专访日本学术会议分科会委员长和田章:大城市的地震预防对策刻不容缓

抗灾与防灾 2017年11月02日
日文

日本学术会议的土木工程学建筑学委员会・大城市面对大地震的防灾减灾分科会在9月下旬提交提案“走向不会发生大震灾的城市”,并在日本学术会议主页上刊载了中译全文。这在日语版提案发布仅仅一个月之后。日本科学家代表机构日本学术会议建立于1949年1月,建立以来总结了诸多劝告·答辩·提案·报告等,并不断向社会发出信息。其中有部分内容带有英译的,而有中译的报告仅有2011年6月农学委员会提交的提案“围绕粮食・农业・环境问题强化东北亚合作”。

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提案“走向不会发生大震灾的城市”中文版

从东日本大地震发生以来,日本学术会议的土木工程建筑学委员会委员长便召开了诸多研讨会,积极宣介大规模灾害对策和科学家的作用。此次我们采访的是总结完成新提案的土木工程和建筑学委员会、对大地震大城市的防灾·减灾分科会委员长东京工业大学名誉教授和田章,请他针对提案要点的看法以及发布中译版的目的进行介绍。

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(东京工业大学名誉教授和田章)

―8月下旬刚刚总结完成的新提案立即发布中译本的理由是什么呢?

除集中了诸多人口和职能的东京都以及其他日本国内大城市,在马来西亚、菲律宾等世界主要城市中也居住着许多中国人。在美国的耐震工程学领域也有著名的中国研究者。在世界的主要场所都有许多中国人。我想提案的英译版迟早会都发布,但还是先弄出中译版吧。因为在翻译上我们得到了精通日语的中国研究者们的帮助。

我和中国的关系可以追溯到大学时代,那时我指导过许多留学生,大概过去25、6年了吧。我每年会去中国2、3次,北京、上海、重庆、广州、杭州、兰州等地我都去过。10月13日起的3天,我被邀请参加在大连召开的第十届全国结构减震控制学术会议,我刚刚以“近年的地震灾害和应该修改的建筑耐震基本哲学”为题发表了演讲。有位资深的中国教授对我表达他的感想:“在中国正在建设超过5000栋免震建筑,在熊本地震中阿苏的免震医院表现惊人,历经了全振幅达90厘米的摇摆也没发生任何问题,我对此十分感动。”

我强烈主张“应该摆脱过去耐震设计的想法”,这给年轻研究者和技术人员以很大的影响。想到有着日本10倍的人口,并在强力的领导之下正在发展的中国全国,这些年轻的研究者和技术人员正在构建耐震性更高的建筑和都市时,我感到十分安心。日本也必须要加油了。

过去日本的耐震工程学、结构设计、免震构造等都比中国先进,在我演讲的会场,旁听者常常爆满。但是现在北京、上海建有许多有超过东京2倍高度的高层建筑。现在已经不是日本当老师的时代了。现在是和中国一起考虑如何建设不会发生大震灾的强大城市的时候了。其实我觉得在这30年来,在中国遇到的大学生们比起日本的学生更洋溢着光芒,有着强烈的意欲。

―在提案中您认为应该引入“城市地震指数”,对于这词我们还感到比较陌生。

目前的耐震设计是从与地震震动相关的理学研究和构造物强度相关的工程学研究两方面进行的。但是大城市发生的震灾和中小城市是完全不同的。地震发生在中小城市的话,地震之后的救出、救援、恢复、复兴等方面都可以得到来自其他许多城市的援助。但是大城市发生震灾时则不能过多期待周边中小城市的支援。像承担着国家政治、经济活动的东京这样的大城市如果遭遇震灾的话,很可能对国家的存续和经济的安定产生重大影响。“城市地震指数”的想法认为在大震灾发生时社会影响度高的大型城市中,建筑和基础设施的耐震性必须要高于其他地区。

其实中国已经采纳了这种想法。关于地震的规模,他们使用相当于日本震度的列度分类。根据人的感受和肉眼可观察的建筑破坏程度和地表的变化,分为1~12个等级。在中国的耐震规定中根据各个地区情况制定出规定设计基准的“列度”(震度)。但是根据地区分别制定出“列度”和实际上设计的基础、决定输入加速度的“列度”并非同一个东西。物理学规定的“列度”北京为列度7,上海为列度6。但是实际设计时,会比这个数字稍大,规定的标准为北京列度8,上海列度7。因为根据城市的规模和社会性,中央政府会调整实际设计的基础“列度”。

