日本钢结构建筑介绍及对我国的启示样本

日本钢结构建筑介绍及对我国的启示日本钢结构建筑介绍及对我国的启示一、日本钢结构建筑的比例分析日本森林覆盖率高，日本民族自古就有喜爱木建筑的传统。

日本总务省每5年对全国的住宅情况进行统计，根据最新统计结果显示，从建筑构造方面来统计，2013年木造结构为3011万户，占整体住宅57.8%；独户住宅达到2860万户，占整体住宅的54.9%。

2014年住宅木结构统计中，可以计算出平均每栋住宅的面积为121平方米左右，基本属于独户住宅的范畴。

日本人之所以喜欢木结构独户式住宅，除传统习惯外，木结构房屋使用寿命长、建设周期短、节能、生态、环保、抗震等特点也是其受青睐的重要原因。

但为什么会认为日本是钢建筑先进国家呢？在日本大中城市中，鳞次栉比的摩天大厦是另一道风景线，这些建筑以钢结构为主。

钢结构建筑是一个复杂的技术、设备、部品、材料有机结合体的集成产品，是建筑产业化的发展方向和必然产物。

由于日本特殊的地质条件，日本建筑钢结构及相关钢材的研发与生产一直处于世界领先水平。

根据日本总务省统计，2013年日本非木造为2199万户，占比为42.2%，其中钢筋混凝土与钢结构为1766万户，占比为33.9%。

现代日本住宅，从结构上讲，木结构的占多数，但钢筋混凝土结构及钢结构等住宅占到非木结构的80.3%。

图一不同建筑结构施工面积为了分析包括住宅在内所有建筑物钢筋混凝土与钢结构所占比例，引用日本国土交通省的统计数字， 2013年日本新施工房屋总面积为14845.6万平方米，其中，钢结构(S)为5234.3万平方米，约占35.3%，钢筋混凝土结构（RC）为2967.5万平方米，约占20％：钢管混凝土结构(SRC)为346.5万平方米，约占2.3％：从图一可以分析得出1970后钢结构始终高于钢筋混凝土面积比例的结论。

表1 日本2014年施工的不同用途及结构建筑物统计数量（面积）如表1所示，2014年的统计中，2014年钢结构建筑为12.8万栋，占总数的21.7%，面积4922万平方米，占总面积的36.7%。

第4节日本阪神地震震害钢构造建筑物旳修复技术与实例由于我国在震后钢构造建筑物旳修复技术方面比较欠缺，本节中简介一下日本在处理震害钢构造旳加固修复技术，以便为我们提供参照和研究价值，本节重点简介了修复原则；损伤处旳补修、补强技术；提高抗震性能旳补强措施；钢构造旳修复实例。

