2008年5月12日，四川汶川的那场大地震，震惊了全国。
如今，十年前的灾区已经焕然一新。
地震发生后，中国政府保证灾区人民在两个冬天以后就能搬到新家，这样的决心和态度也受到大洋彼岸的美国学者盛赞。
承诺绝非虚言。到2010年5月，灾区所有城镇住宅的重建工作全部完成。这在世界地震工程界引起了巨大的轰动。
汶川地震的灾后重建工作堪称世界标杆。
今年是汶川大地震十周年，虽然曾经的灾区已变得更加安全，但关于地震依然还留有许多疑问和思考。
为此，中国地震局工程力学研究所研究员曲哲做客瞭望智库“库叔说”，为大家答疑解惑。
汶川，十年！
01
预测地震可能吗？
很久以来，网络上流传着这样一个传说：著名地质学家李四光曾经预测我国四大地震区域，其中京津唐（唐山）、四川和青藏高原（汶川、玉树）、台湾及福建沿海（台湾）都已经应验了，下一个就是XX。然而这个“XX”有各种不同的版本，让不少人觉得自己的家乡就是下一个灾区，引起相当广泛的恐慌。
事实上，这只是个以讹传讹的说法，李四光先生从来没有做过所谓“四大地震区域”这样的判断。
对“四大地震区域”的普遍关注，反映了人们内心的一个疑问——“地震到底能不能预测”。
首先我们必须明白，地震预测分为短期预测和中长期预测。
中长期预测的内容，是某地未来几十年甚至上百年发生大地震的概率，并不能明确告知具体日期和震级。像前面说到李四光先生虽然没有预测过“四大地震区域”，但作为地质学家，他确实预测了很多未来可能发生地震的地方，这就是中长期预测。
我国著名地质学家李四光先生
现在地震部门关于中长期预测的一项重要任务叫活断层探测，因为活断层的“活”与活火山的“活”类似，这是有可能发生错动而引发大地震的断层。火山在地表上，肉眼可查。但是断层位于地下几公里至几十公里深处，现在全球范围内人类的钻探深度极限是十几公里，活断层探测的难度可想而知，而且地震具体什么时候发生、在哪里发生都很难准确预测。
目前的中长期地震预测，在很大程度上要借助于历史上的地震记录。发生过大地震的地方肯定有断层。中华文明因历史悠久，地震记录是全世界时间最长的。在此基础上，再辅以大范围的活断层探测和地球物理场的监测，可以在一定程度上估计某地在未来可能发生的最大地震的概率。这样的地震预测是有科学依据的，中长期预测的结果也是对建筑物进行抗震设防的重要依据。
然而与中长期预测相比，普通民众更加关心的是地震的短期预测，即提前明确通知发生地震的大小、时间和地点。
例如，海城地震（1975年2月）曾被成功预测，这是世界上唯一一例成功通过地震预报大量减少地震人员伤亡的案例。
但海城地震成功的短期预测，有着特殊背景，它主要是通过500多次前震判断出未来会发生大地震。然而全球90%的破坏性地震没有明显的前震。所以，海城地震成功预报是极其偶然的事情。
地震前兆是地震短期预报的一种常用方法。人们经常把动物行为突变、天气异常等现象视为地震前兆，但实际上它们跟地震之间并不一定有必然联系。
1995年日本阪神地震之后，大阪市立大学教授弘原海清不知道从哪里搜集了1519例地震前兆，还出了一本书叫《前兆证言1519》。
他认为，在大地震发生前，出于某种原因可能会影响到一些物质，引起动物焦虑、收音机信号不稳定等等。但是人们没有把握住大自然发出的警告。
但是，他无法用科学证明地震和这些前兆之间有确切的因果联系。平时动物生气也会焦虑，水温异常或者受污染严重也会使鱼显得异常，很难判断这些现象跟地震是否有必然联系。
至于想通过已经发生地震的地点来预测尚未发生的地震，同样是天方夜谭。
2012年，在一次地震工程的国际学术会议上，伯克利一位著名的地震工程教授在作大会报告时展示了一幅世界地图，把2010-2011年间发生在环太平洋地震带的地震都标了出来，包括海地地震（7.0级）、智利地震（8.8级）,新西兰地震（7.1级、6.3级），东日本大地震（9.0级），然后开玩笑说：“下一个是不是该轮到加州了呢？”全场学者捧腹大笑。
