客观日本

日本学术会议提议新建大型地震模拟足尺试验设施,以确保抗震建筑安全

2019年05月10日 抗灾防灾
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日本学术会议(日本内阁府管辖下的、独立于政府的一个特别机构)日前发布了一份提议书中建议,为避免竣工的建筑物中使用篡改了检查数据的抗震设备,应该建造新的大型试验设施。提议书中指出,需要重新审视由制造公司检查产品性能的现状,应改为利用第三方机构的足尺试验设施进行抽查的机制。

日本学术会议提议新建大型地震模拟足尺试验设施,以确保抗震建筑安全

日本学术会议所在的办公楼

美国、意大利、中国大陆及台湾都已拥有足尺试验设施

高层建筑和桥梁等大型建筑会采用隔震和减震等新型抗震施工方法。在这些施工方法中发挥重要作用的是隔震支座和阻尼器等产品。美国、意大利、中国大陆及台湾已经拥有能对这些产品进行动态测试的足尺试验设施,但日本还没有。目前日本是利用制造公司拥有的小型测试设备对缩小模型进行测试,由此来推测实际产品的性能。

日本学术会议土木工程与建筑学委员会4月16日发布了题为《隔震减震数据篡改问题及信任恢复对策》的提议书,提议书中写到:“日本虽然在隔震和减震技术方面全球领先,但由于缺少基本的实验和测试设备,研究及技术开发的国际竞争力可能会降低。因此亟需建造能对隔震支座及阻尼器进行足尺测试的试验设施,这对确保隔震结构和减震结构的安全来说至关重要。”

全球6级(M)以上的地震中有20%左右都发生在日本及日本周边海域。提议书中表示,经常遭到地震破坏的日本在全球率先推进了有望成为最新抗震施工方法的隔震结构及减震结构的研究和实用化。隔震结构是在建筑物底部与地基之间设置以数秒左右为周期向东西南北各个方向自由移动的隔震支座,组合使用钢制阻尼器和油阻尼器,即使地面大幅摇晃,震动也不会直接传递到建筑物上部。而减震结构是在建筑物的每个楼层分散嵌入各种阻尼器,除了抑制地震时的摇晃外,还能防止产生裂缝等损伤,让建筑物在地震后也能继续使用。

隔震结构和减震结构使用的重要产品——叠层橡胶隔震支座和油阻尼器被篡改检查数据的问题于2015年首次曝光。日本东洋橡胶工业公司(现为东洋轮胎)为了使其供货的叠层橡胶隔震支座符合性能标准,篡改了内部检查数据,使用问题产品建造的公寓等已经竣工,成为一大社会问题。共有154栋建筑不得不进行大规模改造施工,把竣工建筑物的橡胶隔震支座更换成新产品。

然而事情并未就此结束。2018年,日本KYB公司和川金控股的子公司也接连曝出篡改产品检查数据的问题。两公司篡改数据的产品均为隔震结构用油液阻尼器和减震结构用油液阻尼器。据悉,使用了数据造假的阻尼器的建筑物数量达到约1,100栋。

东日本大地震证明了隔震和减震结构的效果

自篡改检查数据事件曝光以来,日本学术会议土木工程与建筑学委员会一直很重视这个问题,2019年1月举行了研讨会“隔震减震数据篡改背景及信任恢复途径”。此次公布的提议书也参考了研讨会上讨论的内容和问卷调查结果。提议书中表示,实际采用隔震结构和减震结构的建筑物,其抗震效果在2011年发生的东北地方太平洋近海地震(东日本大地震,M9.0)中也得到了证明。在靠近震源的宫城县仙台市和福岛县郡山市,采用减震结构的中高层建筑发挥了预期的性能。另外还证实,远离震源地的东京市中心的高层建筑,其摇晃幅度和摇晃持续时间也能比周边的建筑要少大约一半。

