韧性东京 | 敛后疏前 游“韧”有余，东京震灾与抗洪的深度韧性设计原则（两则）
韧性东京
一览众山小-可持续城市与交通
原文/北田静男 周伊
编辑/众山小 校核/相欣奕
文献/李逸飞 排版/毛丽雅
Resilient Toyko
作者团队
北田静男
日本东急集团东急设计原总建筑师/世界资源研究所中国城市发展首席顾问/北田建筑设计咨询有限公司法人代表/北京城建设计发展集团股份有限公司副总建筑师/北京交通大学建筑与艺术学院兼职教授/日本一级注册建筑师/西安市轨道交通集团TOD综合开发首席顾问
周伊
日本一级注册建筑师/北京交通大学建筑与艺术学院兼职教授
Resilient Toyko
东京建筑物抗震标准
01
图一、采用目前安全性最高的隔震结构的日本神户第一高的公寓大楼外观/东急设计。北田静男担任东急设计总建筑师期间设计作品
背景
央视新闻 2021年2月14日，日本气象厅公布宫城县和福岛县地震发生震级7.3级强震，震源深度55公里。截至14日凌晨1时30分，此次地震造成日本全国127人受伤，0死亡。
概要
作为地震大国，日本在每次发生大地震后，都会对建筑物的抗震标准进行审查和修订。 现行的《抗震标准法》以《建筑标准法》为基本，但每次发生大地震时，该法都会多次修订，使抗震标准越来越严格和精细。 目前的"新抗震标准"基于1981年改正的《建筑标准法》但经过多次修订。
■"新抗震标准"的形成
■建筑物能抵抗多少级地震
• 如何判断建筑物强度
• 抗震种类
隔震、制震和耐震
■新抗震标准和旧抗震标准的区别
■修订新抗震标准后购买中古房的注意事项
■对旧抗震基准时代的房产的技术鉴定
• 抗震标准符合性证书
• 享受抵押贷款扣除的资格
■总结
“新抗震标准”
是什么时候形成的？
图一、采用目前安全性最高的隔震结构的东京大森高级公寓外观/北田静男担任东急设计总建筑师期间设计作品、设计竞赛一等奖
现行的抗震标准是1981年6月1日生效的修订后的《建筑标准法》（和《实施令》）。 1978年宫城县外海地震对东北地区核心城市仙台市造成了重大破坏。 在宫城县外海5级地震造成建筑物倒塌，18人死亡，4人死亡。
根据宫城县地震造成的破坏，日本政府对《建筑标准法》进行了审查，修订后的《建筑标准法》于1981年6月1日生效。 自1981年6月修订的《建筑标准法》生效以来，抗震标准被称为"新抗震标准"，而1981年6月修订后的《建筑标准法》生效之前的抗震标准被称为"旧抗震标准"。
事实上，根据新抗震标准，建筑物的抗震性与旧抗震标准时期建筑物的抗震性存在差异，这在1995年发生的阪神大地震的破坏情况中显现出来。 在阪神大地震中，88%的死亡是房屋和家具倒塌造成的压死，而破坏集中在1981年以前不符合新的抗震标准的建筑物。 此外，1981年以前，70%以上建筑物受到破坏，1982年以后建造的建筑物的破坏率只有30%以下（地震的破坏率分为"轻微"、"小破坏"、"中破"、"破损"和"倒塌"五个程度）。 因此，符合1981年颁布的新抗震标准的建筑物被评价为相对安全。
自1981年以来，以1981年6月以后的《新抗震标准》为基础，日本政府对《建筑标准法》和《抗震标准法》又进行了几次优化修订。因此整体来说，关于抗震标准的大多数制度和标准，1981年6月的"新抗震标准"和1981年5月之前的"旧抗震标准"是完全不一样的。
建筑能承受多少级地震？
根据新的抗震标准，建筑物能承受多少级地震？ 日本新抗震标准要求根据地震规模提供以下抗震能力，以保护建筑物内外的人的生命。