本节中修复工程旳构造形式重要为冷弯方形钢管柱，H型钢梁，节点为带悬臂旳加强板形式。

4.1修复原则修复工程分两类，恢复原构造性能旳补修工程和提高原构造性能旳补强工程。

补修原则(1)恢复原状(2)消除裂纹、失稳等损伤痕迹，屈服部不作为补修对象。

但当切除损伤部时应尽量将屈服部一起除去补强原则(1)在合适地增强刚度、承载力旳同步，选择吸取变形能量很好旳方案。

(2)应考虑建筑物随年代推移旳劣化和补强过程中对建筑物旳损伤。

(3)以尽量减轻建筑物旳重量为目旳。

在修复工程中为以便施工，应考虑如下施工条件设计构件、细部和节点(1)与否轻易拆除、吊装、运送，组装。

(2)施工时旳防火与安全性。

(3)防止损伤处以外旳强度、刚度旳下降。

(4)保证良好旳质量。

4.2损伤处旳补修、补强技术图4-l体现了钢构造建筑物旳地震破坏旳重要类型及其符号。

图中旳C1，J2，B2等体现柱、柱粱节点、梁旳损伤类型。

如Jl、J2分别体现粱上下翼缘焊接处旳断裂。

图4-2～图4-6体现对不同样损坏状况所采用旳补修、补强技术。

图4-2是柱子断裂旳补强、补修措施。

首先设置抵御建筑物垂直荷载和水平荷载旳临时支撑，切除柱子旳损伤部分，插入比原板厚旳新构件，然后实行焊接。

考虑到上下柱子轴线旳错位并以便平焊或横焊，采用了在插人材上下加垫板形式和在内部加顶板形式旳两种措施。

图4-3是当上下翼缘断裂时进行修复旳次序。

对上翼缘，先进行刨槽处理然后进行焊接，对下翼缘，先切除断裂处，打坡口，设置垫板后再进行焊接。

也可用三角肋在翼缘旳两侧焊接进行补强。

图4-4中旳措施是用全新旳托座替代损坏严重旳托座，新托座旳尺寸及孔洞位置完全按原尺寸进行设计，此时需要对楼板錾凿，对梁设置临时支撑。

少数主梁桥少数主梁桥是通过采用大跨度的合成桥面板或PC桥面板，达到减少主梁数目，并使横梁，风撑结构简素化以至于省略的新形桥梁。

近年来已经成为一种常见的钢桥形式。

适用于曲率半径大于700米的场合，经济跨径30到80米。

特长：由于采用合成桥面板或PC桥面板，提高了桥面板的跨度。

合成桥面板的底钢板同时兼做混凝土的模板。

现场打设的PC桥面板或工厂预制的桥面板均可对应。

由于桥面板跨度的增大，减少了主梁数目。

横梁的间隔也达到10米程度，横梁可以直接使用型材。

通过桥面板抵抗横方向的荷重，省略了下风撑。

除去强风地域，一直到70米均可保证抗风安全性。

跨径再大的话需要对抗风做特别的考虑。

狭小箱梁桥狭小箱梁桥的主梁比从前的箱梁窄，翼缘的板厚较大，纵向加强肋的设置个数少，省略了横向加强肋，并且通过使用大跨度的合成桥面板，PC桥面板，简化了床组结构。

适用于曲率半径大于300米的场合，经济跨径60-110米。

特长：纵加强肋的设置个数大大减少，或者省略横加强肋。

较大跨径时，虽然箱梁断面较宽，箱内结构也可以简素化。

例如最大跨径97.6米，梁高3.1米，腹板间隔2.5米的狭小箱梁，但纵加强肋只设了一处。

当上下线一体化时狭小箱梁开断面箱梁桥适用于曲率半径大于300米的场合，经济跨径50-90米。

当上下线一体化时开断面箱梁合理化钢床板少数I梁桥适用于曲率半径大于700米的场合，经济跨径60-110米。

采用大尺寸的U形加强肋。

合理化钢床板少数I梁桥采用了较厚的钢桥面板，增强了耐久性。

合理化钢床板少数I梁桥与从前桥梁的比较。

合理化钢桁架桥与从前的钢桁架桥相比，省略了支持桥面板的纵梁和牛腿等床组结构，采用了适用于大跨度的合成桥面板或PC桥面板。

通过桥面板抵抗横向荷载，省略了上风撑。

结构简素化钢桥从前日本的钢桥，为了最大限度上节省材料，结构做的过分复杂。

但由于总成本中材料费用比重的下降，制作安装费用比重的上升，钢桥结构上需要做相应的改进。

在工程实践中，日本技术者在工作细节上总有一种复杂化的倾向，不利于降低桥梁的总造价，为此，1998和2003年，日本桥梁建设协会两次发行新的钢桥设计指针，力图使钢桥结构简素化。

