东日本大地震8周年 灾后重建的技术交流与实地考察

      2011年3月11日14时46分（北京时间13:46），日本东北部地区发生了里氏9.0级特大地震。强震之后，接踵而来的大海啸造成了更大的次生灾害。此次地震是日本140年来最大地震，强度超过了逾14万人死亡的1923年关东大地震。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。

 

（2011年3月11日东日本大地震（仙台））

        在东日本大地震灾后8周年之际，2019年1月20日-1月27日，在去年第一次成功举办该论坛以及参与人员均收获颇丰的基础上，同济大学土木工程学院15名研究生在薛松涛教授的带队下，再次来到日本宫城县仙台市东北大学，举办了“第二届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），同时顺利完成了“中日青少年科技交流计划”（樱花科技项目）。本次考察活动的主题是东日本大地震灾后重建的实地考察和建筑结构加固技术交流，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，从1996年开始与同济大学建立合作关系，至今已有20多年的合作基础。在3.11地震发生后，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

一、地震灾后重建和建筑结构加固技术等学术论坛

       为了促进中日双方抗震新技术、防灾的新理念，增进中日双方减隔震新技术交流，2019年1月20日-1月27日，“地震灾后重建和建筑结构加固技术交流学术论坛”在日本东北大学灾害科学国际研究所举行。

 

（参会人员合照）

       本次研究生国际学术论坛由同济大学土木工程学院和日本东北大学灾害科学国际研究所(IRIDeS)主办，由同济大学研究生国际合作培养项目资助。中日两方40余名师生主要就消能减震结构的抗震性能及设计方法进行深入、广泛、实地实例的研究生学术交流。

       本次论坛由五十子幸樹教授主持并发表了开幕致辞。

 

（五十子幸樹教授开幕致辞）

       本次论坛共22个报告，报告内容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、结构减震控制及监测、损伤图像识别、疲劳裂纹扩展等多个主题。其中，1月23日，日本山形大学三辻教授，日本东北工业大学船木教授分别做了有关地震中土压力相互作用以及考虑液体惯性的减震装置的专题汇报。同济大学的研究生以及日本大学的研究生也分别就各自在结构抗震减震方面目前所做的相关研究进行了汇报。

 

（三辻教授做汇报）

 

（船木教授做汇报）

 

（同济大学赵志鹏同学汇报）

 

（东北大学半澤同学汇报）

       日本是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。举办以两校土木工程学科研究生为主体的学术论坛，可以帮助我校研究生了解世界抗震防灾前沿的学科动态，对研究生优化知识结构、拓宽研究生的国际学术视野、交流学术思想、启迪研究智慧、提升学生的国际交流能力有十分重要的作用。在本次学术论坛的交流中，中日双方的思想相互碰撞，研究成果相互验证，为在场各位同学日后的研究工作提供了很多参考意见，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也取得了显著成效。

二、地震灾后重建现场的实地学习及专题研讨

       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对我方有深远意义，可为我校土木工程学科研究生提供一个高水平的学术平台。

       同济大学一行人于1月21日参观了NTT青叶通大楼、东北工业大学10号馆、东北大学工学环境馆，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。1月22日，同学们来到东北大学工学部建筑学科实验室，现场学习日本学生的操作过程以及模型的自由振动试验效果。1月24日，实地考察了南三陆、东松岛野蒜等地震重灾区震后恢复重建情况。

【第一站：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阻尼器的建筑。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惯容阻尼器的开发者之一，在五十子教授的带领下，我们到了大楼内的九楼参观了正在工作中的惯容阻尼器。参观过程中，五十子教授对该惯容阻尼器的工作原理和开发过程进行逐一讲解。

       我们发现该惯容阻尼器的连接方式和之前中国常见的不太一样。五十子老师解释说，该阻尼器的正常工作需要较大运动行程，而特殊定制钢塔的刚度可以比柱子小，所以该阻尼器连接到了两端特制的钢塔上，而非国内我们常见的连接到柱子。同时，五十子教授还介绍到该装置从概念到完全落成，一共花了5年。2008年，五十子教授团队提出了惯容器这个概念，即使用飞轮结构；第二年，他们将这个概念发展成足尺试验，以及投入生产和调试；然后，2010年，准备将这个惯容器安装在NTT大楼上并于2011年初完成试验和调试；但是，2011年3月11日，东日本大地震发生，导致安装停滞；2013年，随着大楼落成，惯容器也安装完成。

