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日本位於環太平洋火山地震帶上,是個地震頻發的國家。為了適應這樣的自然環境,日本人非常重視房屋的抗震性能,日本的建築在防震、減震方面幾乎可以説是全世界做得最好的。在經歷了9.0級東日本大地震後,人們驚異地發現,很多高層建築依然保持完整,甚至連大的裂縫都沒有。大多數毀壞的房屋並非被震垮,而是被海嘯吞沒。那麼究竟有哪些“獨門武器”使得日本建築如此“堅強”呢?
應該説,首先要歸功於日本完備的相關法律。早在1923年關東大地震之後,日本就制定法律,要求建造房屋時必須計算防震程度。1995年的阪神大地震後,日本頒布了建築防震標準——《建築基準法》。《基準法》規定,高層建築必須能夠抵禦芮氏7級以上的強烈地震。一個建築工程為獲得開工許可,除了設計、施工圖紙等文件外,還必須提交建築抗震報告書。抗震報告書的主要內容包括,根據地震的不同強度,計算不同的建築結構在地震中的受力大小,進而確定建築的梁柱位置、承重以及施工中鋼筋、混凝土的規格和配比。只有一級建築師以上的人才能有資格編制抗震報告書,報告書中的相關計算必須要使用國土交通省認可的專用程序,完成後必須經過相關部門或人員的檢查,確認無誤後才能開工。
日本對防震設計相關的違法行為處罰力度也很大。2006年底,一名叫姐齒秀次的建築設計師因編造了幾十棟公寓樓的抗震數據而被捕。此事曝光後,政府緊急開展的建築抗震性復查,導致連續幾個月都沒有新建築獲准開工。對於那些偽造了地震數據的“豆腐渣”工程,政府也下令要求地方政府重建或修復。如此嚴厲的懲處足以震懾業界。
當然,日本建築防震的關鍵還是在於技術。日本的民居大都是柔性的木結構。木結構房屋在承受地震作用引起的晃動時,可以很好地釋放力量,不容易散開和鬆動。在此基礎上,日本民宅均採用箱體設計,地震災害發生時房屋可以整體翻滾而不損毀。20世紀80年代後,日本研究開發了主要應用於民居的“免震建築技術”,就是在建築物和地基之間設置用柔和的材料製成的免震層。發生地震時,能夠保住建築物完好無損,也可以避免由震動引起屋內傢具傾倒造成傢具損壞和人員傷亡,從而在很大程度上減少因人們的恐懼心理加劇次生災難。這種房屋成本低,技術可靠。據説建一所免震的個人住宅,只需投入一輛普通汽車的費用。此外,在專業技術人員對民房進行抗震加固的基礎上,政府也給予居民適當的補貼鼓勵私人進行抗震加固。
日本高層建築中多采用抗震性能最好的輔以輕型墻面材料的鋼筋混凝土結構,並且普遍應用“地基地震隔絕”技術,即在建築物底部安裝橡膠彈性墊或摩擦滑動承重座等抗震緩衝裝置。比如,三井不動産公司一座公寓外圍使用了高強度16積層橡膠,建築物中央部分也使用了天然橡膠系統的積層橡膠。在6級以上的地震發生時,這種保護裝置能使建築物的受力減少一半。另一種做法是在建築物中放置各種球體,讓這個部分吸收地震能量形成損傷,而不會危及建築其他部分。等地震過後,只需把這部分換掉就可以。還有比較普遍的做法則是放置油壓器裝置,其作用相當於保險絲,基本上在高層建築中,每層都會放置一個以上這種裝置。
而古舊建築、獨戶建築與高層樓房相比整體重量輕,積層橡膠不起作用。有效的抗震方法是在建築物與基礎之間加上球型軸承或是滑動體,形成一個滾動式支撐結構,這樣可減輕地震造成的搖動。
還有一種有意思的彈性建築物。這種建築物不直接接觸地面,而是建在隔離體上,隔離體由分層鋼板組和阻尼器組成,阻尼器由螺旋鋼板組成,當地震發生時,螺旋鋼板會通過自身彈性來吸收並分散地震的能量,起到減緩上下的顛簸的作用。
此外,日本民眾防震意識非常強,日本所有的建築物都要定期接受抗震評估,檢查其房頂和地基是否能承受強烈晃動。如果不能通過評估,建築物就必須進行改造,甚至推倒重建。日本人在買房子或租房子時非常注意房屋的年限,在購買房屋前,買主往往會要求開發商出示建築抗震評估表。這樣的防震意識反過來又促使開發商們為使房屋順利賣出而不得不對建築的抗震更加重視。