2008年5月12日，四川汶川的那場大地震，震驚了全國。
如今，十年前的災區已經煥然一新。
地震發生後，中國政府保證災區人民在兩個冬天以後就能搬到新家，這樣的決心和態度也受到大洋彼岸的美國學者盛讚。
承諾絕非虛言。到2010年5月，災區所有城鎮住宅的重建工作全部完成。這在世界地震工程界引起了巨大的轟動。
汶川地震的災後重建工作堪稱世界標杆。
今年是汶川大地震十週年，雖然曾經的災區已變得更加安全，但關於地震依然還留有許多疑問和思考。
為此，中國地震局工程力學研究所研究員曲哲做客瞭望智庫“庫叔說”，為大家答疑解惑。
預測地震可能嗎？
很久以來，網路上流傳著這樣一個傳說：著名地質學家李四光曾經預測我國四大地震區域，其中京津唐（唐山）、四川和青藏高原（汶川、玉樹）、臺灣及福建沿海（臺灣）都已經應驗了，下一個就是XX。然而這個“XX”有各種不同的版本，讓不少人覺得自己的家鄉就是下一個災區，引起相當廣泛的恐慌。
事實上，這只是個以訛傳訛的說法，李四光先生從來沒有做過所謂“四大地震區域”這樣的判斷。
對“四大地震區域”的普遍關注，反映了人們內心的一個疑問——“地震到底能不能預測”。
首先我們必須明白，地震預測分為短期預測和中長期預測。
中長期預測的內容，是某地未來幾十年甚至上百年發生大地震的機率，並不能明確告知具體日期和震級。像前面說到李四光先生雖然沒有預測過“四大地震區域”，但作為地質學家，他確實預測了很多未來可能發生地震的地方，這就是中長期預測。
我國著名地質學家李四光先生
我國著名地質學家李四光先生
現在地震部門關於中長期預測的一項重要任務叫活斷層探測，因為活斷層的“活”與活火山的“活”類似，這是有可能發生錯動而引發大地震的斷層。火山在地表上，肉眼可查。但是斷層位於地下幾公里至幾十公里深處，現在全球範圍內人類的鑽探深度極限是十幾公里，活斷層探測的難度可想而知，而且地震具體什麼時候發生、在哪裡發生都很難準確預測。
目前的中長期地震預測，在很大程度上要藉助於歷史上的地震記錄。發生過大地震的地方肯定有斷層。中華文明因歷史悠久，地震記錄是全世界時間最長的。在此基礎上，再輔以大範圍的活斷層探測和地球物理場的監測，可以在一定程度上估計某地在未來可能發生的最大地震的機率。這樣的地震預測是有科學依據的，中長期預測的結果也是對建築物進行抗震設防的重要依據。
然而與中長期預測相比，普通民眾更加關心的是地震的短期預測，即提前明確通知發生地震的大小、時間和地點。
例如，海城地震（1975年2月）曾被成功預測，這是世界上唯一一例成功透過地震預報大量減少地震人員傷亡的案例。
但海城地震成功的短期預測，有著特殊背景，它主要是透過500多次前震判斷出未來會發生大地震。然而全球90%的破壞性地震沒有明顯的前震。所以，海城地震成功預報是極其偶然的事情。
地震前兆是地震短期預報的一種常用方法。人們經常把動物行為突變、天氣異常等現象視為地震前兆，但實際上它們跟地震之間並不一定有必然聯絡。
1995年日本阪神地震之後，大阪市立大學教授弘原海清不知道從哪裡蒐集了1519例地震前兆，還出了一本書叫《前兆證言1519》。
他認為，在大地震發生前，出於某種原因可能會影響到一些物質，引起動物焦慮、收音機訊號不穩定等等。但是人們沒有把握住大自然發出的警告。
但是，他無法用科學證明地震和這些前兆之間有確切的因果聯絡。平時動物生氣也會焦慮，水溫異常或者受汙染嚴重也會使魚顯得異常，很難判斷這些現象跟地震是否有必然聯絡。
至於想透過已經發生地震的地點來預測尚未發生的地震，同樣是天方夜譚。
2012年，在一次地震工程的國際學術會議上，伯克利一位著名的地震工程教授在作大會報告時展示了一幅世界地圖，把2010-2011年間發生在環太平洋地震帶的地震都標了出來，包括海地地震（7。0級）、智利地震（8。8級），紐西蘭地震（7。1級、6。3級），東日本大地震（9。0級），然後開玩笑說：“下一個是不是該輪到加州了呢？”全場學者捧腹大笑。