地球已经存在了几十亿年，人类的出现也不过是两百万年前的事儿，而有历史记载的人类历史不过几千年。与地球的寿命相比，实在是微不足道。这样看来，人类想要预知地震，就像用一眨眼的瞬间去感受夜的漫长。
以现有的科学技术，人类仍无法准确预测地震。地震预测是全世界至今都无法攻克的一大难题。
02
跑还是躲？正确方法可以挽救生命
2008年5月24日，新华网一篇《一个灾区农村中学校长的避险意识》引起人们关注。文中讲述四川安县桑枣中学校长叶志平，平时十分注意培养师生的防灾抗震意识，经常组织紧急疏散演习，因此在汶川大地震中，仅用时1分36秒，全校2200多名学生，上百名教师全部成功疏散到操场，无一伤亡。
在地震发生时，科学的逃生意识极为关键，是事关生死的大事，但很多人可能并不了解。
比如最基本的“跑还是躲”的问题。这问题一直有争议：
有的人跑了，被落物砸死了；有的人没跑，被房子压死了。
地震了“跑”还是“不跑”，关键在于所处的具体环境。可以分为以下两种情况探讨：
如果房子会倒：身处平房或一层能跑就赶紧跑；如果身处较高楼层，速度再快也跑不了。但无论怎样，都千万不要跳楼。
日本2011年3.11地震，离震中几百公里以外的东京新宿超高层建筑群中的大量白领就相当绝望，因为根本跑不了，只能看着楼剧烈晃动，寄希望于大楼不要倒塌，没有任何主动逃生的希望可言。
如果房子不倒：“跑”反而危险，因为当房子晃动很厉害，你可能会摔倒、受伤；逃跑时也可能被坠落物砸中。
地震来临时，身处高层楼房中的人们的正确选择应该是“躲”而不是“跑”。
那应该怎么躲呢？
在房子不倒、房梁不掉的前提下，正确做法可以参考美国地震三步法：drop（趴下）、cover（把自己遮挡起来）、hold on（抓住，以防被甩来甩去）。
比如躲进桌子下面，用桌子遮挡，cover（遮挡）这一步可以帮你抵御晃倒的重物砸击。
正确地“躲”，最终还是要寄希望于房屋不要倒塌，才能成功求生。所以，建筑的抗震能力，才是保障人们在灾难中生命安全的根本。
03
什么样的建筑能抵御地震？
汶川地震后，有专家称，这次大地震已经把当地积聚的能量都释放了，500年内四川地区不会再发生大地震。
然而就在五年后的2013年4月，雅安市芦山县又发生了7.0级的地震，导致近两百人死亡。
由此可见，一次强震并不能让受灾地区“免疫”，所谓“震过一次短期内不会再震”，只是美好的愿望。因为虽然地震确实会释放很多能量；但是谁也不知道一次地震后能量是不是释放完了。像汶川地震灾区这样的地区，因为地质构造复杂，危险性是长期存在的，并非发生了一次地震就会减少再次发生的概率。
所以，切实提高房屋建筑的抗震性能才是硬道理，对此不能心存侥幸。
灾后重建的汶川相比之前，更加安全，不是因为“震过一次”，而是因为当地房屋的抗震性能的确实现了跨越式提升。
那什么样的建筑才称得上“抗震性能好”呢？
根据各地的地震危险性不同，我国建筑抗震设计规范明确规定了城镇房屋应达到的抗震设防水平，比如北京市八度设防，上海市七度设防……简单地说，设防烈度决定了房屋的钢筋用量与柱子大小等。
我国建筑抗震设计规范的设防目标可以概括为：小震不坏、中震可修、大震不倒。
衡量房屋的抗震能力，大震不倒是重中之重。小震不坏、中震可修事关金钱，大震不倒却事关生命，所以这是最根本的抗震设计要求。
建筑通过什么手段达到这种要求呢？
其一是注重整体性，不能一经地震就碎成渣渣。
其二是注重承载力，使建筑物本身能承受更大的力的作用。
北京地铁6号线潞城站附近，北京市副中心的建设工地上可以看到，很多在建办公楼的建筑结构中布置了许多钢支撑。它们就是用来提高建筑对于地震作用的承载力的。
其三是注重延性。
什么是延性呢？比如说钢铁就是一种延性材料。比如电影中的绿巨人出拳打铁时，钢铁只会凹陷一块，并不会碎。这种在一定程度内发生塑性变形的能力即为延性，塑性变形可以耗散地震能量，从而达到减震的目的。
