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日本M9.0级地震中伤亡如此惨重的几个注脚

标签：日本地震海啸木结构核电地震预警 2011-03-13 21:32

    这次地震的震级如此之大出乎意料，造成的伤亡之惨重更是出乎意料。现在和大家一样，关于灾难的一切主要来自于电视与网络，但结合自己对日本抗震界的一些了解，想对如此惨重之伤亡作些注脚。

    其一，伤亡为何如此惨重？去年8.8级智利地震同样引发了巨大的海啸，却只造成了200多人的死亡（其中许多还是建筑物倒塌引起的）；而这次日本9.0级地震中建筑倒塌直接导致的人员伤亡几乎可以忽略，却是海啸去了成千上万的生命。智利与日本同是地震危险度很高、从而对建筑抗震非常重视的国家，就科技与经济发展水平而言，日本远非智利可比，日本建筑物的抗震能力也绝对世界一流（这次地震其实也证明了日本建筑物在抗震防倒塌方面的成功），但这次为什么却输得这么惨？一个可能的原因是日本人对木结构的莫名其妙的钟爱。

    右图是1980年到2007年间日本建筑物所使用的结构形式的比例（数据来自日本统计年鉴）。其中四种主要的结构形式是木结构，钢结构，钢筋混凝土结构和钢骨混凝土结构。按建筑面积排序，2007年木结构所占比例为35.4%，仅次于占38.8%的钢结构。有意思有是，1995年阪神地震后，木结构的比例有所减少，这与阪神地震中大量木结构房屋燃烧并导致大量伤亡不无关系。但在大震灾10年后，木结构的比例又开始上升。在日本，木结构主要用于个人住宅。我曾不止一次的问不同的日本人他们为什么喜欢盖木结构的房子。虽然不同人的回答不尽相同，但基本上最重要的原因是：喜欢木材的天然材质。真是匪夷所思！有些日本朋友也承认轻钢结构确实比木结构要贵一些，这可能也是喜欢盖木房子的原因之一，但绝对不是主要原因。难道日本人喜欢木房子也跟中国人装修的时候喜欢砸墙一样本性难移？

    与之相比，久经地震和海啸考验的智利人民绝对相信钢筋混凝土剪力墙结构。据说智利人买房的时候都会敲一敲墙壁，如果不是实心儿的剪力墙基本上就不会考虑了。单纯从抗震防倒塌的角度讲，木结构还是有自己的特点的。比如它自重轻，从而地震作用小；它弹性变形能力比较强，与现代耗能构件相结合可以创造出理论上很理想的抗震结构，这也是日本抗震界在木结构方面的主要研究方向之一。但就像3年前的汶川地震引发灾难性的山体滑坡一样，这次的灾难再次无情地提醒人们，地震远远不只是地震！在巨大的海啸面前，木结构房屋不堪一击！灾难总是以人们没有想到的方式呈现在人们面前。堤防呢？日本太平洋沿岸的海啸预警和堤防也可谓世界一流，有些地方筑起了10米高的防波堤，但仍于事无补。

    其二，地震预警有没有用？这次距离震中最近的仙台市及其周边其实可以称得上是全日本除东京外对大震灾准备得最充分的地区之一。以东北大学为依托，它拥有世界是最早，也是目前最先进的地震早期预警系统（Earthquake Early Warning System, EEWS）。该系统曾在2008年M7.2级宫城岩手地震中在主震到达前21秒向一所中学发出预警，从而使100多名师生得以及时疏散。虽然我对地震预警并不了解，但有几点应该不会有错，首先由于缺少大震观测资料，目前的地震预警决策是建立在对大量小震记录的分析之上的，这一方法能否有效识别大震的P波并大致判断地面运动强度，值得怀疑；其次，预警系统的有效性其实在很大程度上是以不信任建筑物的抗震能力为前提的，换句话说就是保证及时疏散或在建筑物内采取防护措施。这与地震预测一样，有可能分散社会对建筑抗震本身的注意力。但与不靠谱儿的地震预测相比，还是可以对地震预警有所期待的，这主要体现在，在收到正确预警后及时关闭地震敏感设施，比如新干线停车，关闭核电站（但只有几十秒，不知道够不够），甚至于启动建筑物主动抗震控制系统等。但从这次地震看来，仙台的地震预警系统基本没有发挥作用，一是建筑物本身没怎么倒，二是福岛核电站还是出事儿了。

    其三，核电可不可靠？根据日本统计年鉴的数据，2008年日本有17.3%的电力供应来源于核电，17座核电站的总装机容量约为4800万千瓦，与水力发电相当。其电力供应仍主要依赖火电，且20年来这一格局并没有太大的改变。核燃料泄漏的后果世人皆知，坐在世界最危险的地震带上的日本自然对核电站的抗震注入了巨大的心血。以隔震技术为例，日本的核电研究机构对隔震技术的研究向来非常重视，特别是关于隔震结构极限状态的研究一直走在一般建筑物隔震研究的前头。但往往由于对隔震层变形的限制过严，导致隔震层刚度过大，隔震效果大打折扣。这次地震再次说明核电站即使隔震了也仍不安全，并且这种危险与一般建筑物完全是两码事儿，这是事关全球的危险。

    地震后日本关闭核电站，导致电力供应下降。从明天开始东京电子公司将对东日本地区实施轮流停电，这对日本社会的Resilience来讲绝对不是好消息。

    资源匮乏的日本大力发展核电也是被逼无奈。目前国内正在大兴核电，希望日本的经验教训能够被认真汲取。