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“他山之石,可以攻玉”——地震老師日本的“堡壘”和“狗窩”式抗震建筑設計

2011年3月21日零時許,中國國際救援隊在圓滿完成日本地震海嘯災區救援任務后順利返回,抵達北京首都國際機場。在3月11日東日本大地震后,中國迅即派出救援隊,抵達受災第一線,在日本巖手縣大船渡市積極實施搜救行動,在國際上贏得了廣泛贊譽。

    這次日本的大地震,迄今為止,已經造成兩萬余人遇難或失蹤,經濟損失不計其數。與內陸國家地震后的災害形式不同,對防震工作極為重視的日本,大地震中遇難的人員,大部分并非地震直接造成,而是喪生于隨后引發的巨大海嘯。

    在這次的東日本大地震之前,讓日本損失最大的震災莫過于1923年關東大地震,關東大地震讓半個東京化成一片瓦礫。那一次地震的級數比今天要小,造成的人員傷亡卻要大得多,雖然這和震中距離東京的距離有關,但除此之外,兩相對比會發現,產生這種不同的另一個重要原因是今天日本建筑的抗震能力很強。實際上,在日本具有防震設計的建筑面前,地震造成的損失被減到了最低程度,這次災難中大部分遇難人員是海嘯的犧牲者。所以,日本怎樣設計防震建筑,引起了世界很多國家的關注。

    盡管經受了9.0級的強烈地震,但我們依然可以看到在日本災區大部分高層建筑沒有倒塌。我的一位朋友當時在東京,地震中從窗口向外望去,面前的兩座大樓竟在巨大的震蕩中如同跳舞一樣搖擺。以至于第一座樓扭向一邊的時候,居然可以直接看到第二座樓——這兩座樓原本是一前一后,絕無道理可以透過第一座樓看到第二座的。可是,地震過后,這兩座樓依然完好無損;而中國國際救援隊的彭碧波主任,向我描述同時遭到地震和海嘯襲擊的大船渡市時,講他親眼看到許多原來在海邊的別墅被海浪托舉到內陸,平移數百米,依然完好無損,里面的人也因此幸存。這也正與我們在電視上看到房子在水面上漂浮的鏡頭相符。

    這兩種建筑,正代表日本建筑設計師在長時間和地震災害斗爭的過程中,產生的兩種設計思路。


【1960年新瀉大地震一座正好在斷層上的樓房。顯示由于極重視建筑質量中的抗震指標,所以當地地震中建筑盡管倒下,卻整體完好,保障了其中居民的生命安全】

    第一種思路,被廣泛用于高層建筑和大型公共建筑,即所謂“堡壘型”設計。這種建筑的設計原則是“震不倒”,無論是使用稀土鋼建筑材料,還是在樓層下安裝緩沖裝置,都為了保證建筑在遭到地震時有效抵御地震波的襲擊。這也是日本防震設計的主流做法。盡管這樣做在建筑成本上會有所增加,但從這次的抗震效果看,這樣的設計是比較成功的。

    第二種思路,則是家庭用住宅常用的設計,即所謂“狗窩型”設計?!肮犯C型”聽來不雅,實際上卻頗為貼切。日本這種個人住宅采用木板釘合的房子,完全連成一個整體,房體薄而輕,酷似動畫片中迪斯尼明星普魯托狗的家。在地震的時候這樣的房子很容易發生位移,甚至翻覆,但無論怎樣,卻始終能保持其完整性,因此很少出現房子塌了砸死人的現象。

 
【日本"狗窩式"建筑結構(我們可否考慮不用木頭,用復合材料達到同樣效果?)】

    這樣,雖然居住時多少會有冬冷夏熱的弊病,卻可以在不需要增加多少資金的情況下保障房屋主人的生命安全。

    一剛一柔,卻都是實用的手段。可以說是地震這個老師,用一次次血的教訓,給日本的建筑設計師提供了設計的靈感。其實,地震教給日本建筑設計師的,遠不僅僅是這些。

    比如,地鐵的施工。在日本如果哪家公司砍了樹修地鐵,不但會被人指責不懂設計,還會冒違反法律的風險。

    這是因為,"砍樹修地鐵"的方法在地震面前堪稱愚蠢。

    1995年阪神大地震,神戶的地鐵成了人員損失最集中的地方。有些地方正在運行的地鐵車廂直接被擠成壓縮餅干狀,其內慘不忍睹。經過調查,會發生如此慘劇,原因與此前日本地鐵的建造方式有關。

    在阪神大地震之前,日本的地鐵普遍采用挖開式施工,即先將地面挖開,在挖好的壕溝中鋪設地鐵,再在地鐵的頂部回填渣土恢復地面。這種施工方式價格較低,施工期短,有一定的優越性。

    然而,阪神大地震證明,正是這種施工方法,使神戶的地鐵在地震來臨之時成為了鐵棺材。這是因為挖開地面后回填,會形成不同密度和性質的土層,等于使地鐵成為地面的一道傷口。一旦發生地震,地面極易在此處錯開,形成斷層挫裂,使地鐵成為地震首當其沖的受害者。

    吸取這一教訓,日本的地鐵施工如今都改為隧道式挖掘,保留地鐵上方完整的地質構造,大大降低了地鐵在地震時的危險。

    他山之石,可以攻玉,鄰國的這些經驗教訓,或許對我們來說,正是無需付學費就可以得到的寶貴知識。