地震作用的本质，是地震引起的地面运动对建筑物的一种能量输入。如果房屋耗能可以与地震输入的能量相抵消，房屋便可以安然无恙；否则就可能倒塌。根据延性耗能的原理，可以在建筑物中设置专门的消能构件，从而形成减震建筑。
比如日本发明的屈曲约束支撑就是一种性能稳定的消能构件。这种屈曲约束支撑在国内应用也很广泛。
屈曲约束套管
目前常用的建筑抗震技术可以细分为三种：抗震、减震、隔震。听起来像一个意思，但都有所不同。
抗震，是利用建筑结构自身的承载力和延性来抵抗地震作用，目前我国建筑物多为抗震设计，像房子的柱、梁、斜撑等都属于抗震构件。
减震，是通过在建筑主体结构中设置专门的消能器来耗散地震输入能量的一种抗震技术。
隔震，是在建筑中，通常是底部，设置专门的隔震橡胶支座，在地震时隔离地表与上部房屋，隔震层中还会设置消能器，耗散地震输入能量。
例如，2008年汶川地震后由澳门援建的芦山县人民医院新门诊楼便采用了隔震技术。2013年，芦山发生7.0级地震，老门诊楼基本被毁，无法使用。但新门诊综合楼还可以正常发挥作用，成为当地重要的救援支点，被誉为“楼坚强”。
抗震、减震和隔震等三种方法中，隔震是目前最有效的保证房屋地震安全性的方法，同时成本也相对最高。目前在中国应用最广泛的仍然是抗震技术，只要按抗震规范设计的都属于抗震建筑。汶川地震后，减震和隔震技术的应用也进入了一个高速增长期。
目前中国已经是减震、隔震建筑物数量第二多的国家，仅次于日本。中国大约有几千栋减震、隔震建筑，但分散到广袤的国土如沧海一粟，因此很少被人注意到。
04
“黑科技”让这些建筑屹立不倒
很多著名建筑在抗震设计上十分精妙，有些多年历经地震屹立不倒。让我们看看其中的奥妙。
*在日本常见一种叫做五重塔的佛塔。中国讲究七级浮屠，但他们少了两重。
日本宫岛五重塔
比如东大寺的五重塔，在地震频发的日本，它已经屹立了一千多年，到现在还完好无损，其中的奥秘之一是“心柱”黑科技。
五重塔像是一层一层扣在一起的五个“碗”，中间有一根贯穿全塔的柱子，像用筷子把五个碗穿起来，这便是心柱，起到主心骨的作用。
我国高层办公楼中常用的钢筋混凝土核心筒，也像“心柱”一样可以增强结构的整体性。
*日本把隔震技术发挥到了极致，甚至可以对上百米高的超高层建筑进行隔震。
东京青山的Prada旗舰店就采用了隔震技术。它与鸟巢一样，是由著名建筑师Herzog&De Meuron设计的。建筑师利用隔震技术，成功地在东京地震带建成一座玻璃房，体现Prada的炫酷。可见，隔震技术可以还建筑设计师以设计自由。
日本青山prada旗舰店
*另一个代表性建筑物是北京电视台，它是国内较早在高层建筑结构中使用屈曲约束支撑的案例。
北京电视台大楼
06
相比抗震技术，更缺乏的是防震意识
目前，我国在建筑抗震性能方面，整体上与美国、日本相比还存在显著差距。
从地震致灾程度可窥探一二：同样发生六级地震，在美国或日本的死亡人数远小于中国。
这一差距的原因是全方位的，主要体现在技术、经济和意识三个方面。
技术方面，我们现在的技术还在向美国、日本学习，属于跟跑阶段。不过，建筑抗震技术的应用性强，赶超速度很快，如果国家投入精力加大研发力度，可以在短期内取得巨大的进步。
经济方面，我国农村地区、西部地区的经济发展相对落后，这些地区的抗震能力也相对薄弱。经济发展的不均衡性也带来了抗震能力的不均衡发展。
防震减灾意识，可能是更为根本，也更难以改变的一个方面。
面对地震风险，人们有三种态度：
第一是保有风险。这有点儿像对赌：不做什么准备，如果地震来了，我认命；如果地震不来，我就赚了。
第二是控制风险。把房子盖结实就是地震控制风险的有效手段；地震来了，命保住了，就是赚到；不会坏的房子还可以持续使用，百利无一害。
第三是转移风险。比如为房屋购买地震保险，一旦发生地震，保险公司会承担一部分损失，达到转移风险的目的。
技术和经济方面，都比较容易追赶。但是，最为重要的意识却最难追赶。
这里讲个小故事。芦山地震后，我们去现场考察。经历过汶川地震，当地居民确实有了防震意识，想把房子盖结实。