1. 中度地震（震级约5级），几乎不受损
（在地震中对部件各部分起作用的力≦部件的各部分不会受到损伤的最大力）
2. 在大地震（约6至7级）下不倒塌或倒塌
（所需保持水平承力≦保持水平承力）
换句话说，在日本经常发生的5级左右的地震中，几乎没有损坏，即使发生6至7级地震，也很少发生建筑物倒塌，因此达到新抗震标准要求抗震能力的建筑物就不会倒塌并造成生命损失。 为此，不仅要提高未来建筑的抗震能力，而且要了解现有建筑物的抗震性能，对抗震性能较差的建筑物进行必要的加固工作。
建筑物的抗震性能主要由建筑物的"强度"（强度）和"韧性"（韧性、变形能力）决定。 建筑强度可以使用坚固的建筑材料（如高强度钢筋混凝土）、加厚墙壁或安装加固材料来增强。 坚韧性是能够像"风吹柳枝"一样柔性地吸收地震冲击的能力，可通过采用吸收冲击的结构或使用减震材料来提高建筑物的坚韧性。
什么是
建筑物的保持水平强度
图三、采用目前安全性最高的隔震结构的日本神户最高的公寓大楼大堂/北田静男担任东急设计总建筑师期间设计作品
"保持水平强度"是指建筑物对水平力（如地震力）强度的抵抗力。 建筑物必须具有水平承重能力，才能在大地震中不倒塌。 特别是，对于第二类建筑（60米以下的大型建筑），如钢筋混凝土结构，需要"每层楼的水平承力（q）≧所需的水平承力"，以确保大地震的安全。 q 的值越大，建筑物的抗震性能就越高。
但是，对于1981年5月之前的旧抗震标准建筑物，由于设计方法不同，无法根据保有的水平承力确认抗震性。 因此，用于测量抗震性的指标是"结构抗震指数：Is 值"。
Is 值是结构抗震指标 （Seismic Index of Structure）。 Is 值是综合诊断抗震性的指标，因为考虑到建筑物的强度和强度、建筑物的形状和平衡以及老化，可以计算每层楼的抗震性。 具体来说，Is 值由以下公式计算：
[计算公式]
Is值 ="建筑物强度指标"×"建筑物的坚韧度指标"×"形状指标（※1）"×"经年指标（※2）
（※1）形状指标：以1.0为标准，建筑物的形状和墙壁的配置平衡差时，数值会变小。
（※2）老化指标：以1.0为标准，随着建筑物的老化程度（如裂缝和退化）的推进，数值会变小。
吸取1995年阪神大地震的教训，同年颁布和实施的《促进建筑物抗震改造法》的公告（#3）规定，对于钢筋混凝土等建筑物，每层楼的结构抗震指标（Is）和每层楼的保有水平承力（q）标准如下。
结构抗震指标和 保持水平强度 | 结构承力上主要部分的抗震安全性 |
（1） is<0.或q<0.5时 | 因地震的震动或冲击而倒塌或倒塌的风险较高 |
（2） is≧0.6且q≧1.0时 | 因地震的震动或冲击而倒塌或坍塌的风险较低 |
（3） （1） （2） 以外的情况 | 地震的震动和冲击没有倒塌或坍塌的危险 |
（※3）原建设省公告平成7年12月25日第2089号、平成18年度国土交通省公告第184号、185号
换句话说，对于"在大地震（6级以上至7级左右）下不倒塌或坍塌"的新抗震标准，Is需要0.6以上+q1.0以上。 此外，教育、文化、体育、科学和技术部（MEXT）要求学校设施的Is值高于0.7，高于一般建筑，这些设施在发生灾害时用作避难所。 事实上，在1995年阪神大地震中，Is值为0.6或以上的学校设施的损坏程度较低。
隔震、制震和耐震结构的差异和优缺点
抗震的建筑结构有三种类型：隔震、制震和耐震。