【第二站：东北工业大学八木山校区】

       参观完NTT青叶通大楼后，一行人在五十子教授的带领下，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。

       在现场，曹淼老师向大家演示实时监测仪自投入使用以来的记录数据，画面中显示了1层和8层的震级、估计地震位置以及地震波数据。

 

（地震实时监测系统）

【第三站：东北大学青叶山校区】

        在实地参观完东北工业大学后，五十子教授带领来到了第三站——东北大学青叶山校区。

        在东北大学工学环境馆，五十子教授向大家介绍了这栋大楼的隔震、减震措施。原来的工学环境馆在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了该建筑的隔震减震措施。

 

（工学环境馆隔震措施）

       参观完东北大学工学环境馆之后，中方学生和日方学生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）

【第四站：东北大学工学部建筑学科实验室】

       在1月22日下午，在五十子教授的带领下，同济大学学生一行人，来到东北大学工学部建筑学科实验室。

       从设备的安装到调试，从模型固定螺栓的装卸到传感器的安装和数据的采集，通过日本学生的全流程操作，我们现场观察学习了日本学生做实验的过程。虽然，现场出现了一些小状况，但是，日方师生钻研到底的精神，深深感动了我们。

       为了更直观地体验模型自由振动效果，在五十子教授的指导下，我们都尝试着去推动了3层的benchmark模型。

 

（东北大学实验室振动台及benchmark模型）

【第五站：东松岛市野蒜】

       此站，五十子教授带领一行人参观了野蒜火车站遗址。

       宫城县东松岛市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37km2。灾害导致的死亡人数1110人，失踪23人，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。

       震后8年来，在宫城县东松岛的野蒜地区，一切都在井然有序地重建恢复当中，附近的丘陵被铲平，建造起“野蒜丘住宅区”。这里几乎没有空地，崭新的住宅密密麻麻地排列着。住宅区有JR仙石线经过，还建造了超市和学校等场所，这里被称为“住宅复兴的象征”。

       据老师介绍，现在灾后已经在另外更合适的地方建立起了新的野蒜站，但是在海啸中被毁坏而已失去功能的旧车站依旧原地被保留下来，作为对这次灾难的纪念供人们参观和悼念。其中，五十子教授向同学们介绍了一段旧铁路。这是海啸侵袭后，野蒜站残留的一部分铁路，如今作为震后遗址的一部分。

 

（野蒜站遗址）

       接着进入展馆参观，展览馆入口处，可以看到野蒜延站售票机的灾后遗物。展馆内可以看到当时东日本大地震发生时浸水达3.7米。车站保存下来的时钟还停留在地震的一刻。 一行人在工作人员的帮助下，观看了一段约10min的纪念视频。最后一行人参观了日本大地震的纪念墓碑，为所有遇难者缅怀。

【第六站：南三陆 灾害预防中心遗址】

       离开野蒜，一行人来到了位于南三陆的灾害预防中心遗址，并参观了南三陆町的灾区重建。

       南三陆町因为溺湾地形容易受到海啸的影响。在2011年311日本东大地震中，辖区遭受海啸袭击，95% 建筑物遭受海啸摧毁，半数以上人口失踪或罹难。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。

       通过实地参观，可以看到，相比去年，重建工作有了很大的进展，从对比图中我们也能看到明显的变化，不过重建工程较大，现场工作仍然在进行中，同时，五十子教授向我们介绍了当地灾区前后的变化。

 

（2018年灾害预防中心遗址重建现场）

 

（2019年灾害预防中心遗址重建现场） 

三、人文观察体会|学生感悟

       陈实（2016级硕士研究生）：今年是我第二次来到日本仙台参加国际论坛，淡去了去年初来乍到的新鲜感，今年的论坛与考察依旧让我收获颇丰。今年日本的老师和同学们为我们安排了三层钢框架的自由振动试验，试验设备的安装调试全靠日本学生与我们一块动手完成，试验中日本学生的动手实践与解决难题的能力给我留下了深刻的印象。另外在南三陆町防灾对策厅遗址，比起去年我们见到了更多的施工机具，在建的新防波堤看起来也已初具雏形，亲眼目睹这种变化让我真切感受到了日本人民勇于直面灾难积极改变的奋斗精神，每一次攻坚克难的尝试与努力都会让我们愈加强大，我也更加深刻地体会到了作为一名土木工程师所需肩负的社会责任与使命。