只用「木材」盖的摩天大楼你敢住吗？看日本建筑大师活用木材，建造出安全又能融入大自然的建筑物！现代城市最显眼的风景，就是一栋又一栋的摩天大楼。

这些钢筋水泥组成的「钢筋森林」虽然壮观，可是缺少了真正树木带来的「情感」。

让我们一起来看看，日本设计师如何运用木材建造出一栋栋雄伟的建筑物，同时也让人们感受到大自然的美好。

木材向来都是日本设计师爱用的建筑材料，在2010 年，日本政府更实施了「公共建筑物木材利用促进法」，规定三楼以下的公共建筑必须以木材建造。

这个政策不但掀起木造建筑的复兴潮流，也让日本的建筑大师们，纷纷向世人们展示他们使用木材的技巧。

创新点：木材也能够建大楼，而且经过特殊处理的木材，在火灾时甚至比钢材更稳定。

1. 用木材盖70 层的大楼，同时也兼顾环保和山林活化日本住友林业由创办人住友政友创立于1691 年。

住友林业原本是经营木材相关行业，但是，经过300 多年的经营，公司开始跨足环境美化、房产、建筑等不同行业。

而住友林业的经营理念是：“利用树木，通过开展有关家居生活的各种服务，为实现富足社会做出贡献”。

2018年，住友林业提出了一个名为W350的计划，打算在东京市中心盖一座全世界最高的木制建筑物。

这栋木制大楼会有70楼，共350公尺高，预计内部会结合商场、饭店、办公室及住宅。

大楼为了配合住友林业成立350年的庆典，因此预计会在2041年完成。

（图片撷取：BBC）会提出这样的计划，除了要纪念公司的350 周年，也因为住友林业发现日本的森林都到了需要透过伐木，活化造林的时候了。

毕竟森林成长到了一定的地步，树木之间会变得太拥挤，导致过度竞争。

如果不进行有规划的砍伐，很可能会减弱一些树木的生长，甚至导致树木死亡。

但是，由于木材的需求不大，所以没有人愿意花钱去做这件事。

于是，住友林业希望透过这个计划，让人们再次看到木制建筑物的优点，进而扩大木材需求，并在砍伐区种植幼苗来活化山林，振兴日本林业。

由于日本是一个地震频繁的国家，因此，W350 将会采用90% 的木材和10% 的钢铁为材料，在推广木材的使用同时也顾及到建筑本身的安全性。

日本建筑抗震古旧建筑独户建筑：东京都都厅( Metropolitian Government Building)日本设计师，丹下健三在1986年设计的东京都都厅，耗资1569亿日元。

其主要结构形式为：铁骨构造、铁骨钢筋混凝土构造、钢筋混凝土构造结合体；在总层数达到51层之高的前提下，地上48层，地下3层；总高度：243.4m。

经历了二十几年的风风雨雨至今还竖立在日本首都东京。

独户、古旧建筑独户建筑与高层楼房相比整体重量轻，积层橡胶不起作用。

有效的抗震方法是在建筑物与基础之间加上球型轴承或是滑动体，形成一个滚动式支撑结构，这样可减轻地震造成的摇动。

弹性建筑：东京电通大厦（Dentsu Tower）这种弹性建筑物建在隔离体上，隔离体由分层橡硬钢板组和阻尼器组成，建筑结构不直接与地面接触。

阻尼器由螺旋钢板组成，以减缓上下的颠簸日本早就不用砖头盖房子了，五彩缤纷的“瓦片”是塑料制成的。

日本民用建筑的“墙体”多是“整体结构”，就是一大块儿、一面整体的“墙”。

这些墙体结构的内部是类似石棉一类的充填物。

日本各城市都在“防震建筑”上大做文章，有的城市建筑物的地基部分加上硬质橡胶和钢板，使建筑物本身结构有了弹性，能抗7级左右地震。

局部浮力：京王饭店日本开发了一种名为“局部浮力”的抗震系统，即在传统抗震构造基础上借助于水的浮力支撑整个建筑物。

普通抗震结构把建筑物的上层结构与地基分离开，以中间加入橡胶夹层和阻尼器的方式支撑建筑物。

相比之下，“局部浮力”系统在上层结构与地基之间设置贮水槽，建筑物受到水的浮力支撑。

水的浮力承担建筑物大约一半重量，既减轻了地基的承重负荷，又可以把隔震橡胶小型化，降低支撑构造部分的刚性，从而提高与地基间的绝缘性。

地震发生时，由于浮力作用延长了固有振荡周期，即晃动一次所需时间，建筑物晃动的加速度得以降低。

6到8层建筑物的固有周期最大可以达到5秒以上。

因此，在城市海湾沿岸等地层柔软地带也可以获得较好抗震效果。

日本高层建筑结构设计的几点启示华东建筑设计研究院有限公司周建龙日本抗震设计规范的内容及特点 日本高层建筑结构设计方法的几点启示高层建筑结构计算分析方面的要求日本抗震设计规范的内容及特点考虑延性的结构特征系数（）S设计理念为小震不坏，大震不倒，必须进行二次设计，特别对大震下的承载力验算有明确的规定，而中国规范对一般建筑仅进行小震计算，大震不倒依靠抗震措施保证。