隔震
转移地震的震动
该结构在建筑物和地基之间安装抗震隔离装置，与地面分离，不会将地震的震动直接传达给建筑物。
制震
吸收地震的震动
在建筑物内安装"制震构件"，如阻尼器，以吸收地震的震动。 （对于高层建筑来说，这是一种非常有效的技术，因为高层建筑的震动剧烈。 ）
耐震
承受地震的震动
目前大多数房屋建筑采用该耐震施工方法，在耐震施工中，以"建筑物不倒塌，居民可疏散"为前提，通过建筑物的强度承受震动。
下表是假设6级地震发生时，比较隔震、制震和耐震结构在室内环境上产生多大的差异。
隔震结构 | 制震结构 | 耐震结构 | |
家具翻倒可能性 | 低 | 高 | 高 |
餐具和窗户玻璃破碎散射可能性 | 低 | 高 | 高 |
家用电器翻倒或损坏可能性 | 低 | 高 | 高 |
建筑结构损伤可能性 | 极低 | 低 | 高 |
建筑物摇动 | 由于地表的震动不直接传来，建筑物的震动比地面小。 | 与耐震结构相比，上层可以抑制晃动，但不会比地面小。 | 建筑物的摇摇⇒2F以上，越上越大。 |
通过上表的比较可知，隔震结构建筑物的抗震安全性能最高。隔震结构建筑物的安全性在很大程度上取决于隔震层的性能，与建筑物的上部结构无关。 隔震层的性能由隔震器和阻尼器的组合决定。 这意味着，如果隔离器和减震阻尼器能够正确设计和组合，则建筑物具有高度抗震隔离性能。
在隔震建筑中，隔离器阻尼器（隔离器减震器）的性能决定了建筑物在地震时的反应。 因此，设计人员正确设定抗震隔离建筑的性能，设计隔离器（层压橡胶）的布置、尺寸和数量，以获得所需的最佳抗震隔离性能。
减少地震震动的隔震剖面示意图
减少地震震动的隔震结构平面示意
图 东京二子玉川Rise超高层隔震公寓结构平面
带铅引线塞的层压橡胶
滚动轴承
机油阻尼器
减少地震震动的隔震结构剖面示意图
图 东京二子玉川Rise高层隔震公寓结构剖面、北田静男担任东急设计总建筑师期间设计作品
图五&六、东京二子玉川Rise超高层隔震公寓外观、北田静男担任东急设计总建筑师期间设计作品
图七&八、东京二子玉川Rise超高层隔震公寓内部、北田静男担任东急设计总建筑师期间设计作品
购买实施新抗震标准后建造的中古二手房时的注意事项
但是，仅仅因为建筑物在1981年6月1日之后完工，并不意味着它符合新的抗震标准。 首先，在建造建筑物之前，必须检查建筑计划是否违反法律。 如果通过审查并确认建筑的日期是1981年6月1日之后，则符合新的抗震标准。
另一方面，如果建筑确认日期至1981年5月31日，则根据以前的抗震标准进行审查。 建筑物的建造需要一天的时间。 单户住宅通常需要三到六个月的时间，大型公寓通常需要一到两年的时间。 即使它显示为"1983年2月的建造年月"，如果建筑确认日期是1981年5月31日，它也会成为旧的抗震标准建筑。
要确定房屋的抗震标准是否为新抗震标准，需要检查建筑报批确认日期，不是已完成的竣工日期或施工开始日期。 因此，对于1981年下半年至1983年上半年新建的二手房，尽管时间在颁布新的抗震标准后，请务必确认建筑报批的确认日期。
对旧抗震基准时代的房产的技术鉴定
即使是旧抗震基准时代的房产，也有符合新抗震标准的物件。法律规定的抗震标准是必须遵守的最低标准，因此，在建造超过最低标准的建筑物方面没有问题。
特别是，在低层公寓中常见的"墙式结构"建筑中，由于墙壁变厚，墙壁支撑冲击，因此抗震能力强，通常符合新的抗震标准。 此外，对于建筑物的形状，简单的箱形在平面和三维上都比 L 形或 U 形更坚固，并且可能更抗震，并且符合新的抗震标准。
