日本被公認為世界第一抗震強國，除了建築技術和法律，我們有很多要學習！
6月18日上午7點58分（北京時間6時58分）左右，日本大阪府北部地區發生6.1級地震，大阪府、奈良縣、京都府等地區震感強烈。
截至目前，地震導致大阪府3人死亡，其中包括兩名80多歲老人，另外一名是小學4年級女童三宅璃奈（9歲），在上學途中被倒塌的學校游泳池外牆壓住身亡。
而包括三重、滋賀、京都、兵庫等在內，已經至少有259人受傷。
一時之間，有17萬戶家庭停電，各大商業設施臨時休業。
當地交通也陷入癱瘓。關西各鐵路公司全線暫停運行，車站內擠滿了上學上班的人群，月台像會場一樣熱鬧。
一時半會沒辦法恢復正常通行，有人忙著排隊等候改簽車票，
或是離開停運的電車，排隊步行回站台。
這次地震帶來的破壞是顯而易見的：大阪府茨木市的阪急茨木市站里，掉落在站台上的電子顯示屏。
大阪府攝津市一居民家中破碎的餐具。
大阪府高槻市一居民家中的震後場景。
新大阪站內書店裡滿地凌亂的書本。
大阪府箕面市的幼兒園地面出現地裂。
日本位於亞歐板塊與太平洋板塊碰撞擠壓的交界地帶，地殼運動活躍，大震小震不斷。由於頻繁經歷地震，日本人相對來說更顯淡定，預防應對措施也更為充分。
預測地震可能嗎？
很久以來，網路上流傳著這樣一個傳說：著名地質學家李四光曾經預測我國四大地震區域，其中京津唐（唐山）、四川和青藏高原（汶川、玉樹）、台灣及福建沿海（台灣）都已經應驗了，下一個就是XX。然而這個「XX」有各種不同的版本，讓不少人覺得自己的家鄉就是下一個災區，引起相當廣泛的恐慌。
事實上，這只是個以訛傳訛的說法，李四光先生從來沒有做過所謂「四大地震區域」這樣的判斷。
對「四大地震區域」的普遍關注，反映了人們內心的一個疑問——「地震到底能不能預測」。
首先我們必須明白，地震預測分為短期預測和中長期預測。
中長期預測的內容，是某地未來幾十年甚至上百年發生大地震的概率，並不能明確告知具體日期和震級。像前面說到李四光先生雖然沒有預測過「四大地震區域」，但作為地質學家，他確實預測了很多未來可能發生地震的地方，這就是中長期預測。
▲我國著名地質學家李四光先生
現在地震部門關於中長期預測的一項重要任務叫活斷層探測，因為活斷層的「活」與活火山的「活」類似，這是有可能發生錯動而引發大地震的斷層。火山在地表上，肉眼可查。但是斷層位於地下幾公里至幾十公里深處，現在全球範圍內人類的鑽探深度極限是十幾公里，活斷層探測的難度可想而知，而且地震具體什麼時候發生、在哪裡發生都很難準確預測。
目前的中長期地震預測，在很大程度上要藉助於歷史上的地震記錄。發生過大地震的地方肯定有斷層。中華文明因歷史悠久，地震記錄是全世界時間最長的。在此基礎上，再輔以大範圍的活斷層探測和地球物理場的監測，可以在一定程度上估計某地在未來可能發生的最大地震的概率。這樣的地震預測是有科學依據的，中長期預測的結果也是對建築物進行抗震設防的重要依據。
然而與中長期預測相比，普通民眾更加關心的是地震的短期預測，即提前明確通知發生地震的大小、時間和地點。
例如，海城地震（1975年2月）曾被成功預測，這是世界上唯一一例成功通過地震預報大量減少地震人員傷亡的案例。
但海城地震成功的短期預測，有著特殊背景，它主要是通過500多次前震判斷出未來會發生大地震。然而全球90%的破壞性地震沒有明顯的前震。所以，海城地震成功預報是極其偶然的事情。
地震前兆是地震短期預報的一種常用方法。人們經常把動物行為突變、天氣異常等現象視為地震前兆，但實際上它們跟地震之間並不一定有必然聯繫。
1995年日本阪神地震之後，大阪市立大學教授弘原海清不知道從哪裡搜集了1519例地震前兆，還出了一本書叫《前兆證言1519》。
他認為，在大地震發生前，出於某種原因可能會影響到一些物質，引起動物焦慮、收音機信號不穩定等等。但是人們沒有把握住大自然發出的警告。
但是，他無法用科學證明地震和這些前兆之間有確切的因果聯繫。平時動物生氣也會焦慮，水溫異常或者受污染嚴重也會使魚顯得異常，很難判斷這些現象跟地震是否有必然聯繫。
