东日本大地震7周年—灾后重建的技术交流与实地考察总结报告
时间：2018-03-08
东日本大地震7周年 | 灾后重建的技术交流与实地考察总结报告
一、前言
围绕“东日本大地震7周年灾后重建的实地考察和建筑结构加固技术交流”这一主题，2018年2月21日-28日，同济大学土木工程学院10名研究生在薛松涛教授的带队下，来到日本宫城县仙台市，顺利完成中日青少年科技交流计划（“樱花科技项目”）。
东日本大地震，即2011年3月11日14:46（北京时间13:46）在靠近日本东北地区太平洋近海发生的里氏9.0级地震，是有记录以来日本发生规模最大的地震。伴随该地震而来的海啸与余震，引发了大规模次生灾害。其中，日本东北部的宫城县受灾最为严重，仅宫城一个县死亡及失踪人数便接近11,000，超过阪神大地震的伤亡人数总和。本次考察活动主要在宫城县境内进行。
本次活动的合作单位，日本东北大学，位于日本东北地区的仙台市，这是日本也是地震多发地区，东北大学在结构制振领域的研究特别先进，全日本第一栋隔震结构（1985）就是建造在东北大学的校园里。在3.11地震发生后，日本东北大学整合校内资源成立了东北大学灾害科学国际研究所，通过国际合作研究推进自然灾害科学的最新研究。在东日本大震灾经验和教训的基础上，希望建立能够减轻地震灾害的实践防灾学。东北大学灾害科学国际研究所的五十子幸树教授等研究人员参加灾后重建的诸多工作，收集了大量结构抗震相关的第一手资料。
二、地震灾后重建现场的实地学习
日本是全世界地震发生最为频繁的地区之一，在消能减震技术的开发和应用起步最早，在结构抗震防灾方面的研究水平世界领先。为了实地考察结构抗震防灾的相关技术，同济大学一行人于先后参观了东北工业大学5号馆和10号馆、东北大学人间•环境系隔振大楼、NTT青叶通大楼，学习东北地区最新运用于实际的结构抗震技术；实地考察松岛、南三陆、石卷、东松岛野蒜等地震重灾区震后恢复重建情况。
第一站：东北工业大学八木山校区
一行人在带队人薛松涛教授的带领下，参观了东北工业大学八木山校区的5号馆与10号馆。并介绍了5号馆建成至今40年的加固历史。该馆在经历1978年宫城地震后，于1979年在建筑外墙面布置了斜撑，是世界上最早加固的建筑之一。311大地震后，第2层和第3层的斜撑发生面外屈曲破坏，而不是在通常认为最容易发生破坏的位移最大的顶层（该馆地上共5层）。调查后发现由于房间功能要求，三层隔墙少，楼板跨度大，楼层同一平面内刚度分布不均匀，易产生扭转变形，因此这两层的斜撑在大地震时发生了面外屈曲破坏。
10号馆，在311大地震时，该馆一楼的油阻尼器由于行程受限发生破坏，三楼和四楼的油阻尼器支撑发生严重漏油，是世界上第一座油阻尼器发生破坏的建筑。震后，一楼油阻尼器的破坏结果证实了，阻尼器破坏可以在地震中保护建筑，损坏的油阻尼支撑现已全部由锡芯隔震支座替换，三、四楼的油阻尼支撑也重新灌油后安装到建筑相应位置。此外，该馆自建成起，便在薛教授的牵头下布置了地震实时检测系统。这也是健康监测技术在日本东北地区建筑物上的首次应用。
第二站：东北大学青叶山校区
在人间•环境系大楼一楼报告厅，灾害科学国际研究所的五十子幸树教授给大家带来一场内容丰富的学术报告，介绍了一种新型调谐粘滞质量阻尼器的原理及其实际应用。该阻尼器由一般质量调谐阻尼器改进而来，通过一个旋转惯容器大大减小了普通质量调谐阻尼器所需的质量，使其得以方便地应用于结构抗震。
报告结束后，大家跟随五十子教授的脚步，来到了人间•环境系大楼出口处。在这里，五十子教授向大家介绍了这栋大楼的隔震、减震措施。原来的人间•环境系大楼在2011年3月份东日本大地震中受到严重破坏，无法继续使用，遂在原址上重新修建了一栋新楼。为了让大家对隔震技术有一个直观的认识，五十子教授带领大家前往该大楼的隔震层参观该建筑的隔震减震措施。
