一個(gè)建筑師的抗震反思

很難想象地震就這么突然爆發(fā)了,而且造成這么大的損害。

這個(gè)月初我剛剛?cè)ミ^(guò)成都,然后5月11號(hào)我從廣州飛回洛杉磯,12日一到家就聽(tīng)說(shuō)四川省汶川發(fā)生7.8級(jí)的大地震的消息,看到報(bào)道后驚呆了。

我現(xiàn)在長(zhǎng)年居住的加利福尼亞洛杉磯,也處于美國(guó)特別大的地震帶——圣安德列斯斷層上,我自己就曾親身經(jīng)歷過(guò)兩次接近7級(jí)的地震,1994年那次大約是6.7級(jí),地震在凌晨,但是地動(dòng)山搖的恐懼依然記憶清晰,而這次四川大地震比我經(jīng)歷的那次要強(qiáng)10倍,新聞上看到山石傾瀉,掩埋整個(gè)城鎮(zhèn),慘烈程度難以想象。

很顯然,這樣的災(zāi)難是難以預(yù)測(cè)的,甚至不如通過(guò)建造有抗震功能的建筑物更現(xiàn)實(shí)些、作用更大些,而目前不少?lài)?guó)家在抗震建筑的開(kāi)發(fā)研究方面的資金投入尚少。

地震是指由地震波所造成巖石圈的振動(dòng)。自然現(xiàn)象和人為因素都能造成地震波。地震的強(qiáng)弱可用地震儀來(lái)測(cè)量。目前國(guó)際上一般采用美國(guó)地震學(xué)家查爾斯·弗朗西斯和賓諾·古騰堡(BenoGutenberg)于1935年共同提出的震級(jí)劃分法,即現(xiàn)在通常所說(shuō)的里氏地震規(guī)模。

里氏規(guī)模是地震波最大振幅以10為底的對(duì)數(shù),并選擇距震中100千米的距離為標(biāo)準(zhǔn)。里氏規(guī)模每增強(qiáng)一級(jí),釋放的能量約增加31倍。小于里氏規(guī)模2.5的地震,人們一般不易感覺(jué)到,稱(chēng)為小震或微震;里氏規(guī)模2.5-5.0的地震,震中附近的人會(huì)有不同程度的感覺(jué),稱(chēng)為有感地震,全世界每年大約發(fā)生十幾萬(wàn)次;大于里氏規(guī)模5.0的地震,會(huì)造成建筑物不同程度的損壞,稱(chēng)為破壞性地震。里氏規(guī)模4.5以上的地震可以在全球范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)到。

有記錄以來(lái),歷史上最大的地震是發(fā)生在1960年5月22日19時(shí)11分南美洲的智利,根據(jù)美國(guó)地質(zhì)所調(diào)查,里氏規(guī)模達(dá)9.5。

一般來(lái)說(shuō),地震大多分布在地殼不穩(wěn)定的部位,特別是板塊之間的消亡邊界,形成地震活動(dòng)活躍的地震帶。全球地震主要分布在兩大區(qū)帶上。一是環(huán)太平洋地震帶,包括南、北美洲太平洋沿岸,阿留申群島、堪察加半島,千島群島、日本列島,經(jīng)中國(guó)臺(tái)灣再到菲律賓轉(zhuǎn)向東南直至新西蘭,是地球上地震最活躍的地區(qū),集中了全世界80%以上的地震。而這次發(fā)生大地震的四川,則是在第二條斷裂帶上,這條斷裂帶是喜馬拉雅-地中海地震帶,大致從印度尼西亞西部,緬甸經(jīng)中國(guó)橫斷山脈,喜馬拉雅山脈,越過(guò)帕米爾高原,經(jīng)中亞細(xì)亞到達(dá)地中海及其沿岸。

長(zhǎng)期以來(lái),人們就期望能夠預(yù)報(bào)地震,以便在地震發(fā)生之前做好準(zhǔn)備,減小地震災(zāi)害的損失。早在中國(guó)東漢時(shí)期,張衡就發(fā)明了地動(dòng)儀,并于公元138年記錄到隴西大地震,但只是對(duì)地震發(fā)生后的一種記錄儀器,并不能對(duì)地震做任何預(yù)測(cè)。一般認(rèn)為,科學(xué)的地震預(yù)報(bào)應(yīng)該對(duì)一次地震發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和震級(jí)作出較為準(zhǔn)確的判斷。但由于地球內(nèi)部活動(dòng)的復(fù)雜性以及人類(lèi)對(duì)此缺乏有效監(jiān)測(cè)手段和預(yù)報(bào)模型,時(shí)至今日,地震預(yù)報(bào)技術(shù)尚不完善,成功的例子很少,地震預(yù)報(bào)仍是當(dāng)今世界科學(xué)的一大難題。

