国际抗 震防震建筑发展趋势

王志成

近年来，世界各地的地震灾害频繁地困扰着人类，每次大地震都给人类造成了巨大的损失。由于形成地震的原因十分复杂，截至目前，我们仍然无法准确预报地震的发生，这也给我们防御地震灾害带来了难度，尽管如此，随着科技的发展、社会的进步，我们抵御地震灾害的能力也得到了不断提高，各个国家对于抗震防震建筑的重视与发展出现了新的趋势。

各国抗震建筑发展新趋势

地震是至今人类不能防御的天灾，但随着科技的发展，减少大地震造成的损失却完全可以做到。这其中最主要的是关于建筑物抗震防震能力的国家法律与政府法规。鉴于各国的具体情况不同，经济实力和科技水平也差异很大，可以说是各有各的高招。

美国的“泛美抗震金字塔”

1994年1月，位于美国加利福尼亚州南部的洛杉矶市北岭地区发生了里氏6.7级地震，许多房屋严重开裂，但都未倒塌，仅有60多人死亡。1999年10月，美国南加州发生了7.1级大地震，房屋未倒塌。美国地震专家指出，强制规定所有建筑必须满足防震抗震要求，注意对危房进行加固防患，是洛杉矶市老百姓在地震中避免伤亡的重要原因。

洛杉矶地下2万米左右深处就有一个断层。地震学家预测，洛杉矶在一两代人内发生里氏8级地震的可能性很大。在频繁的小地震和可能的大地震威胁下，美国及加州地方政府部门制订的建筑条例强制规定，所有房屋的建筑设计必须满足抗震要求，而郊外民房则多是独立式单层或两层木质结构建筑，这样在发生重大地震灾害时可减少房屋垮塌的危害，降低人员死亡率。

其实，美国有许多现代大都市都位于地震带上。要降低地震损失的方法之一，就是设计足以承受致命震撼的建筑物“泛美抗震金字塔”。这个泛美金字塔的抗震强度是《旧金山湾区建筑法》规定的两倍。在大型地震中，这些建筑物的地基可以减少地震震动1/3。

另外，美国的建筑结构具有很强的抗震性，且多为木结构和钢结构。加州的建筑条例强制规定，所有房屋建筑设计必须达到抗震要求，而郊外民房则多是独立式单层或两层木质结构建筑，这样，在发生重大地震时可减少房屋垮塌的危害，降低人员死亡率。据报道，钢结构在美国发展最快，1965年钢结构在美国仅占建筑市场的15%，到2000年就上升到75%。许多一层或两层民用住房、别墅和度假村房屋都采用钢结构，目前有15%的美国人住在这种钢结构房子里。

还让人感兴趣的是，加州对学校及医院建设规定极其严格。据报道，在1933年加州发生的6.3级大地震中，有70多所学校彻底倒塌，严重受损的有120多座。这引起了当地政府的极大关注。30天之后，加州政府出台了《菲尔德法案》，对公立学校的防震规格作出特别要求，此外，公立学校的建筑监督权也从地方政府上交到州政府。这一法规实施后，加州没有一所公立学校在地震中坍塌，也没有发生任何学生伤亡案例。后来，加州政府又对医院的建筑标准进行了特别规范。现在，学校和医院的建筑规范是加州所有建筑中要求最苛刻的。

日本实施建筑物抗震最高水准

日本处于地震带上，是地震发生频率最高的国家之一。在长期的抗震救灾实践中，日本积累了比较丰富的经验，在立法、机制建设和培训国民等方面，都有许多经验值得我们借鉴。

在1923年关东大地震之后，日本就制定法律，要求建造房屋时必须计算防震程度，1995年日本发生阪神大地震后，当年就颁布了建筑防震标准《建筑基准法》等相关法令，2006年1月又进行了修改以使该法规得到进一步的完善，把各类建筑的抗震基准提高到最高水准，除木结构住宅外，高层建筑必须能够抵御里氏7级以上的强烈地震，尤其是商务楼要求能够8级地震不倒，使用期限能够超过100年。该《基准法》还规定，一个建筑工程为获得开工许可，除了设计、施工图纸等文件外，还必须提交建筑抗震报告书。抗震报告书的主要内容包括，根据地震的不同强度，计算不同的建筑结构在地震中的受力大小，进而确定建筑的梁柱位置、承重以及施工中钢筋、混凝土的规格和配比。普通的一座八九层公寓楼，其抗震报告书都有两三百页。建筑抗震报告书必须经过相关部门的检查，确认无误后才能开工。