如果购买中古二手房时想知道旧抗震标准时代的建筑物是否符合新抗震标准，或想证明它符合新抗震标准，建议必须接受专家的抗震诊断。 根据日本房屋抗震加固企业合作社进行的抗震诊断统计，1981年5月之前的建筑物中，有8成以上不符合新抗震标准。 然而，从相反的角度来看，在旧抗震标准时期，不到两成的建筑物符合新的抗震标准。
什么是抗震标准符合性证书？
"抗震标准符合性证书"是证明建筑物达到当前抗震标准的文件。 抗震标准符合性证书可由土地、基础设施、运输和旅游部指定的性能评估和确认检验机构以及一级注册建筑师事务所的建筑师颁发。
性能评估机构和建筑师等专家对建筑物进行抗震诊断，根据计算出的建筑物上部结构评分，确定以下四个阶段：
A） 不倒塌（上部结构评分：1.5 或更多）
B） 暂时不倒塌（1.0 以上，小于 1.5）
C） 可能倒塌（0.7 以上或小于 1.0）
D） 更有可能倒塌
A 和 B 可以颁发抗震标准符合性证书，但在 C 和 D 的情况下，必须进行加固并符合抗震标准。
在购买旧二手房，或担心现在所居住的房屋不符合新耐震标准和不抗震，建议接受专家的抗震诊断。 许多地方政府对旧抗震标准时期的房屋提供免费抗震诊断，并补贴抗震加固工程。 如果房屋建筑满足该条件，建议利用该项制度。
享受抵押贷款扣除的资格
符合抗震标准的好处之一是可以享受抵押贷款扣除。 抵押贷款抵免是一种制度，通过抵押贷款购买住房时，可以直接从所得税（或居民税的一部分）中扣除抵押贷款年终余额的1%（最高40万日元），为期10年。 收入（应纳税收入）越多，减税效果就越好。 抵押贷款扣除是一个有限的计划，直到2021年12月底，但10年的减税金额将很高，所以这是一个指的利用的贷款系统。
获得抵押贷款抵免需要满足以下要求，并且必须在纳税申报表上向税务局提交证明：
1.在房屋交出后六个月内入住
2.建筑面积超过50平方米
3.办公室、住宅、商店和住宅并用的情况，超过二分之一的建筑面积用于居住。
4.按揭还款期超过10年
5.年收入3000万日元以下（总收入超过3000万日元的年份不享受抵押贷款扣除）
此外，如果购置的中古二手房的建成年数超过一定年数（※4），抗震标准符合性证书（或"房屋性能评估表"（抗震等级 1-3）或"现有房屋销售保险证书"），可证明符合当前抗震标准需要。
（※4）耐火建筑物（钢筋混凝土结构等）的建造时间超过25年，耐火建筑物以外的（木结构）的建筑超过20年。
第一年的纳税申报表需要时间和时间来准备证书，第二年之后提交文件会更容易。 此外，对于工薪阶层，从第二年开始，只需年终调整即可申请抵押贷款扣除。
其他制度
除了抵押贷款扣除外，还有一个特别的制度，符合抗震标准，购买二手房的福利和减税计划的示例，这些福利和减税计划在符合抗震标准证书（或"房屋绩效评估表"或"现有房屋销售保险证书"）下适用。
■津贴
申请至2021年12月入住。 建筑面积50平方米以上，经施工、买卖检查确认质量的住宅。 个人间交易不符合条件。
抵押贷款超过五年。
收入越少，福利越高。有收入限制。
福利金额：消费税率8%时为10万日元、20万日元、30万日元、消费税率10%时为10万日元、20万日元、30万日元、40万日元、50万日元。 根据县民税的收入折扣确定。
[对于超过固定建造年数的旧二手房收购（+4），需要抗震标准证书]