如何設(shè)計(jì)抗震建筑我在加州的家里經(jīng)歷了幾次地震之后,對(duì)地震防護(hù)也有了一點(diǎn)點(diǎn)體會(huì)。房屋震動(dòng),第一反應(yīng)是逃出去,但是建筑外部高空墜物反而是導(dǎo)致傷亡的一個(gè)非常主要的原因,事實(shí)上,在地震發(fā)生時(shí),關(guān)鍵是保持清醒的頭腦,正確的防護(hù)對(duì)于保證生命安全,減少人員傷亡是至關(guān)重要的。

如果震的時(shí)候在室內(nèi),應(yīng)先關(guān)閉煤氣,可暫時(shí)躲避在堅(jiān)實(shí)的家具旁或墻角、廚房、衛(wèi)生間等承重墻較多,跨度較小的地方,注意避開(kāi)外墻體等薄弱部位,并且可以使用枕頭、被子等物,或直接用雙手保護(hù)頭部。主震過(guò)后,應(yīng)迅速撤至戶外,在高層建筑內(nèi)的人員應(yīng)盡量避免乘坐電梯。在室外可跑向比較開(kāi)闊的空曠地區(qū)躲避,避免聚集在高層建筑及高壓輸電線下方。

但對(duì)于像汶川發(fā)生的大地震來(lái)說(shuō),如果在震中地區(qū),沒(méi)有什么建筑可以抵御如此狂烈的震動(dòng),但是通過(guò)建筑設(shè)計(jì)來(lái)抗震,還是減少傷亡和損失的重要方法。近年來(lái),國(guó)外科學(xué)家運(yùn)用現(xiàn)代科技,設(shè)計(jì)建造了不少新型抗震建筑。

地震高發(fā)區(qū)日本在這方面特別有經(jīng)驗(yàn),他們?cè)O(shè)計(jì)了一種叫做“彈性建筑”,有比較好的抗震性能。日本在東京建筑了12座彈性建筑物。經(jīng)東京發(fā)生的里氏6.6級(jí)地震能量的考驗(yàn),證明在減輕地震災(zāi)害方面效果顯著。這種彈性建筑物建在隔離體上,隔離體由分層橡硬鋼板組和阻尼器組成,建筑結(jié)構(gòu)不直接與地面接觸。阻尼器由螺旋鋼板組成,以減緩上下的顛簸。

美國(guó)也因?yàn)榈卣痤l繁,因此在建筑設(shè)計(jì)上很突出注意抗震性能,其中一種比較成功的叫做“滾珠大樓”建筑。在硅谷最近興建了一座電子工廠大廈,它采用一種抗震新法,即在建筑物每根柱子或墻體下安裝組成的不銹鋼滾珠,由滾珠支撐整個(gè)建筑,縱橫交錯(cuò)的鋼梁把建筑物同地基緊緊地固定起來(lái),當(dāng)發(fā)生地震時(shí),富有彈性的鋼梁會(huì)自動(dòng)伸縮,于是大樓在滾珠上會(huì)輕微地前后滑動(dòng),可以大大減弱地震的破壞力。

第三種抗震建筑類(lèi)型以日本的“彈簧大樓”為代表,日本鹿島建筑部門(mén)發(fā)明了一種新的防震大樓營(yíng)造法。其特點(diǎn)是,由彈簧把連著地基的基礎(chǔ)部分和建筑物主體分開(kāi),讓建筑物主體處于一種漂浮狀態(tài),而彈簧正是一種能吸收地震和其他振動(dòng)沖擊的中介物,無(wú)論地基怎樣搖晃,建筑物都不會(huì)受到強(qiáng)烈的沖擊。實(shí)驗(yàn)證明,烈度6—7度的地震搖晃,傳到這種建筑物時(shí)也將減到原來(lái)的十分之一。

地震造成的主要傷亡是在地震期內(nèi)發(fā)生的,因此,建筑設(shè)計(jì)上采用防震措施,對(duì)于減少傷亡有很正面的作用。

這次汶川大地震是有記錄最大的地震之一,因此傷亡十分慘烈。在這場(chǎng)災(zāi)難面前,除了積極抗災(zāi)救災(zāi)以外,作為城市的建設(shè)者我們應(yīng)該有更多的反思,把人的生命放到更高的位置,不僅重形式更要重品質(zhì)!在這里,再次為死難者和幸存者祈禱,希望天佑我華夏子民。也希望中國(guó)建筑界能像美國(guó)和日本一樣,對(duì)地震引起足夠的重視,在地震帶的建筑設(shè)計(jì)上注意研發(fā)抗震建筑,以避免將來(lái)災(zāi)害發(fā)生時(shí)的損失。(此文節(jié)選自王受之博客)

王受之/文

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