日本的建筑物地震保险是在国家的干涉下推行的。日本从1956年开始实施建筑物地震保险，1966年政府设立《日本地震再保险（Japan Earthquake Reinsurance——JER ）条例》，此后此条例几经修订。日本的建筑物地震保费是将全国分为4个危险区，将民居分为木结构和非木结构来作为确定保费的基本依据。此外也可以根据建筑的年代或者经鉴定确定的建筑抗震等级实施优惠。2001年以后建造的木结构民居可有10%的优惠，而抗震等级为3级的可享受30%的优惠。

新西兰严格实施《抗震防震建筑法》

新西兰位于太平洋板块与澳大利亚板块的交界处，东面受太平洋板块向西的强烈俯冲，地震活动十分强烈。1855年首都惠灵顿附近发生的8级大地震摧毁了惠灵顿地区，为此，新西兰政府非常重视建筑物防震工作，特别是首都惠灵顿附近。

早在1983年，新西兰政府就制定了《建筑物抗震防震建筑法》的国家法律。各地区则依法制定了各自更实际而详细的建筑物抗震防震规划。新西兰建筑研究协会是专门研究抗震建筑的公司。他们的研究实用性极强，所设计的木框架大玻璃轻型建筑符合新西兰国情。房屋造价不高，可以为一般居民接受。在1987年南岛6.7级地震中已证明他们所设计的房屋有很好的抗震性能。

新西兰在《建筑法》和《建筑规范》中对投资者、设计师以及设计图都有具体规定，建筑师和设计师都可以监督施工。对于建筑工程的审查，《建筑法》规定，投资者委托设计师进行图纸设计，要送交有关专业部门审核，为确保安全，建筑物出现问题要追查建筑商、设计师、政府审查人员的责任。

墨西哥细化建筑抗震能力

1985年9月，墨西哥曾发生里氏8.1级地震。受地震影响，首都墨西哥城市中心30%的建筑物化为废墟。此后，墨西哥修改了相关建筑规范法，将墨西哥城易受地震影响区域房屋的抗震能力从地震前的里氏7.5级调整至里氏8.5级。政府根据各区域地质的不同，对房屋防震抗震的修建和维修作了精细化的不同规定，首先，对于地质较松软地区，需要严格审查建筑许可，甚至直接规定使用何种建筑材料。

其次，政府要求建在土质松软地基上的新建筑物之间必须留有一定空间，避免地震发生时房屋互相碰撞而倒塌。还有，政府要求有关部门根据地质条件，把全城划为4类大区，按危险程度大小，在地图上分别以红、黄、绿、蓝4种颜色标出。

再者，政府责令有关部门把全城划分成500多个小区，然后，通过抽样调查，把每个小区的建筑物按12个等级划分，并对有危险的建筑物提出拆除、改建或修缮加固的建议。

土耳其重视建筑物抗震防震能力

受地质影响，土耳其也是地震多发国家之一。自20世纪以来，土耳其发生的严重破坏性地震达40次，这给土耳其造成了严重的人员伤亡，有据可查的地震灾害就造成40多万人死亡。

1999年地震后，土耳其政府对地震情况作了认真的分析，经核查：一是建筑场地选择不合理，二是新建筑物存在严重抗震防震的安全隐患。其实，土耳其并不缺少有关抗震方面的法律法规和技术标准，只是监管力度不够，特别是对勘察、设计、施工质量，缺乏有效的监督管理手段，法规和标准形同虚设，致使豆腐渣工程越来越多，越来越严重。

总结惨痛的教训后，土耳其政府立即亡羊补牢，开始聘请专家勘察断层带的所在之处，区别各地可能承受地震强度的等级，并拟订抗震防震建筑的新法，规定不同区域的建筑物抗震标准。土耳其大国民议会决定，出台的《赦免法》的赦免范围不包括那些已被判刑的非法建筑责任人。并由政府对建筑市场确立更有效的监督机制，加大对建造劣质房承包商的惩处力度，坚决根治建筑市场中存在的诸多问题，如建筑材料质量问题，设计不规范、不科学，施工队伍不专业，只求速度不管质量等。