至於想通過已經發生地震的地點來預測尚未發生的地震，同樣是天方夜譚。
2012年，在一次地震工程的國際學術會議上，伯克利一位著名的地震工程教授在作大會報告時展示了一幅世界地圖，把2010-2011年間發生在環太平洋地震帶的地震都標了出來，包括海地地震（7.0級）、智利地震（8.8級）,紐西蘭地震（7.1級、6.3級），東日本大地震（9.0級），然後開玩笑說：「下一個是不是該輪到加州了呢？」全場學者捧腹大笑。
地球已經存在了幾十億年，人類的出現也不過是兩百萬年前的事兒，而有歷史記載的人類歷史不過幾千年。與地球的壽命相比，實在是微不足道。這樣看來，人類想要預知地震，就像用一眨眼的瞬間去感受夜的漫長。
以現有的科學技術，人類仍無法準確預測地震。地震預測是全世界至今都無法攻克的一大難題。
什麼樣的建築能抵禦地震？
過去我們一直強調房子越堅固越好，建築材料越堅硬，整體結構才能更堅固。「耐震結構」是傳統建築技術中的一個重要組成部分。
所謂「耐震結構」是將牆壁和承重柱強化，再加入強度補充材料形成堅固的建築物。毋庸置疑，材料和結構越堅固，整體建築就越牢固。木製房子肯定沒有鋼鐵結構更結實。
然而，隨著文明進步和科技發展，我們知道了以柔克剛的道理，學會了借力打力，因此又發明了新的建築技術：免震技術和制震技術。
▲制震和免震的構造示意
「免震結構」的原理很簡單，一句話說就是「你震我不震」。其實現原理一般是在地面和建築物之間加入橡膠彈性墊或摩擦滑動承重座等，把震動的地面隔開，降低振動強度，就如同在房子底下加了一個大彈簧。
實際建築設計上，是在地面和建築物之間加上吸收振動，如，高層建築的底部安裝橡膠彈性墊或摩擦滑動承重座。
▲多層免震橡膠彈性墊
這種彈性墊可以將整個建築物與地面分離，如同在建築物底部安裝了一個大大的彈簧，可以預想該結構對地震帶來的衝擊有很大的緩衝效果。
▲免震層施工狀況
這種結構在日本比較普遍，而且應用得比較早，因此日本多數建築物都會用這種免震結構作為地基設計的基本方法。
而「制震結構」一般是在建築物的壁面或承重柱上附著振動減輕裝置，控制建築物的搖晃。實際上，很多世界知名高層建築都應用了這種方法來抵禦地面振動或者強風。
▲三種抗震房屋結構的直觀演示
DUOX（有源雙減震器減震系統）
首先，介紹一個比較知名的制震技術——DUOX（有源雙減震器減震系統），實際上它是TMD（調諧質塊阻尼器）和AMD（主動質量阻尼器）技術的組合應用。
TMD系統應用的一個簡單例子就是運用鐘擺原理控制振動。在建築物中吊一個擺錘裝置，當發生振動時，建築物產生晃動的趨向，也會引起擺錘的擺動，而擺錘會以相反的方向擺動，建築物總是被拉回原來的方向。
比如台北101摩天大樓為了應對因高空強風及颱風吹拂造成的搖晃，在大樓的88至92樓間設置了TMD。該TMD系統掛置一個重達660公噸的巨大鋼球，利用擺動來減緩建築物的晃動幅度。這也是全世界唯一開放遊客觀賞的巨型阻尼器，更是目前全球最大之阻尼器。
▲台北101大樓中的調質阻尼器
最開始TMD是建築公司主要採用的抗震技術。
而AMD通過感測器感知振動的頻率、幅度等，把信號傳遞給執行器，執行器對抗質量塊而把慣性控制力施加給振動體，實現抑制振動的功能。世界上第一個安裝AMD，控制地震和強風的是日本的Kyobashi Siewa鋼結構建築（33m）。
▲調諧質量阻尼和主動質量阻尼
而DUOX另外增加了TMD（調諧質量阻尼）和AMD（主動質量阻尼）的組合系統。隨著技術的發展，結合TMD和AMD技術而建設的日本建築是位於東京都港區的Shiodome Media Tower（172m）。
▲Kyobashi Siewa和Shiodome Media Tower
HIDAX-R(流動阻力抵抗振動)
日本鹿島會社於1995年開發出了振動吸收阻尼HiDAM，我們先來看一下早期的HiDAM是如何工作的。