地球已經存在了幾十億年，人類的出現也不過是兩百萬年前的事兒，而有歷史記載的人類歷史不過幾千年。與地球的壽命相比，實在是微不足道。這樣看來，人類想要預知地震，就像用一眨眼的瞬間去感受夜的漫長。
以現有的科學技術，人類仍無法準確預測地震。地震預測是全世界至今都無法攻克的一大難題。
2
跑還是躲？正確方法可以挽救生命
2008年5月24日，新華網一篇《一個災區農村中學校長的避險意識》引起人們關注。文中講述四川安縣桑棗中學校長葉志平，平時十分注意培養師生的防災抗震意識，經常組織緊急疏散演習，因此在汶川大地震中，僅用時1分36秒，全校2200多名學生，上百名教師全部成功疏散到操場，無一傷亡。
在地震發生時，科學的逃生意識極為關鍵，是事關生死的大事，但很多人可能並不瞭解。
比如最基本的“跑還是躲”的問題。這問題一直有爭議：
有的人跑了，被落物砸死了；有的人沒跑，被房子壓死了。
地震了“跑”還是“不跑”，關鍵在於所處的具體環境。可以分為以下兩種情況探討：
如果房子會倒：身處平房或一層能跑就趕緊跑；如果身處較高樓層，速度再快也跑不了。但無論怎樣，都千萬不要跳樓。
日本2011年3。11地震，離震中幾百公里以外的東京新宿超高層建築群中的大量白領就相當絕望，因為根本跑不了，只能看著樓劇烈晃動，寄希望於大樓不要倒塌，沒有任何主動逃生的希望可言。
如果房子不倒：“跑”反而危險，因為當房子晃動很厲害，你可能會摔倒、受傷；逃跑時也可能被墜落物砸中。
地震來臨時，身處高層樓房中的人們的正確選擇應該是“躲”而不是“跑”。
那應該怎麼躲呢？
在房子不倒、房梁不掉的前提下，正確做法可以參考美國地震三步法：drop（趴下）、cover（把自己遮擋起來）、hold on（抓住，以防被甩來甩去）。
比如躲進桌子下面，用桌子遮擋，cover（遮擋）這一步可以幫你抵禦晃倒的重物砸擊。
正確地“躲”，最終還是要寄希望於房屋不要倒塌，才能成功求生。所以，建築的抗震能力，才是保障人們在災難中生命安全的根本。
3
什麼樣的建築能抵禦地震？
汶川地震後，有專家稱，這次大地震已經把當地積聚的能量都釋放了，500年內四川地區不會再發生大地震。
然而就在五年後的2013年4月，雅安市蘆山縣又發生了7。0級的地震，導致近兩百人死亡。
由此可見，一次強震並不能讓受災地區“免疫”，所謂“震過一次短期內不會再震”，只是美好的願望。因為雖然地震確實會釋放很多能量；但是誰也不知道一次地震後能量是不是釋放完了。像汶川地震災區這樣的地區，因為地質構造複雜，危險性是長期存在的，並非發生了一次地震就會減少再次發生的機率。
所以，切實提高房屋建築的抗震效能才是硬道理，對此不能心存僥倖。
災後重建的汶川相比之前，更加安全，不是因為“震過一次”，而是因為當地房屋的抗震效能的確實現了跨越式提升。
那什麼樣的建築才稱得上“抗震效能好”呢？
根據各地的地震危險性不同，我國建築抗震設計規範明確規定了城鎮房屋應達到的抗震設防水平，比如北京市八度設防，上海市七度設防……簡單地說，設防烈度決定了房屋的鋼筋用量與柱子大小等。
我國建築抗震設計規範的設防目標可以概括為：小震不壞、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。小震不壞、中震可修事關金錢，大震不倒卻事關生命，所以這是最根本的抗震設計要求。
建築透過什麼手段達到這種要求呢？
其一是注重整體性，不能一經地震就碎成渣渣。
其二是注重承載力，使建築物本身能承受更大的力的作用。
北京地鐵6號線潞城站附近，北京市副中心的建設工地上可以看到，很多在建辦公樓的建築結構中佈置了許多鋼支撐。它們就是用來提高建築對於地震作用的承載力的。
其三是注重延性。
其三是注重延性。
什麼是延性呢？比如說鋼鐵就是一種延性材料。比如電影中的綠巨人出拳打鐵時，鋼鐵只會凹陷一塊，並不會碎。這種在一定程度內發生塑性變形的能力即為延性，塑性變形可以耗散地震能量，從而達到減震的目的。