■二手房购置时的登记许可证税减免
收购后一年内注册。 自住房屋。 建筑面积50多平方米。
建筑物所有权转让登记：2%→降至0.3%（适用于2020年3月入住前）
抵押贷款设定登记：0.4%→0.1%（适用于2020年3月入住前）
土地所有权转让登记：2%→1.5%（适用于2019年3月登记）
[购买1981年12月之前二手房时，需要抗震标准证书]
■二手房购置时的房地产购置税减免
适用于居住用或二套房用住宅。 建筑面积50-240平方米。
建筑房地产购置税：物业税评估×4%→（物业税评估-扣除额）×3%。
土地购置税：物业税评估价值×4%→"物业税评估×0.5×3%-扣除额（以下（1）或（2）多）"减税。
（1） 45，000日元（2）（每平方米土地的房产税评估价值×0.5）×（应纳税建筑面积×2）×3%
总结
图九、采用隔震结构的台湾超高层公寓外观。北田静男担任东急设计总建筑师期间设计作品、国际设计竞赛一等奖
日本是一个多地震多台风等自然灾害的国家，却被公认为是世界抗震强国。在强震中，超高层建筑物仍顽强的“屹立不倒”，确保人们的安全。
自然灾害往往无法准确预知，但国家制定的新抗震标准、最新抗震技术、人性化的设计、防灾设施及每次大地震后的紧急补救修订措施，能给人们提供一道安全坚固的屏障，在地震多发的日本生活时也感到安全安心。不断提高防震标准，对技术精益求精，极力优化建筑内部的细节，可以将地震带来的损失减少到最小化。并且通过各类行政措施和政策，加强人们的防震意识，利用税务补贴刺激市场对建筑防震结构进行不断加强，保护人民财产的安全。
希望以后可将日本的先进抗震经验和法规介绍给更多国家和地区，促进国际抗震技术合作交流和不断提高，确保更多人们的安全和健康。
资料来源:
日本《抗震标准法》、《建筑标准法》、北田静男・东急超高层住宅项目综合讲座PPT
Resilient Toyko
预测突发城市灾难型局部大暴雨的最新技术
02
图十一、世界最大级暴雨模拟实验设备
前言
随着地球变暖，海平面不断上升，极端天气日渐频繁，像东京这样的人口密度高、自然灾害多的沿海巨型城市如何避免洪灾值得探讨。本文通过对日本防灾科学中心和东京大学的最新基于多传感大数据的突发性局部大暴雨、冰雹等预测技术的发展进行剖析，为中国下一阶段的防灾可持续发展提供可借鉴的实例和成功经验。
背景
突然之间天空变暗，宛如瀑布一样的大暴雨从天而降，伴随着龙卷风和大粒冰雹，暴雨造成的洪水也十分严重，在被洪水淹没的公路上，人们被困在车内，极端气候对密度高的大城市造成更大破坏。因此，准确掌握降雨信息，构筑降雨量预测以及实时信息公开预警系统，对于城市防灾抗灾至关重要。
2003年7月19日，由于局部集中暴雨造成御笠川泛滥，福冈博多站周边侵水1米深，并造成车站直接地下街1万吨洪水倒灌，损失严重，类似的局部集中型暴雨造成的城市基础设施瘫痪近年随着地球温暖化愈加多见。
为自然灾害预测提供可靠的大数据信息
由于全球温暖化，暴雨、大雪和泥石流等气象灾害造成的死亡人数增多。灾害应对现场需要更可靠更及时的信息。
各市为保护居民而发出的疏散建议大多基于实际观测，预测信息的使用仍然不足。 例如，如果可以从雨积云的发展到开始降雨进行监测和大数据分析，预测局部暴雨的开始到结束，将很大程度有助于快速疏散和救灾。
近年来随着科技的革新发展，日本防灾科学研究中心开发并在东京圈设置各种最先进的传感设备，通过在灾难发生前的预测到灾后情况的调研不断对比并进行研究，以确保提前向现场提供更准确、更有用的预警信息。