       赵志鹏（2017级博士研究生）：非常感谢组织本次活动的各位老师和同学，让我有机会参与学习日本在土木工程抗震和减隔震领域取得的成果。通过此次参观学习，我直观地看到日本在大地震中遭遇到的重大灾害，也深深感受到建筑结构设计和控制技术的重要意义。在同中日学生学术讨论的过程中，大家不同的研究方向碰撞出的思维火花进一步启发了我日后的研究和学习。我希望在日后的科研和学习工作中，能够将这种精神运用起来，争取更多的机会投入到中日合作的研究中来，理论结合实践。

       王超（2017级硕士研究生）：本次的交流项目，使我对日本的文化以及科研发展都留下了深刻的印象，是一次很宝贵的学习经历。通过参观不同的建筑结构：安装惯容器的NTT公司大楼、隔震建筑等，第一次近距离的接触到自己所学习研究的内容在实际工程中的应用，使我对自己所从事的专业有了更加深刻的认识，对自己的未来也有了更进一步的规划。此外参观东北大学，与东北大学的学生进行学术交流，使我接触到了一些新的研究领域，学习到了很多新的知识，尤其是东北大学的教授以及学生们认真、细心、负责的科研态度给我留下了非常深刻的印象，扎实的专业基础功底令人赞叹，也是我需要学习的地方。

       薛智奇（2017级硕士研究生）：非常开心有此次交流学习的机会，这是我首次出国，刚到这边便对日本的人文文化和秩序所震撼。这次交流中，实地了解了首例安装惯容粘性制振系统的建筑等优秀的阻尼器应用实例，感受到了工程教育的研究成果应用于工程实践的重大科学意义。亲临311地震灾害重建现场，现场遭到破坏的照片给我留下很深的印象，更加认识到防灾减灾的重要性，也看到了灾后重建所迸发的生机，无数坚强的人们努力的痕迹。

       康建飞（2018级硕士研究生）：在东北大学的交流活动过程中，实地参观诸多隔振减震的建筑。非常钦佩日本在建造大楼时就能考虑到其教育意义，合理的安装布局便于学生或来访者进行参观学习，同时实时监测装置的各类性能，确保装置的有用性和有效性。这次交流学习过程中，参观了很多地震后的建筑破坏情况，在东北大学中，看到了两栋实际楼房隔震与非隔震的差别，实际感受了地震后的隔震建筑的优势之大。当然通过与日本老师和学生的交流，让我了解到了最新的前沿课题，学习了很多新的知识，十分感谢这次论坛给予的参与机会。

四、小结

       灾难固然可怕，给国家和社会带来的伤痛也是巨大的，但它终将化为动力，推动人类在废墟之上寻求进步阶梯。

       震后8周年，人们从过去的经验教训中不断总结前行。与去年相比，这次我们走进了东北大学工学部建筑学科实验室，与日方师生共同完成隔震结构的自由振动试验；在地震灾后重建和建筑结构加固技术等学术论坛上，两国师生交流防灾减灾领域内的新技术；在南三陆震后现场，新的施工机具已架立，新防波堤已初具雏形，恢复重建的工作一直在进行……

       自然很残酷，日本人民面对灾难和重建家园过程中体现出的顽强精神以及在试验中日本学生展现出的一丝不苟、严谨的态度都令我们十分钦佩，也让我们更深切地感受到了作为一名土木工程师身上所肩负的责任和使命。

       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。

       希望此次为期8天的学术交流和实地考察，不仅是中日双方思想的共鸣与碰撞，学术的研讨与分享，更是让中日两国学生从中深刻体会到严谨的科研态度和执着的钻研精神，成为每一位学生研究生涯的宝贵财富。同时，此次学术论坛极大地促进了两国青年之间的合作和互相了解，增进了两国友好情谊。

                                                          

（2018级硕士研究生曾璟琳 撰稿编辑）