设计秘密，建筑如何与地震抗争

坐在中银大厦的会议室内，日建设计(Nikken Sekkei)上海董事长、一级建筑师陆钟骁先生指着窗外说，陆家嘴地区中的花旗大厦等七座超高层建筑物都是自己参与设计的。早在2004年，日建设计完成了全球最大的地震研究装置“E-Defense”，它属于兵库耐震工学研究所，可模拟出八级、九级地震，在这个地震台上可建造一栋实际的六层楼建筑，来研究真正地震对于混凝土结构的影响是如何造成的。一个月前，日建设计在公司内部出版了一份“New Horizons in Structural Design”，详细地总结了其在抗震结构与免震结构设计领域所拥有的傲人成绩：对于长周期地震自行开发的设计软件，如何规划出最适合某一建筑的抗震等级，提供最佳减震结构和免震结构方案，采用有效吸收地震能量的系统……这些信息都将帮助我们深入了解最新的建筑抗震技术以及更多的成功经验。



《21世纪》：您对于日本的建筑物抗地震规范有哪些了解？

陆钟骁：日本和中国是一样的，每经过一次重大的地震灾害，有关地震的规范是在不停更新的。日本现有的抗震规范是在1981年更新的，当时的仙台地震出现了房屋倒塌等问题后，对于巨大地震的建筑抗倒坏规范提高了一个等级，五百年一遇的地震(即五十年中地震发生概率是10%)后，建筑物不能对人生命造成威胁，这也将整个建设标准提高了一个档次。而阪神大地震中的建筑物倒塌情况在调查后发现，这些建筑物正是在这新规范出台前所建造的。所以说，任何一个国家的地震规范都是根据它所受到地震灾害慢慢进展的。这是一个相对的过程，而不可能对标准一下提得很高，否则对经济性有影响，无为的浪费投资，比如，水泥和钢筋用得过多对于环境是有害的。地震还分地域性的问题，四川发生了这次大地震，但上海究竟要不要把地震等级提高到这个程度？我认为，完全没有这个必要，你的城市并非位于地震的断层上面。在这方面，上海建筑物抗震标准是日本的三分之一到四分之一，这就够了。

《21世纪》：在结构设计中，建筑物实现抗震现在主要有哪些类型？

陆钟骁：第一类是抗震设计，即抵抗地震，是硬性的，中国现在主要做这类设计，比如用斜撑来抵抗。

第二类是制震，即怎么来巧妙地制服地震，在超高层建筑上运用较多，比如我们在名古屋做的一栋超高层，首先计算出建筑结构上最薄弱的三个点(8层、27层和44层)，并在此设置油压装置，这些节点在地震来临时是可运动的，把地震力吸收掉，以避免建筑主体遭受破坏，在顶层安排了制震装置，这个重量确保与地震波反方向运动、保持建筑物的平衡点；低层裙房与主楼的连接部位上则以水平方向的油压装置来吸收地震引起的变形，否则两者可能在地震中互相撞击。在应力点上还运用软钢，让破坏力只可能断裂或者扭曲这些装置，震后它们是可替换的，这样就可保存主体结构。

第三类是免震，即如何免除地震加速度，通过弹簧或是减震橡皮把建筑托起，避免地震的影响。在日本已很普及，把历史保护建筑支起来，在其地基下面装上免震装置(Isolation layer)，例如，我们曾和安藤忠雄合作将明治时期老建筑上野国立图书馆做加固改建。

《21世纪》：能否请您举几个最新完成免震装置设计的案例？

陆钟骁：我们公司也做了很多赋予老建筑以新的生命力的个案，把造型设计与新的耐震加固设计结合在一起。最近，我们正在修复京都的东本愿寺，它是受到中国唐代影响最大的日本寺庙，首次尝试把全木结构的古建筑基座全部抬起，在底部加设免震结构，是近三千平方米的工程。免震层做在建筑底部已很普遍，但低层建筑受地震因素影响较小，因此主要是高层的软弱部分，东京的汐留住友大厦综合了办公与酒店的两部分，我们利用该建筑办公、酒店综合使用特点，在超高层部分首次采用中间层免震结构，大地震时建筑物晃动程度可以降低50%，并在高空部分彻底实现25m×12m柱距和眺望窗，共享开放中庭的长腿柱和节点部位，全部用钢花玻璃制成，共享中庭部分的玻璃幕墙可以达到很高的透明度。最近，在名古屋刚落成的螺旋形大厦“Mode Gakuen Spiral Towers”是一所大学，圆柱形建筑主体被称为Inner truss tube，外周架构是三维扭曲的三片“Wing”，这样对于免震设计的要求就更复杂了。

《21世纪》：对于这次四川灾后重建，您是否有参与的计划？

陆钟骁：我还没有直接的联系，其实，还有很多其他地方需要帮助。在这次地震前，我已被朋友邀请参与在云南捐造20多所小学的计划，当时一起讨论的更多问题是有关安全、学校空间、色彩、零耗能的研究，包括怎么利用自然光、以最少的能源把学校建立起来，并且山区的孩子们同样有权利感受对于美的空间的认识，现在已完成了两个学校的选址，第一个学校可能是寄宿或局部寄宿结合的中心小学。