李明浩博士看起来一点都不像大家想像中的科学怪人,有著一张网红脸的他当科学家貌似有点浪费颜值
11月14日的凯库拉7.8级大地震,让沧海变成了桑田,铁轨编成了麻花,给新西兰造成了巨大的经济损失,但由于死亡人数少,剧情并不悲情,而是略有喜感,大家都在关注被翻到岸上的巨大鲍鱼和灾区人民豪气的龙虾餐。稍显矫情的鲍鱼救援和直升机救援也引发了好多口水和口水战。无论如何,这总比悲壮的正剧好太多了,因为这表明一切安好。
这一切当然归功于新西兰房屋建筑抗震性能好,更要归功于新西兰抗震建筑研究的科学家们。
来自坎特伯雷大学的李明浩博士,是土木与自然资源工程系讲师,毕业于加拿大UBC大学,主要研究方向为抗震建筑设计,在抗震设计方面有相当高的知名度,已经在世界顶尖的科学杂志上发表了30篇有关抗震建筑设计的学术论文,也常常被英文媒体报道。
本报记者专门就新西兰抗震房屋的研究以及新西兰为何频发地震,访问了李明浩博士。
新西兰地震为啥这么多?
去年5月,英国《新科学家》曾报道新西兰有发生史上最强地震的可能性,震级或者高达8.9级。尽管这一说法被专家认为不够严谨,但新西兰地震频发却是事实。本次地震刷新了该区域最大地震纪录,为160年来震级最高的地震之一,此前分别在1929年、1931年和2009年有过7.8级地震。
新西兰历史上震级最强的地震,有记录的是在1855年,Wairarapa发生的里氏8.2级大地震。每年新西兰地震上万次,大多数都是小震,其中能被人类感知到的有100次到150次。
记者:新西兰为什么地震这么多。
李明浩博士:新西兰正好位于太平洋地震带上太平洋板块与澳大利亚板块的交界处,属于环太平洋火山地震带的一部分。在板块交界地带,岩层通常易破碎,地壳也比较活跃,因此也更容易发生强烈地震。世界上有两大地震带,分别是环太平洋带和地中海-喜马拉雅地带,其中环太平洋带是世界上最大的地震带,绝大部分地震都发生在这里。
坎特伯雷地区正好有一个断层,这个断层很长,自从上次基督城大地震之后,就进入地震活跃期。地震是有周期的,这是一个能量积累的过程,当板壳运动的能量积累到一定的时候,就会释放,就会发生地震。
记者:为什么距离上次大地震这么短的时间,又地震了,如果积累能量也应该积累时间比较长啊?
李明浩博士:南阿尔卑斯的断层是一个大的断层,但是南岛大大小小的断裂层很多。
记者:我们知道,2011年的基督城大地震,造成房屋损坏的一个原因就是土质液化,这次地震有没有造成地面液化现象?
李明浩博士:地面的液化现象,跟地质有关,地质有沙性土和粘性土之分。基督城有一片地方特别容易液化,就是沙性土。是否液化也跟地震动的强度有关,我们用的一个指标就是地震动的加速度,当超过一定的临界值,沙土的液化就会发生,这次地震的地震动不强烈,没有液化问题。2011年大地震震中距离基督城非常近,就引起了沙土的液化,这次震中如果距离基督城再近一些,造成的地面运动更加剧烈,也会引起沙土液化。
我们说的这次地震的强度是7.8级,就是根据这次地震震中释放出来的能量指标计算的,总的能量的释放,具体到破坏的程度,要看距离震中的位置,也跟土质有关系。
惠灵顿最危险奥克兰最安全
记者:最近有很多说法,坎特伯雷地区还可能有大的余震,这是怎么计算出来的?
李明浩博士:余震是根据历史数据统计出来,计算大地震以后一个月再次地震的概率,具有一定的参考价值,但也不是确定的,只是一个概率。
记者:除了基督城,还有哪些城市发生地震的可能性大李明浩博士:南岛发生地震的可能性比北岛大。就北岛来说,由于南阿尔卑斯断层的影响,惠灵顿发生地震的几率很高,惠灵顿这个城市就建在断层的旁边。
记者:那是不是说惠灵顿这个城市是地震高危区?
