地震学科普之窗(八)——长周期地震动*

大木圣子

(东京大学地震研究所)

1 袭击都市的特大地震灾害

莱助教很浪漫呀，大地君，东京的夜景的确很美。

大地君我觉得这个季节都市都是很美的。光是那些高楼群就很壮观啊。

莱助教说点晦涩的话题，对不起了。正是那些高楼受袭击时才知道地震动的吧。

大地君是对普通房屋没有损害，仅高层建筑破坏，是这回事吗?不会发生那样的事?

莱助教会发生的。在都市的生活中，首先要防止“长周期地震动”。

莱助教拿出石油罐失火的照片，旁边写着2003年十胜近海地震。

莱助教2003年9月26日的十胜近海地震，气象厅的震级是8.0，新冠町等地记录到了烈度6弱，还遭到最高达4 m的海啸袭击，失踪2人。

大地君这个石油罐火灾就是那时发生的。

莱助教是的。这些罐位于苫小牧。

大地君十胜近海与苫小牧相距250 km呢，究竟是什么原因导致这样的结果呢?

莱助教引起石油罐和高层建筑等大型构造物晃动的地震动就是“长周期地震动”。它与在震源附近的普通地震动不同，大的缓慢晃动持续的时间很长，这时在石油罐内液面造成晃动现象，最终酿成火灾。

大地君噢，那么这个“长周期”和“大型建(构)筑物”是什么关系呢?

莱助教问得好。建(构)筑物本身有一个容易晃动的周期叫作“固有周期”。例如，木制住宅的固有周期就是0.1～0.5 s左右。新的比旧的更高，多层建筑更高。

大地君是不是可以这么说，对于建(构)筑物的弱点就是周期啦?

莱助教是的。建筑物越高，固有周期就变得越长。被大地君称赞夜景的新宿副城区的超高楼，应该是数秒左右。

大地君前面说到的石油罐火灾，正好是其固有周期的晃动，因被十胜近海地震所致而引发的吧?

莱助教仅仅是这些还不会发生长周期地震动，只有当某些条件凑在一起时才会发生。

2 长周期地震动的生成条件

大地君第一个条件就是发生震级大的地震吧，如果没有具有大断层面的地震，就不会产生长周期的地震波。

莱助教嗯。震源、传播和地基，它们都有各自的条件。震源条件是那种会造成灾害的大而浅的地震。地基条件是平原或盆地等堆积层厚的地方。

大地君那么传播的条件是什么呢?

莱助教就是要有能够保持长周期能量传播地震波的路径。这是新总结出来的。

大地君这些条件加在一起就是要有固有周期长的建(构)筑物、与平原或盆地内的长周期地震动共振且长时间持续的大的晃动、能够造成灾害的地震。浅而大的地震、平原或盆地、高楼，日本所有都市几乎都具备这3个条件了。例如，沿海沟的特大地震今后发生概率极高的东海地震或东南海地震、南海地震等的场合是怎样的呢?如果再具备传播路径条件的话，首都圈乃至日本将处于危险状态。

莱助教实在是对不起，还真就有这样的传播路径，就是“附加体”。

大地君附加体?

莱助教就是在海洋板块上堆积着海底柔软的堆积物。板块俯冲时，这些堆积物可以说擦蹭着日本列岛。这些部分被称之为附加体，沿着菲律宾海板块延续至关东平原。正是这些附加体有效地传播了长周期波。

大地君那么……首都圈究竟会发生怎样的灾害呢?

3 长周期地震动造成的灾害

莱助教一般我们认为，高楼即便会有缓慢的持续长时间的大的晃动，还很难倒塌。家具或办公桌等因此而翻倒则是室内很大的隐患。还有一个问题是，没有这些，不能生活，高楼必备的是什么呢?

大地君电梯﹗它是上下活动的理想的乘坐工具。若是横向不停地晃动的话，也会损坏。

莱助教岂止是损坏，而是不能够再使用了……所以，长周期地震动正是袭击建造高层建筑这样的现代社会的灾害。尽管我们已经从过去的地震教训中学到了知识并应用起来，但随着我们生活方式的发展变化，我们每天都在准备迎接新的灾害。

大地君灾害也在随着时代而发展呀。但是，在日本，还没有长周期地震动造成死亡的例子吧，可以利用科学技术手段在出现死亡前做出预见的。

莱助教是的，正因为如此，我们必须在发生下次地震之前，加速采取对策。

4 新堂教授的简单提问:长周期地震动与减震构造

新堂教授正像大地君所说的，灾害也在随着时代而发展。我想举一个例子。新加坡是一个几乎不发生地震的城市国家，但紧邻全世界有数次地震的印度尼西亚。当发生浅源地震时，新加坡走在地面上的人完全没有感觉，而在高层建筑上生活的人却惊慌地跑到楼下出口。

大地君这是长周期地震动的原因。

新堂教授是的。目前，75%的国民生活在新加坡的高楼里，从开始建造高层建筑的20世纪80年代开始，新加坡就突然成为了地震国。

大地君的确是这样。

新堂教授那么，你知道减震结构吗?

大地君知道，有时我们会去地下室看看。在地面和建筑物之间加入橡胶柱子来作为减震装置。人们研究出橡胶可吸收地震动，在地震晃动不直接影响建筑物上下功夫。

新堂教授嗯嗯。这个减震结构对长周期地震动也能发挥威力吗?

大地君嗯?

新堂教授减震结构会使地震晃动衰减。由于它吸收了短周期的晃动，结果使固有周期变长。

大地君的学习笔记

长周期地震动就是袭击建在平原或盆地上的高楼或石油罐等构筑物的缓慢的持续长时间的大的晃动。

大地君是吗?就是说，对长周期地震动来说，减震的效果有可能变小了。

新堂教授是这样。所以，固定家具比任何事情都重要。

大地君面对圣诞节热闹的夜景永远那么美丽的灯街，深深地企盼，有了探明日本还没有经历过的灾害的地震学、地震工程学和开发其抗震对策的抗震工程学，我们就能够控制下一次地震造成的灾害吧。