智利建筑拥有全球最好抗震功能

2010年2月27日，智利发生8.8级强地震。但即便是震中的许多高层建筑依然完好无损，这要归功于智利的房屋建筑拥有全球最好的防震功能。智利房屋的防震设计理念不是建造坚不可摧的建筑，而是尽可能地缓冲、释放地震能量，并最大限度地保全建筑物。

自1985年遭遇8级地震后，智利政府就要求所有建筑必须按能抗9级地震的标准来设计。按照智利法规，所有建筑开建前，必须由专业机构设计。设计图纸要送到政府公共工程部审核，通过后才能拿到政府颁发的建房许可证。建筑过程中，不断会有工程师进行检测。如房屋动工前，施工人员会在地基和周边区域挖几个坑，结构工程师和力学计算师需要来现场查看土质，决定新房地基应该挖多深。每一次浇筑混凝土前，监督人员会拿走几箱样品，检测其强度。不建太高的房子，也是智利的抗震经验。如在圣地亚哥，除了市中心有一些高层建筑外，老城区和中小城市，多是一二层楼的建筑。

国外建筑抗震防震开发新技术

建什么样的房和如何建房是提高建筑物抗震防震能力、预防地震灾害的核心问题。目前国外提高建筑物抗震能力的新科技有：

滚珠大楼：美国建造了一种可以防震的“滚珠大楼”，在建筑物每根柱子或墙体下安装不锈钢滚珠，由滚珠支撑整个建筑，纵横交错的钢梁把建筑物同地基紧紧地固定起来，发生地震时，富有弹性的钢梁会自动伸缩，于是大楼在滚珠上会轻微地前后滑动，可以大大减弱地震的破坏力。

弹性大厦：处于地震高发区的日本设计了一种“弹性建筑”——东京电通大厦，有优异的抗震性能。现在，日本东京建成了12座这种弹性建筑，其中东京电通大厦经东京发生的里氏6.6级地震考验，证明在减轻地震灾害方面效果显著。这种弹性建筑物建在隔离体上，隔离体由分层橡硬钢板组和阻尼器组成，建筑结构不直接与地面接触。阻尼器由螺旋钢板组成，以减缓上下的颠簸。日本各都市都在“弹性建筑”上大做文章，有的城市建筑物的地基部分加上硬质橡胶和钢板，使建筑物本身结构有了弹性，能抗7级左右地震。

弹簧大楼：日本鹿岛建筑部门发明了一种新的防震大楼营造法。其特点是，由弹簧把连着地基的基础部分和建筑物主体分开，让建筑物主体处于一种漂浮状态，而弹簧正是一种能吸收地震和其他振动冲击的中介物，无论地基怎样摇晃，建筑物都不会受到强烈的冲击。实验证明，烈度里氏6～7级的地震摇晃，传到这种建筑物时也将减到原来地震烈度的1/10。

自我愈合楼房：目前英国科学家正在希腊的一处山坡上建造一种特殊的楼房，它能在地震中“自我愈合”。据称，这种墙体在压力（地震期间）的挤压下，纳米聚合粒子将流入裂缝中并变硬，形成固体材料，从而对房屋的裂缝进行自动填补。

横向负量大厅：日本关西国际机场的出境大厅屋顶是由一连串格状横向负量钢桁所组成，其线条呈现强烈的方向性。特别是外伸的桁架支柱颇为醒目，让人联想到日本建筑设计的一项重要标准：抗震。不过，在设计时也特别注意到避免因视觉上的明确性，牺牲了结构的逻辑性，从屋顶到下部整体结构一致，使需要控制的空气量减到最低。因为地震区内的大型建筑设计一般都会依地震风险程度，将部分重量转移到横向负量。日本属于地震高风险区，所以依照建筑法规定，关西机场结构物的横向载重能力，必须超过其本身的重量。如同工程师们所津津乐道的，机场建筑就算盖在墙上也能维持平稳。