當建築物產生振動時，建築物的梁和支架產生位移差，使得活塞移動。活塞上有可以打開的連接孔，液壓油可以通過連接孔在左右油室之間移動。連接孔中設有調節閥，利用通過孔口的油的流體阻力達到減震的效果。2009年日本大阪竣工的The Kitahama （209m）就是採用了這種抗震技術。
▲HiDAM
▲使用HiDAM 的The Kitahama
2015年開發出的新型振動吸收阻尼HiDAX-R是在HiDAX 的基礎上研發的，抗振性能達到前者的4倍以上。與HiDAM相比，HiDAX是一種可以控制流量的油阻尼器。性能要優於HiDAM。
而HiDAX-R是世界上首個搭載振動能量再生系統VERS的新型制震阻尼器，也是首次將汽車制動控制原理應用到建築物的設計中。可以臨時儲存因地震等引起的振動能量，提高抗震效率。
▲HiDAX-R
由於該技術開發於2015年，目前尚未應用於實際建築中。HiDAX則已應用於2003年竣工的位於東京的Roppongi Hills Mori Tower （238m）中。
▲Roppongi Hills Mori Tower 【東京】
DFS （雙框架系統）
在建築物的中心放一個剛性心軸，在它的外圍放一個由很多柱子和橫樑搭建的軟結構建築物。然後用減振裝置（油阻尼器）連接這兩個建築物。
地震時，這兩個建築物的硬度不同，晃動的頻率也不同。所以變形的趨向也不同。心軸比較硬，晃動會比較厲害，而建築物通過油阻尼器的減振作用，大大降低了晃動的幅度。
DFS結構圖
位於日本川崎市正在建造的港町駅前マンション（96m）正是應用了這個抗震技術。
▲建設中的港町駅前マンション
▲東京天空樹所用的DFS抗震結構示意圖
抗震技術有效的增強了房屋抵抗地震的能力
日本這樣一個多地震國家，由於受到生存危機的驅使，開發出了很多優秀的抗震技術，這些技術是值得其他國家學習的。
▲耐震、制震和免震的示意圖
日本房屋抗震發展史就是建築法的完善史
「每一次日本發生特大地震後，國土交通省都會組織力量進行建築抗震調查，根據調查結果提出對《建築基準法》的修改意見。」2010年上海世博會期間日本產業館建築製作人寺崎由起曾公開表示，日本建築師在設計建築時，會嚴格按照《建築基準法》的抗震要求。而且這部法律每幾年就會重新修訂一次。
回顧日本抗震建築發展的歷史，就是其建築法律法規不斷完善發展的歷史。
十九世紀後半葉，日本剛剛開始對地震的研究，那個年代，日本還沒有提出建築要有抗震設防能力。
1892年，「預防震災調查會」成立，他們的目標是——提升木造建築的耐震性。
在那之後，日本建築抗震研究就開始進入了有科學世界觀指導的階段。
1916年，日本建築家佐野利器提出「靜力震度法」，建議建築的結構設計中，水平力應該是結構重量的1/15，這樣能夠起到防震作用。
1923年，按照這種設計思想建造的日本興業銀行大樓落成。流年不利，同年9月，關東大地震就發生了，興業銀行大樓經受了考驗。於是，在第二年施行的日本都市建築法中，「靜力震度法」的原則，就成了抗震設計的規範。
此後，日本的建築物進入抗震減災1.0時代。
1924年開始，日本建築規範規定結構力計算要考慮抗震係數，在這方面日本當時走在了世界前列。
日本的《建築設計基準法》頒佈於1950年，之後幾經修改，其中比較著名的有1971年的修正。
1995年的阪神大地震給日本造成了很大損失，而災後統計顯示，這次地震中受損建築主要建於1971年前，1981年後建造的房屋幾乎完好無損。
事實上，《建築基準法》1971年修正令強化了鋼筋混凝土柱的帶筋間隔距離，而1981年則全面實行「新抗震設計法」，引入了多個方面的新規定。
在上世紀七八十年代，日本的建築法律就有兩次重大修改。首先，這部法律否認了傳統的日本式木造住宅建築方法——木造軸框架法的抗震性能。這種建築方法是用石條在屋基上做柱子，然後放上木造框架，房頂則使用瓦片。經過專家認證，木造軸框架，這種本來就是不穩定的平行四邊形框架結構，再加上沉重的瓦塊屋 頂對地震的搖晃毫無抵抗能力，一旦塌落很可能造成人員損傷。」