地震作用的本質，是地震引起的地面運動對建築物的一種能量輸入。如果房屋耗能可以與地震輸入的能量相抵消，房屋便可以安然無恙；否則就可能倒塌。根據延性耗能的原理，可以在建築物中設定專門的消能構件，從而形成減震建築。
比如日本發明的屈曲約束支撐就是一種效能穩定的消能構件。這種屈曲約束支撐在國內應用也很廣泛。
屈曲約束套管
屈曲約束套管
目前常用的建築抗震技術可以細分為三種：抗震、減震、隔震。聽起來像一個意思，但都有所不同。
抗震，是利用建築結構自身的承載力和延性來抵抗地震作用，目前我國建築物多為抗震設計，像房子的柱、梁、斜撐等都屬於抗震構件。
減震，是透過在建築主體結構中設定專門的消能器來耗散地震輸入能量的一種抗震技術。
隔震，是在建築中，通常是底部，設定專門的隔震橡膠支座，在地震時隔離地表與上部房屋，隔震層中還會設定消能器，耗散地震輸入能量。
例如，2008年汶川地震後由澳門援建的蘆山縣人民醫院新門診樓便採用了隔震技術。2013年，蘆山發生7。0級地震，老門診樓基本被毀，無法使用。但新門診綜合樓還可以正常發揮作用，成為當地重要的救援支點，被譽為“樓堅強”。
抗震、減震和隔震等三種方法中，隔震是目前最有效的保證房屋地震安全性的方法，同時成本也相對最高。目前在中國應用最廣泛的仍然是抗震技術，只要按抗震規範設計的都屬於抗震建築。汶川地震後，減震和隔震技術的應用也進入了一個高速增長期。
目前中國已經是減震、隔震建築物數量第二多的國家，僅次於日本。中國大約有幾千棟減震、隔震建築，但分散到廣袤的國土如滄海一粟，因此很少被人注意到。
4
“黑科技”讓這些建築屹立不倒
很多著名建築在抗震設計上十分精妙，有些多年曆經地震屹立不倒。讓我們看看其中的奧妙。
*在日本常見一種叫做五重塔的佛塔。中國講究七級浮屠，但他們少了兩重。
日本宮島五重塔
日本宮島五重塔
比如東大寺的五重塔，在地震頻發的日本，它已經屹立了一千多年，到現在還完好無損，其中的奧秘之一是“心柱”黑科技。
五重塔像是一層一層扣在一起的五個“碗”，中間有一根貫穿全塔的柱子，像用筷子把五個碗穿起來，這便是心柱，起到主心骨的作用。
我國高層辦公樓中常用的鋼筋混凝土核心筒，也像“心柱”一樣可以增強結構的整體性。
*日本把隔震技術發揮到了極致，甚至可以對上百米高的超高層建築進行隔震。
東京青山的Prada旗艦店就採用了隔震技術。它與鳥巢一樣，是由著名建築師Herzog&De Meuron設計的。建築師利用隔震技術，成功地在東京地震帶建成一座玻璃房，體現Prada的炫酷。可見，隔震技術可以還建築設計師以設計自由。
日本青山prada旗艦店
日本青山prada旗艦店
*另一個代表性建築物是北京電視臺，它是國內較早在高層建築結構中使用屈曲約束支撐的案例。
北京電視臺大樓
北京電視臺大樓
5
相比抗震技術，我們更缺乏的是防震意識
目前，我國在建築抗震效能方面，整體上與美國、日本相比還存在顯著差距。
從地震致災程度可窺探一二：同樣發生六級地震，在美國或日本的死亡人數遠小於中國。
這一差距的原因是全方位的，主要體現在技術、經濟和意識三個方面。
技術方面，我們現在的技術還在向美國、日本學習，屬於跟跑階段。不過，建築抗震技術的應用性強，趕超速度很快，如果國家投入精力加大研發力度，可以在短期內取得巨大的進步。
經濟方面，我國農村地區、西部地區的經濟發展相對落後，這些地區的抗震能力也相對薄弱。經濟發展的不均衡性也帶來了抗震能力的不均衡發展。
防震減災意識，可能是更為根本，也更難以改變的一個方面。
面對地震風險，人們有三種態度：
第一是保有風險。這有點兒像對賭：不做什麼準備，如果地震來了，我認命；如果地震不來，我就賺了。
第二是控制風險。把房子蓋結實就是地震控制風險的有效手段；地震來了，命保住了，就是賺到；不會壞的房子還可以持續使用，百利無一害。