参观完东北大学人间•环境系隔振大楼之后，中方学生和日方学生在薛教授和五十子教授的带领下，又参观了东北大学青葉山校区隔振实验楼。东北大学的隔振实验楼由薛教授的导师，和泉正哲先生主持建造于1986年。该隔振实验楼由两栋上部结构完全相同的装配式结构组成，与参照建筑相比，隔震建筑的底部安装了隔震装置。该建筑也是世界上第一栋安装隔震装置的建筑。311大地震来临时，左侧无隔震措施建筑窗口处出现了裂缝，而右侧的隔震建筑完好无损，这清晰地验证了隔震措施的效果。
第三站：NTT青叶通大楼
NTT青叶通大楼是世界上第一个安装惯容粘性制振系统的建筑。该建筑采用混合减震系统，1到4层安装了粘滞阻尼器，5到14层的纵向安装了调谐粘性质量阻尼器(TVMD)，横向安装了粘性阻尼器，其中TVMD安装了18组，共36个惯容器。每个惯容器的实际质量是560千克，表观质量可以达到5400000千克，放大系数高达9643。
东北大学五十子教授正是该制振系统的开发者之一，在五十子教授和薛教授的带领下，我们参观了该制振系统。五十子教授耐心为我们讲解了该制振系统的工作原理和开发过程。
第四站：东松岛市野蒜
在311大地震复兴公园门前，五十子教授向同学们介绍，野蒜靠近日本三景之一松岛，这里的野蒜站是前往奥松岛和野蒜海岸的大门，在东日本大地震引发的海啸中，野蒜遭受到了毁灭性打击。
地震发生后，野蒜北侧最高海浪10.35米，海啸侵袭面积37平方千米（约占松岛市全体面积的101.86平方千米的36%）。灾害导致的东松岛市死亡人数1110人，失踪23人，毁坏住宅5518栋（冲走1268栋，全坏4250栋），另有大规模破坏建筑3058栋，半坏2501栋，一部分损坏3504栋，累计破坏建筑14581栋。震后，设置了避难所91处，容纳避难者15185人。
随后观看了纪念馆内一段2011年日本东大地震与海啸的纪录片，内容关于大地震的基本数据，相关影像记录与采访影像。
第五站：石卷市日和山公园
宫城县石卷市是遭受海啸破坏最严重的地方之一，3256人在地震海啸中死亡，448失踪，是死亡人数最多的市级自治体。
日和山公园是灾难发生时重要的避难所，这个避难所因为地势很高，海啸发生的时候挽救了很多人的生命。
从公园内的山上眺望被海啸冲毁的沿岸低地，海岸线上已经布设了高高的防浪堤。其实，在海啸来临前，也有防浪堤，只不过实际发生的海啸高度远高于海墙高度。沿海岸线往内陆看，零星的工厂已经重新开工。
第六站：南三陆防灾对策厅遗址
离开日和山公园，一行人来到了位于南三陆的防灾对策厅遗址，并参观了南三陆町的灾区重建。可以看到，现场仍然在进行施工，大堤还未修完，新桥已经建起。
因为溺湾地形的原因，在311大地震中，南三陆町95%建筑物遭受海啸摧毁，半数以上人口失踪或罹难。
面对防灾对策厅遗址，五十子教授向学生们介绍，在南三陆町，3层建筑南三陆町防灾对策厅舍被完全淹没，职员42人身亡。其中，一位女性工作人员，为了向人们传递海啸实时讯息，直到最后一刻仍坚守岗位。
南三陆实测的海啸高度20米，比当地大部分建筑都高。因此，在灾后复兴工程中，南三陆进行了标志性复兴工程“高台转移”。“高台转移”在日本历史上曾有过先例，但均不如这次所涉及的范围大。在本次海啸重灾区的东北三县(福岛，岩手，宫城)，有半数市町村决定要进行高台转移。
三、总结
在五十子教授和薛松涛教授的联合主持下，举行了项目总结报告，报告内同涵盖了地震和震害调查与分析、结构地震反应、结构抗震设计、结构减震控制等多个主题。日本山形大学MITSUJI Kazuya教授进行了题为“基于地震中的一栋基础隔震建筑以及土压力的实测数据的分析”的发表，日本东北工业大学FUNAKI Naoki教授进行了题为“使用具有惯性质量效应的液体阻尼器的建筑振动控制的振动响应特性”的发表。报告的最后，五十子教授给来自同济大学的10位同学颁发樱花科技计划交流证书。
感谢日本国立研究开发法人科学技术振兴机构（JST）的资助，以及东北大学的五十子教授及其科研团队等对此次樱花计划的精心准备和热情招待。同时也期待同济大学土木工程学院和日本东北大学之间会有更密切的长期合作。