李明浩博士:是的,我们在建筑设计上,对于惠灵顿的抗震指标更高,惠灵顿历史上也有大地震,最有可能再次发生大地震,危险系数比基督城更高。
记者:那奥克兰呢?
李明浩博士:奥克兰是全新西兰地震灾害危险系数最低的城市,离大的断层很远。
记者:新西兰在地震预报方面的研究有什么进展吗?
李明浩博士:非常遗憾,这是一个世界性难题,到目前为止,没有任何一个国家能对地震进行预报。目前所有关于地震的预报都被证实是一些谣言,还有两次是巧合。
领先全球的抗震设计
即将完工的坎特伯雷大学教学楼启用了最新的“防屈曲支撑框架体系”,一种新的减少地震破坏的技术
地震什么时候发生,以什么形式发作,人类无法掌控,防震减灾才是创造奇迹的唯一可能,才能最大可能地减少人员伤亡损失。
由于地震频发,新西兰是世界上第一个开发并应用地震隔离系统设计的国家,“结构隔震技术”在新西兰已经有超过一百年的研究历史。今天,新西兰在结构抗震工程领域处于全球领先地位。
记者:说到你的研究方向,是房屋抗震设计,最新的研究成果是什么?
李明浩博士:我们最常见的房屋结构,有钢筋水泥结构、砖结构和木结构。我们这方面做的研究主要是减震措施。当年基督城大地震之后,很多房屋都拆除了,因为房屋的结构受到了破坏。不管是钢筋水泥结构,还是木结构,下一代的抗震方案,我们考虑一种更好的设计办法,大地震之后,我们不需要把房子拆掉,只需要很简单地替换一些建筑结构中的构件,房子就能很快地再次投入使用,给房屋设计一些耗能的构件,专门用来吸收地震能量。大的地震发生时,这些构件被破坏,但房屋依然完好,很容易被替换。这就是最新的房屋设计的理念,还有一些隔震设计,在地基上加一些橡胶制作的隔震设施,就是用橡胶垫把地震动的响应隔离开来,地在摇,房屋基本上不会摇,相当于我们在坐椅上加的弹簧,起到一个很好的隔震作用。
记者:目前成效怎么样?
李明浩博士:这个需要时间来进一步的推广。在基督城的重建中,已经有一部分建筑使用了减震和隔震的技术。
记者:这种最新的减震隔震技术,可以抵抗几级地震呢?
李明浩博士:根据我们抗震设计的要求,我们设计的房屋可以抵抗500年一遇的大地震,因为新西兰是多震的国家,有记载的地震最高级别是8.2级。我们设计的建筑物,有3点要求,第一是在罕遇地震中,建筑物不可以倒,因为建筑物倒塌就会有伤亡。其次是在发生率低一点的地震中,可以允许建筑被破坏,但是可以修好。第三是在频繁地震中,我们不希望建筑物有任何的损坏,完好无损,最多有一些裂缝,但不影响使用。这里说的频繁地震,指的是平均每隔25年发生一次的地震。
这是三个设计的概念,是全球的统一标准,不过每个国家的要求不一样。新的建筑就必须按照这个标准设计。
记者:现有的民宅也引入这些新的技术吗?
李明浩博士:民宅使用的还是传统的技术,就是建筑标准提高了,比方说,以前的房子要求抗一吨的力,现在就要求抗1.5吨的力。提高了抗地震力,大部分用的技术是还是传统的,用减力墙,抗侧力,地震中对建筑最致命的破坏就是侧力。
我们最新研究的技术主要做大楼的减震和抗震。隔震技术的发明已经有相当一段时间了,世界各地都在使用,但是由于造价比较高昂,主要用于比较重要的建筑,普通建筑还是提高建筑规格。
新西兰最早使用隔震技术,水平领先世界。就全球来说,新西兰、美国、日本这三个国家在抗震方面最先进。但是日本人口多,有很多老房子,50%的房子是砖石结构,地震造成的伤害就比较大,砖石结构的房屋在地震中容易毁坏。
新西兰的民宅大部分都是木结构,重量轻,造成的地震力小,房子也安全。对于民宅来说,木结构的房子是最安全的。
听了科学博士的话,我们住在新西兰的小伙伴们是不是就放心多了!
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