在1974年，日本從歐美引進了木造框架組合牆壁構造法 (two-by-fourmethod)建築技術。1982年重新修訂的《建築基準法》給予了這種施工方法支持。之後的地震證明，當時這個支持法案是對的。因為，根據新方法建造的住房沒有一間倒塌。
1995年經過修訂的《建築基準法》規定，高層建築必須能夠抵禦里氏7級以上的強烈地震。寺崎由起表示：「一個建築工程，要從政府部門獲得開工許可，除了要上交設計圖紙、施工圖紙等文件外，還必須提交建築抗震報告書。」抗震報告書的內容包括，根據地震的不同強度，計算不同的建築結構在地震中的受力大小，進而確定建築的樑柱位置、承重以及施工中鋼筋、混凝土的規格和配比。
此後，日本曾在1996、2000、2005和2006年四次修改《建築基準法》，將建築物的抗震標準一再提高。修訂後的法規將住宅、樓房抗震標準提高為：經得住6至7級地震搖晃而不會坍塌，尤其是商務樓要求能夠8級地震不倒，使用期限能夠超過100年。
相比抗震技術，更缺乏的是防震意識
目前，我國在建築抗震性能方面，整體上與美國、日本相比還存在顯著差距。
從地震致災程度可窺探一二：同樣發生六級地震，在美國或日本的死亡人數遠小於中國。
這一差距的原因是全方位的，主要體現在技術、經濟和意識三個方面。
技術方面，我們現在的技術還在向美國、日本學習，屬於跟跑階段。不過，建築抗震技術的應用性強，趕超速度很快，如果國家投入精力加大研發力度，可以在短期內取得巨大的進步。
經濟方面，我國農村地區、西部地區的經濟發展相對落後，這些地區的抗震能力也相對薄弱。經濟發展的不均衡性也帶來了抗震能力的不均衡發展。
防震減災意識，可能是更為根本，也更難以改變的一個方面。
面對地震風險，人們有三種態度：
第一是保有風險。這有點兒像對賭：不做什麼準備，如果地震來了，我認命；如果地震不來，我就賺了。
第二是控制風險。把房子蓋結實就是地震控制風險的有效手段；地震來了，命保住了，就是賺到；不會壞的房子還可以持續使用，百利無一害。
第三是轉移風險。比如為房屋購買地震保險，一旦發生地震，保險公司會承擔一部分損失，達到轉移風險的目的。
技術和經濟方面，都比較容易追趕。但是，最為重要的意識卻最難追趕。
這裡講個小故事。蘆山地震後，我們去現場考察。經歷過汶川地震，當地居民確實有了防震意識，想把房子蓋結實。
當地有一戶男主人，汶川地震後好不容易籌錢蓋了一個新房，五年後蘆山地震又把房子震毀了。
我問他：你都經歷汶川地震了，怎麼不多用點鋼筋，把房子蓋結實？
他很冤枉地說：我知道，所以放了特別多鋼筋啊。
我們這才發現，他的房子雖然牆裂得不成樣子了，但是樓板堅固無比。原來，他把鋼筋全加進樓板里了。
柱子里沒放鋼筋，樓板里卻全是鋼筋，這點很致命。一般地震中人們就是被樓板砸死的，他還要向樓板里「添磚加瓦」。要是壓在這麼厚的樓板下面，救援都不好下手。
這說明什麼呢？防震意識的缺乏分兩個層次：一是沒有防震意識，二是不知道正確的防震方法。上面說到的這個男主人已經有了「加固」意識，但是方法不對。
目前，我國大部分居民的防震意識比較弱，這也與我國破壞性的大地震相對較少有關。多數人存在僥倖心理。
地震少，能造成傷亡的地震更少，他們不相信有生之年會受大震災。
相對而言，日本地震多，日本居民的防震意識也相應高得多。如果年年地震，幾乎人人會採取防震措施；三五年地震一次，多數人會採取防震措施；如果三五十年才來一次，人們可能就不太在乎了。因為很多人會考慮回報比：房子蓋得這麼結實，幾十年不來一次地震，相當於白花了很多錢。
▲震後重建的汶川
目前，提高成年人的防震意識或許有些困難。但如果我們能在孩子心裡及時、正確地播撒「防震減災」的種子，待到幾十年後種子發芽長大時，他們就會明白地震有何風險、如何應對風險，這可能會對提升我國防震減災能力發揮不可估量的作用。
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