刚性抗震高楼：一座号称日本最高的崎玉县川口公寓，使用了与美国纽约世界贸易中心相同的钢管，这种钢管的直径最大达800毫米，厚度达40毫米，而且钢管中还注入了比通常混凝土强度高3倍的高强度混凝土，该公寓共使用这种钢管168根，确保了抗震强度。另外，该公寓还使用了刚性结构抗震体。通常高层公寓柔性结构为主流，靠整个建筑来减弱地震引起的摇动，但在强风刮过来时，楼的结构也会发生一定的摇动。采取了刚性结构后，摇动大大降低。如遇阪神大地震级别的地震发生时，柔性结构的建筑一般要摇动1米左右，而刚性结构建筑只摇动30厘米。

橡胶大楼：日本东京的一座免震结构大楼高达93米，建筑物的外围使用了新研制的高强度16积层橡胶，建筑物的中央部分使用了天然橡胶系统的积层橡胶。这样，在里氏6级地震发生时，就可将建筑物的受力减少至1/2。这座大楼的基础还使用了类似橡胶的黏弹性体抗震装置，该装置可将强风造成的摇动减轻40%，同时也可提高抗震能力。

局部浮力大楼：日本新建成的京王饭店，开发了一种名为“局部浮力”的楼房抗震系统，即在传统抗震构造基础上借助于水的浮力支撑整个建筑物。据报道，普通抗震结构把建筑物的上层结构与地基分离开，以中间加入橡胶夹层和阻尼器的方式支撑建筑物。相比之下，“局部浮力”系统在上层结构与地基之间设置贮水槽，建筑物受到水的浮力支撑。水的浮力承担建筑物大约一半重量，既减轻了地基的承重负荷，又可以把隔震橡胶小型化，降低支撑构造部分的刚性，从而提高与地基间的绝缘性。地震发生时，由于浮力作用延长了固有振荡周期，即晃动一次所需时间，建筑物晃动的加速度得以降低。因此建在城市海湾沿岸等地层柔软地带的楼房，可以获得较好的抗震效果。

滑动体抗震馆：日本东京都台东区的国立西洋美术馆补修了“滑动体”抗震处理结构，大大提高了这座古旧建筑的抗震能力，可以经受里氏7～8级的地震。这座独户古旧建筑与高层楼房相比整体重量轻，积层橡胶不起作用。日本科学家采用了有效的抗震方法，即在建筑物与基础之间加上球型轴承或是滑动体，形成一个滚动式支撑结构，这样可减轻地震造成的裂震与摇动。

轻型木房屋：在新西兰政府的大力提倡下，新西兰低层和多层住宅采用的主要结构形式大多采用了轻型木结构。这种类型的结构分为两大部分：基础和上部结构。基础一般采用钢筋混凝土结构，上部结构则采用一定规格的木基结构板材以及其他工程木材料，其特征类似箱型结构；上部结构与基础之间通过锚栓连接，楼屋盖和剪力墙形成结构的主要抗侧力体系。实践证明，轻型木结构因其自身质量轻、强度高以及结构的高次超静定等特性，均表现出良好的抗震性能，能最大限度地避免生命财产遭受巨大损失。

绷带柱建筑：日本发明了一种廉价的防震加固技术，以类似安全带的树脂材料“绷带”包裹建筑物内支柱。由构造品质保证研究所开发的这种防震加固技术被称为“SRF工艺”。抗震“绷带”采用树脂纤维编织制造，形状类似安全带。施工时，将抗震带涂上黏合剂，包裹后固定在建筑物支柱上。地震发生时，支柱即使出现内部损伤也不会倒塌，这可以确保人员的生存空间。这项抗震工程施工也相当简单，研究所此前已经完成了250个此类项目，包括新干线高架桥、医院以及约40栋学校建筑物等。

智能修复房屋：希腊属于地震多发国家，据介绍，“智能修复房屋”的最大特色就是能够进行“自我保护和修复”。这种房屋里安装了多种传感设备，即便是对最轻微的震动也会有所察觉，并可借助屋内设备减少甚至抵消地震带来的震动。“智能修复房屋”采用的材料具有自动修复功能，一旦墙体在地震中出现裂缝，液态修补材料可以像胶水一样，粘住裂缝并迅速固化，从而防止房屋倒塌。