日本的小震及大震水准大致在我国设防烈度8度和8度半之间，地区差别较小。

以实用为主，结构概念清楚，手算也可进行分析强调强度、刚度、结构延性的平衡，要求区分结构破坏的形式，在每次输入结构的能量不变的情况下，选择合适的刚度和强度。

是多次地震经验的总结，结合了多次地震经验，不断进行改进。

对设计人员抗震概念要求较高，对所设计的结构的受力及破坏机制充分了解，区分各类构件的破坏形式。

日本高层建筑结构设计方法的几点启示各种结构体系的适用范围不作限制。

仅需满足两阶段设计的各项指标，框架结构也可做至150米以上，但是60米以上的超高层建筑必须通过审查（比较严格）中低层建筑采用框架剪力墙及剪力墙结构，且剪力墙一般采用均为带边框的剪力墙。

保证中低层建筑有较大的抗侧刚度及承载力，减小变形，减小了上部楼层的地震加速度的增幅，用强度和刚度抵抗地震力，对结构延性的要求可予降低。

日本的高层和超高层结构设计多采用延性好的结构，例如纯框架结构（或框架-支撑）组成较为柔性的高层建筑结构，配合隔震、减震的手段，耗散和吸收地震能量，保证主体结构处于基本弹性的状态，满足确定的抗震性能目标。

在高层和超高层结构设计中，一般刚度比较小，结构层间位移比较大。

如果为了满足变形要求盲目加大结构的刚度，势必会增加材料的用量，增加了结构自重，地震的反应也会随之加大，容易形成恶性循环。

强度、刚度、延性日本的房屋抗震设计理念已从单纯由结构抗震逐步转向隔震、利用耗能构件减震的轨道上来，大大提高了房屋结构抗震的安全性和可靠性。

日本工业设计的发展及对我国的启示'\r\n 随着生产力的，工业设计已经成为一个企业提高效益和市场竞争力的根本战略和有效手段，在一个国家的经济命脉中扮演着越来越重要的角色。

事实证明，在国际市场上，国家间竞争已经从价格竞争、产品质量竞争转向工业设计上的竞争。

深入地研究日本工业设计从无到有的发展及其对日本经济发展的影响，对提高我国工业设计水平，调整和优化产业结构，成为世界贸易强国有一定的借鉴意义。

一、工业设计对日本经济发展的作用所谓工业设计，从广义上说，是指“为了达到某一特定目的，从构思到建立一个切实可行的实施方案，并且用明确的手段表示出来的系列行为”，它包含了“一切使用现代化手段进行生产和服务的设计过程”。

从狭义的角度来看，产品设计是工业设计的核心，主要是指对于那些与人的衣、食、住、行、用相关的产品，就其功能、材料、构造、工艺、形态、色彩、表面处理、装饰等各种因素，从、经济、技术的角度进行的综合设计。

二战以后，日本迅速崛起，很快赶上和超过了许多发达国家，成为仅次于美国的世界第二经济大国和贸易强国。

在短短的二三十年时间内，日本取得如此显著的进步，除了其他因素外，工业设计在其中也起到了举足轻重的作用。

90年代日本进入了十年经济衰退后，工业设计对经济的转型升级也发挥了重要的作用。

二、日本工业设计的发展阶段第二次世界大战之前，日本的民用工业和工业设计并不发达，贸易中以代加工为主，设计方面则直接模仿欧美的样本。

这时日本还没有建立起自己的工业特色和贸易规则。

“价廉质次”是日本在对外贸易中给人的最直接印象。

(一)日本工业设计发展的萌芽阶段从1945--1952年是日本工业的恢复时期，也是日本工业设计的萌芽阶段。

战后，由于受到战争的严重破坏，工业中的大部分设备已不能使用，其余设备也陈旧不堪，生产总值只有战前的30％。

这期间日本的工业设计和对外贸易尚处于启蒙阶段，优秀的产品不多。

许多产品是由工程师而不是专业的设计师设计的，产品功能方面的需求考虑得较多，而外形、颜色、材质等方面考虑欠缺。