一文讲清楚日本房屋的抗震标准

文摘   其他   2024-01-18 21:03   日本  


阅读指南:全文3500字左右,阅读需要12分钟左右,看完此文你会了解日本房屋的抗震标准,以及为什么能登地震还有房子倒坏,还有买日本的房子要怎么看抗震性能。

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今年元旦,新年的第一天日本就发生了地震,震源位于能登半岛。这次地震的影响很大,截止今天1月16号仍然有几万人在避难。地震造成了200多人死亡,400多间房屋全坏,6千多房屋损坏。很多人会说,日本房子抗震标准不是很严吗,怎么还这么多房子倒塌,还有数百人死亡呢?今天我们就来聊一聊日本房屋的抗震。

说到地震,首先我们对于日本地震强度的认识有很大的误解。这次地震报道一出来,媒体写的都是发生了6弱的地震。很多人看到这个6弱,就按字面意思理解为弱弱的6级地震。其实这是完全错误的理解。

我们一般所说的几级地震,是里氏地震等级。里氏地震等级的定义见下图。简单来讲,里氏地震等级只表示震源释放能量的大小,和体感震动大小关系不大。里氏震级是非常过时的一种地震大小的表示方法,已经被各国地震局抛弃。

里氏地震等级的缺点在于,同一个地震,释放能量是固定的,那么里氏地震等级是一定的。但是离震源距离不一样,人们感受到的震动强度也是不一样,对建筑物的破坏程度也是不一样的。因此里氏震级没法准确的反应对人,对建筑物的影响有多大。试问,6级地震就比5级地震,震感强烈吗?5级地震震源处肯定比6级地震1000公里以外的地方震动强烈。所以简单的记住一点,里氏震级只表示震源能量释放的大小。

日本最常使用的地震等级叫地震烈度,简称震度,定义见下图。震度描述的是具体的某个地点摇晃的剧烈程度。所以同一次地震,因为距离震源的远近不同,每个地方所感受到的震动剧烈程度是不一样的。

能登半岛这次地震的震度图如下。这次地震的本震达到里氏7.6级,摇晃最剧烈的地方达到震度7。后续还发生了无数次的余震,里氏4-6级不等。从下面视频能看出,震中的摇晃程度有多剧烈。

日本是地震频发的国家,经历过无数次的地震,倒坏了无数的房屋,在建筑法规上很早就引入了抗震的标准。最早在1950年实施的耐震基准法,现在被称为旧耐震,1981年6月1号以后实施了新的耐震基准,称为新耐震。另外在2000以后,专门针对木造建筑新增了一些规定,称为2000年基准。

旧耐震基准是怎样规定的?它提出了将“相当于建筑物自重20%的地震力”作为容许应力,进行建筑构造的设计计算。相当于承受10年一度的,震度为5的中等规模地震,建筑物不倒。而对于震度超过5的地震没有作出规定,而且承受了承受了震度5的地震,只要求不倒,建筑物可能有很大程度的损伤。

1978年的宫城县冲大地震,里氏7.4级,震度5,仍然有大量建筑物倒坏,吸取这次的教训,1981年6月实施了新的耐震基准法,新的耐震基准规定了,中等规模地震只能有轻微的裂纹损伤,大规模地震,震度6强-7的情况下建筑物不倒坏不崩坏。在旧耐震基准的承受“相当于建筑物自重20%的地震力”的设计基准上,提出了二次设计的要求,要求能承受“相当于建筑物自重100%的地震力”而不倒坏崩塌。

在2000年,针对木造建筑(主要是一户建)地基不牢带来的损坏,以及梁柱节点的强度提出了新的要求。对于基础和地耐力规定必须进行地盘调查,梁柱节点必须配置金属的结合部件,并且要求耐力壁的配置要平衡。

日本规定的震度一共10档,包含了「震度0」「震度1」「震度2」「震度3」「震度4」「震度5弱」「震度5強」「震度6弱」「震度6強」「震度7」,最大震度也就是7,而新耐震法要求震度7不倒,说明已经是封顶了。无论多大规模的地震,房子都不能倒塌。

有史上最严标准,为什么能登房子还会倒?其实原因很简单,从下图倒坏的房屋就能看出,这些基本上都是很老旧的木造房屋,也就是它们绝大多数没能满足新耐震法,是旧耐震基准的房子。

日本老旧的房子不能更新或者补强,已经称为一个社会话题。为什么不建新的或者补强呢?因为日本是高龄少子化的社会,这些乡村老旧的房子根本没有年轻人来住,年轻人本来就少,大多数又去大城市生活,留在老家守着祖屋的年轻人凤毛麟角。守着老屋的大多数都是老人,老人没能力也没动力去翻新或者补强这些老房子。所以造成现在地震还会有房子倒塌。