在日本也有规定根据官厅设施相关的建筑重要程度将耐震设计用的地震强度调整为通常标准的1.25倍乃至1.5倍。此次提案中也希望扩大这种想法,为了使大城市的建筑和基础设施的耐震性高于其他地区,根据城市规模将基准调整为通常基准的1.0~1.5倍,采用“城市地震指数”进行结构设计。

―提案的构想和实施基于最新的科学知识,需要扩展想象力、深思熟虑之后才能提得出提案。具体而言应该怎么做呢?

我来介绍一个和我自己有关的案例。2006年国立大学被法人化,我所在的东京工业大学中,认为“校园内的设施也必须变得有魅力”的声音也越来越多。我认为需要集合优秀的学生在这方面下功夫。当时,铃悬台校区启动了综合研究栋的建设计划。我们和横滨市之间约定在铃悬台校园必须保留自然的原样,因此有很多保护绿地等,要在里面新建一栋建筑的话土地并非非常充裕。因此我们不能继续建设10层左右的楼了事。

我们决定建一个20层的高层建筑。我召集了同僚的年轻教师和地震学者等组成团队,从一开始便加入了建设计划之中。但这并非是来自大学的任命,因此并无权限也无报酬。仅有的是和设施部职员之间的信赖关系。虽然我觉得自己这是“好心”行为,但从设施部看来要是觉得我是“多管闲事”也不为奇。幸运的是大学的设施部职员有“希望建一个配得上东京工业大学的高科技建筑”的抱负和热忱。

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东京工业大学铃悬台校区J2・J3栋 (东京工业大学主页)

以分为J2・J3栋建成的研究栋中最初建设的J2为例,让我来说明一下我在哪些方面下了功夫。沿着长方形建筑物的两个侧面各有8根柱子,在两侧的柱子当中,宽幅16米的中央部分没有任何柱子。因此不仅可以腾出广阔的空间,还可以根据各层用途自由地进行区划设定。在有限的预算内能实现如此规划自如的结构的最大关键在于1层和2层之间设置的免震层。

支撑2层以上部分的柱子和钢筋混凝土造的1层部分之间,设置了带钢材减震器的直径1.2米的层基橡胶支承。在铁和铁之间夹着橡胶,层基橡胶支承的作用是让2层以上的部分不黏附于1层,即使发生地震地基摇动,通过免震效果2层以上的晃动可以得到抑制。此外钢材减震器的铁材被震扭曲变形,也可以防止继续摇动的建筑物整体振幅的增大。

J2栋使用的制振装置(和田章氏提供)
J2栋使用的制振装置(和田章氏提供)

J2栋使用的制振装置(和田章氏提供)

此外,在楼四角的柱子之下的层基橡胶部分有着特殊构造,在大地震发生时可以使四柱上浮,以避免层基橡胶承受过大拉力。免震层除此之外还安装了油压减震器和钢材减震器,此外在宽度小的两个侧面安装了巨大拉筋支撑以提高刚性,同时也可以控制建筑物本身的变形。区隔4层上下的斜支撑十分巨大,这是在斜支撑在工厂里还是平面状态时拍下的照片,你看了就明白了。

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J2・J3栋使用的斜支撑(和田章提供)

建设公司说这样的免震、制振构造建筑会增加建设费用。但J2、J3栋其实减少了费用。和同样规模的建筑相比因为柱子少且细,因此即使使用了能吸收地震能量的结构,做为10层以上的建筑,它的费用也并不高。只要肯下功夫的话,也就是够聪明的话可以不花费额外的费用建设耐震建筑物。

―那么耐震建筑迟迟难以普及的原因是什么呢?