第三是轉移風險。比如為房屋購買地震保險，一旦發生地震，保險公司會承擔一部分損失，達到轉移風險的目的。
技術和經濟方面，都比較容易追趕。但是，最為重要的意識卻最難追趕。
這裡講個小故事。蘆山地震後，我們去現場考察。經歷過汶川地震，當地居民確實有了防震意識，想把房子蓋結實。
當地有一戶男主人，汶川地震後好不容易籌錢蓋了一個新房，五年後蘆山地震又把房子震毀了。
我問他：你都經歷汶川地震了，怎麼不多用點鋼筋，把房子蓋結實？
他很冤枉地說：我知道，所以放了特別多鋼筋啊。
我們這才發現，他的房子雖然牆裂得不成樣子了，但是樓板堅固無比。原來，他把鋼筋全加進樓板裡了。
柱子裡沒放鋼筋，樓板裡卻全是鋼筋，這點很致命。一般地震中人們就是被樓板砸死的，他還要向樓板裡“添磚加瓦”。要是壓在這麼厚的樓板下面，救援都不好下手。
這說明什麼呢？防震意識的缺乏分兩個層次：一是沒有防震意識，二是不知道正確的防震方法。上面說到的這個男主人已經有了“加固”意識，但是方法不對。
目前，我國大部分居民的防震意識比較弱，這也與我國破壞性的大地震相對較少有關。多數人存在僥倖心理。地震少，能造成傷亡的地震更少，他們不相信有生之年會受大震災。
相對而言，日本地震多，日本居民的防震意識也相應高得多。如果年年地震，幾乎人人會採取防震措施；三五年地震一次，多數人會採取防震措施；如果三五十年才來一次，人們可能就不太在乎了。因為很多人會考慮回報比：房子蓋得這麼結實，幾十年不來一次地震，相當於白花了很多錢。
目前，提高成年人的防震意識或許有些困難。但如果我們能在孩子心裡及時、正確地播撒“防震減災”的種子，待到幾十年後種子發芽長大時，他們就會明白地震有何風險、如何應對風險，這可能會對提升我國防震減災能力發揮不可估量的作用。
6
擺脫“人禍”，無需災後重建的城市什麼樣？
社會上有種討論：地震災害到底屬於“天災”還是“人禍”？
二十世紀以前，人類還沒有發展出地震工程學，對房屋建築的抗震問題也沒有形成什麼理論，那時地震導致的災害確實算天災。
但是19世紀末以來，隨著抗震技術的不斷髮展，人們對地震的瞭解也越來越深，現有的技術已經完全可以建造能夠抗禦大地震的房屋，這已融入到現代化建築的設計規範之中。
那麼，在人類已經掌握抗震技術的前提下，還有大量因房屋坍塌導致傷亡的悲劇發生，這恐怕就是人禍。
這裡的“人禍”不是指某一個或幾個人，也不是為安全生產負責任的人，恐怕是整個社會——整個社會都沒有重視房屋的抗震性。
像我們目前在大地震之後，總要面對震後城市重建的問題，但我作為工程師的夢想是：震後無需重建。如果我們的城市足夠堅固，就不需要重建。
2017年，我國啟動了國家地震科技創新工程，其中很重要的一個方面叫做“韌性城鄉”。韌性（resilience）本義指彈性、快速恢復的能力。“韌性城鄉”意味著地震後的城市和鄉村可以快速地自恢復，而不再需要中央支援，更不需要舉國救援。
“韌性”，不是單純的建築結構不倒塌的問題，而是一個系統工程。地震中，透過增強建築結構的抗震效能來減小傷亡只是基本要求，還要注意震後建築物能否繼續使用，城市基礎設施能否繼續運轉。
中國城市的規模往往非常龐大。如果城市運轉不靈，可能導致周邊大範圍地區運轉出現混亂。
舉個簡單的例子，如果震後全城衛生間不能使用，人們還能在這個城市裡呆多久？如果是人口密集的城市出現這種狀況，又有哪裡可以一下容納這麼多“災民”？
所以，強調城市的韌性並非好高騖遠，而是大城市實實在在需要具備的能力，以便在最短的時間內恢復秩序。
建築結構的抗震能力最多能保證房子不倒，而結構只佔整個建築不到20%的造價；剩下80%的成本都來源於非結構構件和建築內的各種裝置、物品，比如地毯、隔牆等，再比如供電、給排水、通訊等各種系統。這些裝置雖然可能與人員的生命安全直接關係不大，但往往對於建築的正常使用至關重要。
從這個角度來看，韌性對我們的建築提出了更高的要求：震後不但要能存活，還要能生活。
