东日本大地震7周年 灾后重建的技术交流与实地考察

       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14名研究生在薛松涛教授的带队下，来到日本宫城县仙台市，举办了“地震灾后重建和建筑结构加固技术交流学术论坛”（同济大学研究生国际学术论坛项目），同时顺利完成“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。

 

 

（宫城县宫城郡七滨町，2011年4月6日，图源：维基百科）

 

       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，在3.11地震发生后，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。

01地震灾后重建和建筑结构加固技术交流学术论坛

       为了就消能减震结构的抗震性能及设计方法进行深入、广泛的交流，促进中日双方抗震新技术、防灾新理念的合作，2月21日-28日，“地震灾后重建和建筑结构加固技术交流学术论坛”教授讲座与研究生报告在日本东北大学灾害科学国际研究所举行。

 

（参会人员合照）

 

       本次学术论坛由同济大学土木工程学院、日本东北大学灾害科学国际研究所共同举办。来自中日双方40余名师生齐聚一堂，交流讨论消能减震结构的抗震性能及设计方法。本次论坛由薛松涛教授主持，五十子幸樹教授发表了开幕致辞。

 

（五十子幸樹教授开幕致辞）

 

       本次学术论坛分为两大部分。1：双方学术研究报告交流。2：实地专题研讨，即灾后重建现场和结构加固现场由主持人进行报告并讨论。

       本次论坛共23个报告，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。其中，2月23日，日本东北大学五十子幸樹教授，日本东北工业大学船木尚己教授，日本山形大学三辻和弥教授，同济大学谢丽宇博士、张瑞甫博士做了专题汇报。

 

（三辻和弥教授做汇报）

 

（同济大学学生张昕宇做汇报）

 

 

（日本东北大学学生佐佐木裕一做汇报）

 

       本次学术论坛在推动和促进基于消能减震结构的抗震性能及设计方法研究、中日双方抗震新技术、防灾新理念的交流等方面取得了明显的成效，特别是在3.11东日本近太平洋大地震后，实地考察日本东北仙台地震灾后重建有深远意义。

02地震灾后重建现场的实地学习

      作为全世界地震发生最为频繁的地区之一，日本在消能减震技术的开发和应用起步最早，其结构抗震防灾方面的研究水平世界领先。

      同济大学一行人于2月22日参观了东北工业大学10号馆、东北大学人间?环境系隔振大楼、NTT青叶通大楼，并通过小组学习的方式研究讨论了日本东北地区结构抗震技术的最新应用情况。2月24日-25日，实地考察南三陆、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

 

       活动的第一站，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10号馆。

       在311地震时，该馆一楼的油阻尼器发生破坏，三楼和四楼的油阻尼器严重漏油。油阻尼器破坏现象是世界首例。薛教授针对这一问题也在国内外专业期刊上发表了相关研究论文。而通过震后调查证实，由于油阻尼器的破坏使结构的主体部分在地震中得以保护。震后恢复中，一楼损坏的油阻尼器现已全部替换为锡芯隔震支座，三、四楼的油阻尼也在重新灌油后安装到建筑相应位置。

       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

       在实地参观完东北工业大学后，薛教授带领大家赶往第二站——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樹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。

 

 

（五十子教授讲解大楼外墙隔震措施）

 

       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。

 

 

（隔震实验楼外观）

 

第三站：NTT青叶通大楼

       结束了在东北大学青叶山校区的参观后，一行人稍作休息，紧接着又来到了日本电话电报公司（NTT）青叶通大楼进行参观学习。

       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。

 

 

（NNT大楼内的惯容阻尼器）

 

       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。

       以下Q&A，发生在学生和五十子教授之间

 

那么，地震之后有海啸发生，是当地人民的常识么？

       一般沿海地区有大型地震发生后，大概率会有海啸发生。而从地震发生距离海啸发生，大概会有45min的时间，大家可以利用这段时间逃生，这是很重要的一条需要普及的基本认识。