我们的做法并非建筑基准法上写的那样。在大学里,大家有思考和尝试新东西的自由,而且我们不拿补助金,只在预算之内完成的话,创新的提案可以不受政府的审查。反过来说,我们不能只满足于法律上所写的做法。

日本国宪法主张保护国民的生存权和财产权。建筑基准法也是在这样的宪法之下订立的,但 “必须建造绝对不会倒塌的建筑”的强势说法,等同于50年间有10%的几率发生,也就是在500年1回程度的地震中,“建筑不能倒塌但可以倾斜”。现实是,除了大地震发生时的倒塌之外,因为倾斜而不能居住的个人所有房屋等也需要花费公费进行拆除。个人的财产因为地震而需要拆掉并没有让个人负责任。

现在的建筑基准法只考虑了“起承转结”当中的“起承转”,并未考虑到“结”。明明有花费同样的费用便可以建造能够应对500年一度的地震并可以继续使用的建筑技术却不用,我认为这是不是在培养市民的依赖性?此次的提案中,面对500年一度的地震仍能不失其功能,至少修复之后还能继续使用的建筑物的开发和普及应该继续推进。

在熊本地震时,包括那些虽然自家建筑并未倒塌但因为担心危险而没有回家的人,曾有 18万人失去了自己的住处。地震已经过去1年半了,住在临时住宅里的人还有4万人以上。这是建筑人的耻辱。经历过这种事情的普通市民应该认真思考一下,如果眼下的状况继续下去的话难免会发生严重的后果。关东大地震级别的地震如果发生,在东京光是建造所需的临时住宅都需要花费10年时间。光是寻找建造临时建筑的场所便是一个巨大的难题。总之就算碰到大地震也能让房屋不坏,还能在屋子里继续居住下去;如果不建造这样的建筑的话,像东京这样的大城市是没办法撑过大地震的。

在提案中还提出,应尽快推进缓解人口集中、功能集中的治理方针并使之成为长期的政策目标。首都圈已经集中了日本总人口的大约30%。伦敦、巴黎、柏林这样的大城市也不过是该国总人口的百分之几到十几之间,由此可见日本的人口集中程度有多高了。

建造一个即使遇上大地震也能保存下来,并能为其他地方提供庇护的大城市、并纠正过度的人口集中和功能集中,有必要让居住和诸功能在日本全国平衡地分配。这是为了分散灾害的危险,提高日本整体的可持续性。

提案“走向不发生大震灾的城市”概要

(1)基于最新的科学知识,扩展想象力成熟思考
(2)为了居住、活动选择合适的地区
(3)采用都市地震系数
(4)推动土木构造物、建筑物的耐震性的确保方策
(5)缓和人口集中、功能集中
(6)构建能存续的社会,可提供保护的城市
(7)强化和有效利用活用现代通讯技术
(8)为大地震后的准备和行动
(9)耐震构造的开展和适用
(10)通过国内外的震灾吸取教训,共享国际合作,見解和行动
(11)努力拥有超越专业的视野并行动

和田章(わだ あきら)资料

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1968年毕业于东京工业大学理工学部建筑学科。70年完成同大学院理工学研究科建筑学专业硕士课程后进入日建设计公司工作。82年出任东京工业大学助教、89年升任教授、2011年获名誉教授头衔。工学博士。专业为建筑构造学、耐震工学、构造涉及、免震构造、制振构造等。2011年6月~2013年5月担任日本建筑学会会长、2011年10月~2016年1月、担任日本学术会议会员。2011年3月发生东日本大震灾之后作为日本学术会议·建筑学委员会会长和24个学会组建了“关于东日本大震灾的综合应对的学协会联络会”(日后发展到56个学协会),作为议长在连续的研讨会举办中发挥了核心作用。现在担任联络会的后继组织“防灾学术合作体”的代表干事。

转载自Science Portal China
【17-28】大都市の地震対策は待ったなし 和田章日本学術会議分科会委員長に聞く

相关链接
・ 2017年8月23日日本学术会议土木工学・建筑学委员会 应对大地震的大城市防灾·减灾分科会提案“走向不发生大地震的城市”[PDF]
・ 同中文翻译「提案 走向不会发生大震灾的城市」[PDF]

2011年6月20日日本学术会议农学委员会提案 “提案 围绕粮食・农业・环境问题 强化东北亚合作”
・ “提案 围绕粮食・农业・环境问题 强化东北亚合作” (简体)[PDF]
・ “提案 圍繞糧食・農業・環境問題 強化東北亞合作”(繁体)[PDF]

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