不过,如果隔震结构和减震结构使用的隔震支座及阻尼器等产品不满足性能标准,就不能获得预期的效果。日本学术会议土木工程与建筑学委员会指出,“基于性善论默认参与制造和检查的技术人员值得信赖,把确认产品性能的工作主要交给制造公司,让其自主实施供货检查,这是发生数据造假问题的根本原因”。同时提出了一项方案,即不仅制造公司要对所有产品实施内部检查,用于正在建设的建筑物之前,还要根据订货方、设计事务所和建筑公司等的指示,随机抽出部分产品,由第三方进行客观测试,以保证产品的性能。提议认为,第三方实施的客观测试必须使用足尺试验设施进行足尺动态测试,而不是像制造公司以前那样,通过他们自己的测试设备用缩小模型进行简易测试。

日本学术会议提议新建大型地震模拟足尺试验设施,以确保抗震建筑安全

《隔震减震数据篡改问题及信任恢复对策》建议书

从民间广泛筹集资金

美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校、意大利帕维亚大学EU中心、意大利墨西拿大学欧洲实验室、台湾地震工程研究中心(台北)及台湾地震工程研究中心台南实验室已经有这种足尺试验设施,广州大学工程抗震研究中心正在建设,预定年内完工。广州大学工程抗震研究中心的试验装置测试能力最强,能搭载1万吨重的物体,以25.4厘米/秒的速度沿垂直方向移动1.2米,以50厘米~1米/秒的速度沿水平方向移动60厘米~1.5米。由于日本没有这样的设施,日本企业出口隔震和减震产品时必须借用美国和台湾的测试设备进行测试。加利福尼亚大学圣地亚哥分校2000年设置的大型试验装置现在已经预约到1年之后,其中三分之一的用户为日本企业。

提议中认为,以共同利用为前提的足尺试验设施应该由新成立的第三方检查机构保有。另外还提议,建设时除了政府的支援外,还可以从民间广泛募集资金,比如生产隔震结构和减震结构相关产品的制造公司、建筑设计事务所、建筑公司及不动产行业等。

日本拥有名为“足尺三维震动破坏实验设施”(E-Defense)的大型设施,是在阪神大地震(6,434人遇难,104,004座房屋彻底倒塌,7,035座房屋烧毁)的兵库县南部地震(1995年1月,M7.3)之后,于2005年在兵库县三木市建造的。E-Defense从动工建设到竣工共用了5年时间,是全球最大规模的抗震实验设施。从普通的独栋住宅到利用钢筋混凝土建造的6层左右的建筑都能在振动台上实施震动破坏实验。该设施由日本防灾科学技术研究所管理,可以有偿共用。不过,关于此次提议建设的检查隔震和减震产品性能的足尺检查设施,日本尚无相关建设计划。

针对东洋橡胶工业(现为东洋轮胎)篡改检查数据一事,日本国土交通省设置的“隔震材料相关第三方委员会”于2015年7月发布了调查报告。报告中指出,东洋橡胶工业的内部检查体制不健全,建议国土交通省采取对策,在生产现场对产品的性能和品质管理体制进行抽样调查等。另外,2019年3月还针对2018年以后曝光的KYB公司和川金控股的子公司等篡改供货检查数据一事发布了“隔震材料相关第三方委员会报告”。不过,两份报告都未要求建设日本学术会议此次提出的由第三方检查机构保有的足尺试验设施。

文:小岩井忠道 JST客观日本编辑部

相关链接:
日本学术会议土木工程与建筑学委员会提议:“隔震减震数据篡改问题及信任恢复对策”
日本学术会议土木工程与建筑学委员会研讨会“隔震减震数据篡改背景及信任恢复途径”
隔震材料及减震部件相关的外部专家委员会 报告
隔震材料相关的第三方委员会 报告

相关报道:
2017年11月02日“专访日本学术会议分科会委员长和田章:大城市的地震预防对策刻不容缓”

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