另外有少数房屋,虽然是新耐震标准,但还是倒塌了。这里涉及到一个问题,那就是新耐震标准的设计依据,其实是抵御一次震度7度地震而不倒,而这次能登地震,本震之后接连有无数次的余震。震度7度本震没倒,但是可能已经严重受损或者倾斜,这当然是满足标准的,因为房子没倒塌就可能挽救生命,符合标准设计的初衷。但是在接下来的余震之中可能就倒塌了。

也有极少数新耐震的房子本震之中就倒塌了,这涉及到房屋的经年裂化问题,抑或叠加了多次地震对房屋的累积损伤。即使房子新盖的时候,满足新耐震标准,但是随着房龄的累积,结构强度因为裂化缓慢降低,加之经年多次地震的损伤慢慢累积,可能就导致房子在这个时间点耐震性能已经降到新耐震标准之下。因此可以看出,新耐震标准,仍然是一种最低的要求,低于标准是不可行的一种状态,等于是划定的一根红线。将将落在红线上的房子其实仍然是危险的,没有余量或者余量太小,长年累月就可能掉到红线之下。

因此在2000年同时也实施了新的「住宅品质确保促进等相关法律(品确法)」,规定了简单易懂的耐震等级。耐震等级1是满足新耐震法的要求,耐震等级2是拥有新耐震法的1.25倍性能,能承受“相当于建筑物自重125%的地震力”而不倒坏崩塌;耐震等级3是拥有新耐震法的1.5倍性能。耐震等级3的房子,就不是大规模地震不倒了,而是经历几次大地震也不倒不坏。

新的性能等级表示下,耐震等级3的房子,在熊本大地震,接连两次震度7度地震中,近88%没有任何损伤,12.5%有轻微的损伤,没有一栋耐震等级3的房子倒塌。

随着技术的进步,地震中不倒已经不是目标,建筑物不坏,室内物品不倒,生活基本上不受影响才是新的目标。上述标准都是规定了能够耐住地震的摇晃,不倒塌或者不损坏。实际上这些国家标准都只是最低标准,建筑商早已走在前面。新技术包括制震和免震。

制震技术利用阻尼装置,吸收地震的摇晃,降低建筑物的变形。

免震技术采用隔震橡胶,极大的减少传导到建筑物上的摇晃。采用免震技术的房子,基本上室内的物品都不会倒塌,地震过后不需要收拾散落的物品。

免震技术对一些特殊机构非常重要,比如医院。下图的医院位于能登半岛,经历了震度6的地震,药架上的物品没有一个散落,完全不需要收拾。震后有大量的外伤人员送进来,需要进行手术。在数以千计的余震中,外伤手术完全不受影响。妇产科也照常接生。

现在日本新建的塔楼(高度超过20层的大楼)基本上都是免震结构,同时也会采取制震装置。地震中楼里只会感到慢悠悠的晃动,基本上不会看到东西散落一地的景象。

新筑的一户建很多也会采用免震或者制震的结构。有耐震等级2以上的话就不用担心地震损坏。日本现在新房子有一个叫做“长期优良住宅”的认证。长期优良住宅必须耐震等级2以上才能取得,另外在节能,省维护,耐久性上都有很严苛的标准。基本上买新的房子,认准有“长期优良住宅”的房子就没问题。长期优良住宅在税务上也有优惠措施。笔者在日本的房子就是长期优良住宅,耐震等级3级,这次能登半岛的地震,笔者震感明显,大概有持续1分钟的摇晃。笔者没有采取任何措施,房子连响都没响一声。

在日本如果买二手房,那就要认准是新耐震法的房子。因为旧耐震法房子房龄也老,贷款也会更加严苛,耐震补强认定还得花费许多。另外新耐震法实施是1981年6月1日,那1981年6月2日建成的房子是不是满足新耐震法呢?答案是否定的。因为6月2号竣工的房子,建筑确认(也就是建筑审批)肯定是6月1号以前,那时还是旧耐震标准。因此确认是不是新耐震法,看的是建筑确认的时间,建筑确认在6月1号以后取得的,就是新耐震法。房子施工时间还得半年以上,所以1981-1982年左右竣工的房子,要特别留意建筑确认取得时间。1983年以后竣工的房子基本上都是新耐震法了。

虽然人类技术很先进了,可以抵御地震不倒不坏,但是对自然仍然要有敬畏之心,毕竟房子再结实也抵御不了海啸。地震后的海啸把整个房子卷走的事情也有发生。但愿天灾少一点,受灾民众早日恢复正常生活。

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