通过各类最新传感设备对变化中的雨积云进行实时监控
灾害状况分析和预测
利用卫星数据提前估计会发生灾害的区域，并利用各种卫星等遥感技术进行观测。 目标是通过分析和快速共享观测数据，并通过大数据人工智能系统有效地利用这些数据来应对灾害。
用卫星数据开发灾害分析和共享系统
日本国立防灾科学研究所拥有世界上最大级别的降雨实验设施，每小时降雨量高达300毫米，面积约3000平方米。 可以重现暴雨引起的山体滑坡，并进行研究其预防和避难机制。 此外，还进行了许多实验，包括验证传感器在大雨中检测山体滑坡的性能，以及验证雷达和暴雨中自动驾驶系统的安全性。
局部暴雨等雨积云监控预测技术的开发
日本国立防灾科学研究所拥有世界上最大级别的降雨实验设施，每小时降雨量高达300毫米，面积约3000平方米。 可以重现暴雨引起的山体滑坡，并进行研究其预防和避难机制。 此外，还进行了许多实验，包括验证传感器在大雨中检测山体滑坡的性能，以及验证雷达和暴雨中自动驾驶系统的安全性。
降雨实验设施模拟暴雨实验
验证传感器在大雨中检测山体滑坡的性能和暴雨中自动驾驶系统的安全性的实验
加强公众防灾意识的模拟台风形成的原理观测和局部暴雨体验活动
沿海灾害预测技术的发展，预测风暴潮水的发生
为了帮助疏散风暴潮水造成的洪水破坏，进行根据最大的台风模拟风暴潮和洪水的研究。
2012年开发的最新X 波段 MP （多参数）雷达，相对于一般气象雷达，可更加快速更加精确监测局部暴雨等突然变化。
另外，国立防灾科学研究所为东京都政府建立的降雨信息实时监控发布系统“Tokyo Amesh”通过互联网将降雨信息实时公开可视化，精确指导防灾预防措施，切实提高了东京的防灾防控能力。
通过大数据人工智能系统对气象动态数据进行分析灾难动态分析，提供主动决策支持信息，帮助政府构筑最佳预警救灾体系。 利于政府各部门有机协调，极大程度提高防灾救灾效果。
提前疏散和紧急救灾行动支援动体系
暴雨前将预测通过手机短信和电子邮件通知预报给居民，在互联网上发布气象报告（暴雨、冰冻、雪、台风、水灾等）
通过预警系统及时疏散人员，通过遥控装置及时关闭地铁口、地下停车场的防水门
普及防灾科普知识
结语
日本东京是由于自然灾害多，而且近年来由于急速推进的城市化进程，以防洪为目的的河流整备、下水道整备无法跟上，迄今为止遭受了数次局部暴雨造成的洪水灾害，今后城市化继续，加上人口密度高，有可能会遭受到与过去无法类比的巨大灾害，所以下决心花大力气、构筑了以上实时预警体系，向居民及时提供实时防灾信息，在发生灾害前做出切实的疏散和紧急行动决策，使整个国家有能力克服大规模自然灾害。目前该技术由东京圈推广到日本全国运用，切实做到从基础研究到社会实施，始终如一，落实到位，构筑及时可靠安全的防灾减灾大数据信息系统。
资料来源：日本国土交通省关东地方整备局、日本国立防灾科学研究中心、东京大学
韧性东京
Resilient Toyko
东京建筑物抗震与大暴雨预测
北田静男
从事城市开发和建筑设计工作超过47年，在东急任总建筑师及董事期间负责东急集团多项大型开发项目并获得多项国家级大奖，多次带领东急设计团队在招投标中标并获得实施。在东急任职期间负责多个日本超高层隔震建筑并在台湾超高层住宅国际竞赛中获得一等奖。
REASILIENT
TOKYO
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