地震學科普之窗(八)——長周期地震動*

大木圣子

(東京大學地震研究所)

1 襲擊都市的特大地震災害

萊助教很浪漫呀，大地君，東京的夜景的確很美。

大地君我覺得這個季節都市都是很美的。光是那些高樓群就很壯觀啊。

萊助教說點晦澀的話題，對不起了。正是那些高樓受襲擊時才知道地震動的吧。

大地君是對普通房屋沒有損害，僅高層建筑破壞，是這回事嗎?不會發生那樣的事?

萊助教會發生的。在都市的生活中，首先要防止“長周期地震動”。

萊助教拿出石油罐失火的照片，旁邊寫著2003年十勝近海地震。

萊助教2003年9月26日的十勝近海地震，氣象廳的震級是8.0，新冠町等地記錄到了烈度6弱，還遭到最高達4 m的海嘯襲擊，失蹤2人。

大地君這個石油罐火災就是那時發生的。

萊助教是的。這些罐位于苫小牧。

大地君十勝近海與苫小牧相距250 km呢，究竟是什么原因導致這樣的結果呢?

萊助教引起石油罐和高層建筑等大型構造物晃動的地震動就是“長周期地震動”。它與在震源附近的普通地震動不同，大的緩慢晃動持續的時間很長，這時在石油罐內液面造成晃動現象，最終釀成火災。

大地君噢，那么這個“長周期”和“大型建(構)筑物”是什么關系呢?

萊助教問得好。建(構)筑物本身有一個容易晃動的周期叫作“固有周期”。例如，木制住宅的固有周期就是0.1～0.5 s左右。新的比舊的更高，多層建筑更高。

大地君是不是可以這么說，對于建(構)筑物的弱點就是周期啦?

萊助教是的。建筑物越高，固有周期就變得越長。被大地君稱贊夜景的新宿副城區的超高樓，應該是數秒左右。

大地君前面說到的石油罐火災，正好是其固有周期的晃動，因被十勝近海地震所致而引發的吧?

萊助教僅僅是這些還不會發生長周期地震動，只有當某些條件湊在一起時才會發生。

2 長周期地震動的生成條件

大地君第一個條件就是發生震級大的地震吧，如果沒有具有大斷層面的地震，就不會產生長周期的地震波。

萊助教嗯。震源、傳播和地基，它們都有各自的條件。震源條件是那種會造成災害的大而淺的地震。地基條件是平原或盆地等堆積層厚的地方。

大地君那么傳播的條件是什么呢?

萊助教就是要有能夠保持長周期能量傳播地震波的路徑。這是新總結出來的。

大地君這些條件加在一起就是要有固有周期長的建(構)筑物、與平原或盆地內的長周期地震動共振且長時間持續的大的晃動、能夠造成災害的地震。淺而大的地震、平原或盆地、高樓，日本所有都市幾乎都具備這3個條件了。例如，沿海溝的特大地震今后發生概率極高的東海地震或東南海地震、南海地震等的場合是怎樣的呢?如果再具備傳播路徑條件的話，首都圈乃至日本將處于危險狀態。

萊助教實在是對不起，還真就有這樣的傳播路徑，就是“附加體”。

大地君附加體?

萊助教就是在海洋板塊上堆積著海底柔軟的堆積物。板塊俯沖時，這些堆積物可以說擦蹭著日本列島。這些部分被稱之為附加體，沿著菲律賓海板塊延續至關東平原。正是這些附加體有效地傳播了長周期波。

大地君那么……首都圈究竟會發生怎樣的災害呢?

3 長周期地震動造成的災害

萊助教一般我們認為，高樓即便會有緩慢的持續長時間的大的晃動，還很難倒塌。家具或辦公桌等因此而翻倒則是室內很大的隱患。還有一個問題是，沒有這些，不能生活，高樓必備的是什么呢?

大地君電梯﹗它是上下活動的理想的乘坐工具。若是橫向不停地晃動的話，也會損壞。

萊助教豈止是損壞，而是不能夠再使用了……所以，長周期地震動正是襲擊建造高層建筑這樣的現代社會的災害。盡管我們已經從過去的地震教訓中學到了知識并應用起來，但隨著我們生活方式的發展變化，我們每天都在準備迎接新的災害。

大地君災害也在隨著時代而發展呀。但是，在日本，還沒有長周期地震動造成死亡的例子吧，可以利用科學技術手段在出現死亡前做出預見的。

萊助教是的，正因為如此，我們必須在發生下次地震之前，加速采取對策。

4 新堂教授的簡單提問:長周期地震動與減震構造

新堂教授正像大地君所說的，災害也在隨著時代而發展。我想舉一個例子。新加坡是一個幾乎不發生地震的城市國家，但緊鄰全世界有數次地震的印度尼西亞。當發生淺源地震時，新加坡走在地面上的人完全沒有感覺，而在高層建筑上生活的人卻驚慌地跑到樓下出口。

大地君這是長周期地震動的原因。

新堂教授是的。目前，75%的國民生活在新加坡的高樓里，從開始建造高層建筑的20世紀80年代開始，新加坡就突然成為了地震國。

大地君的確是這樣。

新堂教授那么，你知道減震結構嗎?

大地君知道，有時我們會去地下室看看。在地面和建筑物之間加入橡膠柱子來作為減震裝置。人們研究出橡膠可吸收地震動，在地震晃動不直接影響建筑物上下功夫。

新堂教授嗯嗯。這個減震結構對長周期地震動也能發揮威力嗎?

大地君嗯?

新堂教授減震結構會使地震晃動衰減。由于它吸收了短周期的晃動，結果使固有周期變長。

大地君的學習筆記

長周期地震動就是襲擊建在平原或盆地上的高樓或石油罐等構筑物的緩慢的持續長時間的大的晃動。

大地君是嗎?就是說，對長周期地震動來說，減震的效果有可能變小了。

新堂教授是這樣。所以，固定家具比任何事情都重要。

大地君面對圣誕節熱鬧的夜景永遠那么美麗的燈街，深深地企盼，有了探明日本還沒有經歷過的災害的地震學、地震工程學和開發其抗震對策的抗震工程學，我們就能夠控制下一次地震造成的災害吧。