 

但在视频里，很多的居民还是想回家里一趟。

        是的。他们想回去带走他们的家犬、财物等。因此，有这些想法去付诸实践的居民最后都失去了自己的生命。所以，在地震来临的时候，我们应该立即疏散，不能再顾及其他的人和物，先把自己照顾好避免受到灾害的侵袭。

 

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人失踪，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。

 

 

（公园内“愿世界和平”纪念碑）

 

       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。

 

 

（公园山顶，地震前后周围环境对比图）

 

以下Q&A，发生在学生和五十子教授之间

       河道离海岸线已经很远了，但是仍然看到大面积的建筑被摧毁了，这是为什么呢？

       海啸大概可以行走10英里，甚至更多。所以，会有大面积区域受到灾害破坏。所以大家在得到地震消息之后，就会拼命离开海岸线。

 

311地震后，有关学者是否建议，为了抵抗海啸并减小海啸带来的破坏，建筑规范宜采用混凝土结构，来替代木结构？

       事实上，建筑设计规范并没有被修正。但是，确实有做一项措施来防御海啸，就是提高堤防的高度。这个，你们将会在下一个地点，南三陆，看到这一个措施的实际应用。他们将堤防的高度，比实际地平线，提高了20米。

 

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。

 

 

（防灾对策厅遗址献花台）

 

       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。

 

03人文观察体会 | 学生感悟

陈杉杉

       这次国际会议，各位老师和学生的汇报让我受益良多，尤其是日本同学的严谨认真让我印象深刻。例如每位日本学生在汇报前，都会为每位老师和学生提供了一份纸质PPT，以方便理解演讲内容，这样的细致认真令人感动。

郭雪媛

       这次来访我们感受到了东北大学各位老师和学生的热情欢迎。每天的参观和交流项目也让我们印象深刻，尤其是在东北工业大学参观的全世界第一例地震中阻尼器发生损坏的结构，对我们防灾工程的学生来说极具吸引力

仝运佳

       这是我首次走出国门，我非常激动，以至于对仙台的人文文化、抗震技术有着浓厚的兴趣。进入仙台城区，给人的最深刻的印象就是两个字——干净。道路两边干净整洁，空气里都仿佛弥漫着淡淡的清香。仙台人民的高度自律而文明，有礼貌、做事有序给我留下了深刻印象。

班鑫磊

       在本次活动中感触最深的是日本在工程教育领域的研究成果能够有效转换为工程实践成果，从而服务于社会建设。如何将成果从抽象的理论表达转化为具体的工程应用，这对于我们今后的研究给予了很多启示。

张昕宇

       311大地震后的受灾情况给我留下了深刻的印象，特别是在野蒜纪念馆里看到的影像资料和灾后建筑，让我感受到了自然的残酷和日本人民面对灾难和重建中体现出的顽强的精神。同时，我也深刻感受到了作为一名土木工程师的责任。

04小结

       灾难是人类文明能够进步的动力，伤痕虽然很深，但终归会被点点滴滴的努力抚平。

       震后7周年，日和山公园边近海的重建工作还在继续，南三陆的防浪堤也在加高，矗立的灾害指挥中心向前来访学的世界各地学生、工程师讲述着灾害预警人员的英雄事迹。 

       感谢同济大学研究生院，感谢同济大学研究生国际学术论坛项目，感谢日本科技振兴机构（JST），感谢樱花科技项目，更要郑重感谢，同济大学带队老师薛松涛教授，日本东北大学五十子幸樹教授。

       正如此行学生李大伟所说的，“我们在这个过程所聆听的，思考的都终将会转变为我们的力量”。希望此次为期8天的学术交流和实地考察，不仅能够帮助同济大学学生实地考察311大地震灾后重建，更能使双方学生深刻体会到了作为一名土木工程师以及研究者所肩负的使命。希望此次活动能够促进两国青年之间的合作和互相了解，增进两国友好情谊