面波。

体波分为纵波(P波）和横波（S波）纵波的指点振动方向与地震波传播方向

一致，即由介质扩张和收缩而传播。纵波在固态、也液态及气态物质中均能传播。

纵波的传播速度是所有震波中最快的，是最先到达震中的波。横波的质点振动方

向与地震波传播方向垂直，这种波的传播速度较小，横波只能在固体介质中传播。

地震时，由于地面运动的影响，使建筑物发生自由振动。一般低层建筑物刚

度较大，自由振动周期都较小，大多小于0.5S。高层建筑物刚度小，自由振动周

期一般在0.5S以上。

1.2中国与日本受地震灾害的影响

我国低处环太平洋震带和地中海-喜马拉雅地震带这两大地震带的交接地区，

是世界上最大的一个大陆地震区，地震活动具有分布广、频率高、强度大、震源

浅的特点。1900年以来，中国死于地震的人数达55万之多，占全球地震死亡人

数的53%；1949年以来，100多次破坏性地震袭击了22个省(自治区、直辖市)，

其中涉及东部地区14个省份，造成27万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的

54%，地震成灾面积达30多万平方公里，房屋倒塌达700万间。地震及其他自然

灾害的严重性构成中国的基本国情之一。

1976年7月28日凌晨发生的“唐山地震”震级7.8级，震中强度达11度，

震源较浅，为12Km，造成24.2万人死亡，16.4万人重伤，70万人以上轻伤，

2008年5月12日，在四川汶川发生震级8.0级的地震，烈度达11度，震源

深度14公里，遇难69225人，受伤374640人，失踪17939人。

日本是一个多地震国家，整个日本列岛分布在环太平洋地带上。

发生约12年前日本“农尾地震”，由于房屋没有进行抗震设计，造成7273

人死亡，被毁房屋14万栋以上。1923年9月1日在日本东京、横滨地区发生的

M=7.8的“关东大地震”死者、伤者达114万人以上，倒坏房屋达3600栋。

2011年3月11日日本时间14点56分，东北地方太平洋海上约130公里附

近，M=9.0的巨大地震发生，因东日本大地震造成的建筑物、生活设施、社会基

础设施等社会资本存量的直接经济损失额据推算为169000亿日元，其中，建筑

物（住宅、宅地、店铺和事务所、工厂、机械等）约104000亿日元（61.54%）。

二.日本空气断震系统原理及应用

在日本的建筑施工中,对于抗震有三种构造概念:耐震、制震和免震。

耐震,相当于我国的“抗震”,为最普通级别,主要用在低层建筑中;耐震极限

只能保证地震时房屋建筑不坏，并不能保证室内家具倾倒伤人，也不能保证家庭

财产不受损失。

制震，相当于中国的“减震”，是对耐震的补充，是让建筑物在地震晃动中，

集中在一个地方造成损害，但其他地方不会发生损毁。其中一种做法是在建筑物

中放置各种球体，让这个部分吸收地震能量，等地震过后，只需把这部分换掉就

行，建筑其他地方不会发生问题。还有比较普遍的做法则是放置油压器装置，其

作用相当于保险丝，基本高层建筑中，每层都会放