当地有一户男主人，汶川地震后好不容易筹钱盖了一个新房，五年后芦山地震又把房子震毁了。
我问他：你都经历汶川地震了，怎么不多用点钢筋，把房子盖结实？
他很冤枉地说：我知道，所以放了特别多钢筋啊。
我们这才发现，他的房子虽然墙裂得不成样子了，但是楼板坚固无比。原来，他把钢筋全加进楼板里了。
柱子里没放钢筋，楼板里却全是钢筋，这点很致命。一般地震中人们就是被楼板砸死的，他还要向楼板里“添砖加瓦”。要是压在这么厚的楼板下面，救援都不好下手。
这说明什么呢？防震意识的缺乏分两个层次：一是没有防震意识，二是不知道正确的防震方法。上面说到的这个男主人已经有了“加固”意识，但是方法不对。
目前，我国大部分居民的防震意识比较弱，这也与我国破坏性的大地震相对较少有关。多数人存在侥幸心理。地震少，能造成伤亡的地震更少，他们不相信有生之年会受大震灾。
相对而言，日本地震多，日本居民的防震意识也相应高得多。如果年年地震，几乎人人会采取防震措施；三五年地震一次，多数人会采取防震措施；如果三五十年才来一次，人们可能就不太在乎了。因为很多人会考虑回报比：房子盖得这么结实，几十年不来一次地震，相当于白花了很多钱。
目前，提高成年人的防震意识或许有些困难。但如果我们能在孩子心里及时、正确地播撒“防震减灾”的种子，待到几十年后种子发芽长大时，他们就会明白地震有何风险、如何应对风险，这可能会对提升我国防震减灾能力发挥不可估量的作用。
震后重建的汶川
06
摆脱“人祸”，无需灾后重建的城市什么样？
社会上有种讨论：地震灾害到底属于“天灾”还是“人祸”？
二十世纪以前，人类还没有发展出地震工程学，对房屋建筑的抗震问题也没有形成什么理论，那时地震导致的灾害确实算天灾。
但是19世纪末以来，随着抗震技术的不断发展，人们对地震的了解也越来越深，现有的技术已经完全可以建造能够抗御大地震的房屋，这已融入到现代化建筑的设计规范之中。
那么，在人类已经掌握抗震技术的前提下，还有大量因房屋坍塌导致伤亡的悲剧发生，这恐怕就是人祸。
这里的“人祸”不是指某一个或几个人，也不是为安全生产负责任的人，恐怕是整个社会——整个社会都没有重视房屋的抗震性。
像我们目前在大地震之后，总要面对震后城市重建的问题，但我作为工程师的梦想是：震后无需重建。如果我们的城市足够坚固，就不需要重建。
震后重建的汶川
2017年，我国启动了国家地震科技创新工程，其中很重要的一个方面叫做“韧性城乡”。韧性（resilience）本义指弹性、快速恢复的能力。“韧性城乡”意味着地震后的城市和乡村可以快速地自恢复，而不再需要中央支援，更不需要举国救援。
“韧性”，不是单纯的建筑结构不倒塌的问题，而是一个系统工程。地震中，通过增强建筑结构的抗震性能来减小伤亡只是基本要求，还要注意震后建筑物能否继续使用，城市基础设施能否继续运转。
中国城市的规模往往非常庞大。如果城市运转不灵，可能导致周边大范围地区运转出现混乱。
举个简单的例子，如果震后全城卫生间不能使用，人们还能在这个城市里呆多久？如果是人口密集的城市出现这种状况，又有哪里可以一下容纳这么多“灾民”？
所以，强调城市的韧性并非好高骛远，而是大城市实实在在需要具备的能力，以便在最短的时间内恢复秩序。
建筑结构的抗震能力最多能保证房子不倒，而结构只占整个建筑不到20%的造价；剩下80%的成本都来源于非结构构件和建筑内的各种设备、物品，比如地毯、隔墙等，再比如供电、给排水、通讯等各种系统。这些设备虽然可能与人员的生命安全直接关系不大，但往往对于建筑的正常使用至关重要。
从这个角度来看，韧性对我们的建筑提出了更高的要求：震后不但要能存活，还要能生活。
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编辑：纪海涛 / 审稿：王运宝
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