本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
1995 年 1 月 17 日早晨，一场强烈地震袭击了日本城市神户，尽管这座现代化城市的 инфраструктура 被认为是防震的，但仍有超过 6,000 人丧生，26,800 人受伤，46,000 座建筑物被毁坏或损坏，超过 300,000 人无家可归。
神户地震持续了 14 到 20 秒，里氏震级达到 7.2 级（根据日本烈度等级 - 震度，最大可能值 为 7 级），是 1923 年以来日本西部最强烈的地震。这场破坏性地震并非直接与附近的菲律宾海板块俯冲带有关，而是由野岛断层与须磨断层交汇形成的局部断层系统引发的（另见 KOKETSU 等人，1998 年）。震中位于明石海峡，仅在神户以西 20 公里处，震源深度仅为 10 公里。如此浅源地震在神户及其附近地区是出乎意料的，震源与城市的距离加剧了地震灾难性的影响。
地震严重破坏了城市西部和东部住宅区的传统建筑；人们在睡梦中被惊醒，被倒塌的房屋砸死或砸伤。阪神高速公路于 1962 年开通，是按照当时的抗震建筑规范建造的；然而，在地震中，由于水平剪切运动粉碎了支撑柱的混凝土，部分路段坍塌。
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神户港是世界上最重要的港口之一，坐落在一个人工岛上，也遭到了严重破坏。地震的震动使土壤液化，地下水从孔隙中挤出，地面裂开，泥浆淹没了港口的部分地区。许多建筑物的地基在这种水沙混合物中变得不稳定，港口的部分区域滑入海中。
基于对阪神高速公路倒塌和港口破坏情况的观察，日本政府改进了已经很严格的抗震建筑指南。
一种抗震的建造方法在古代日本就已经为人所知，许多古老的宝塔都显示出可以最大限度地减少地震引起的建筑物危险振荡的特性。在宝塔中，支撑整个建筑物重量的中央柱是由一根完整的原木制成的。就像竹竿一样（最大的竹子可以长到 30 米），这个中央柱可以向各个方向摆动，并吸收地震期间的大部分动能。
宝塔的各个楼层可以独立移动，并通过由木材制成的复杂结构连接到内部中央柱，这种结构就像弹簧或减震器一样，也可以减少危险的水平运动。
现代抗震建筑的第一个原则是在 20 世纪初在东京引入的。防震的“帝国饭店”于 1915 年委托建造，并于 1923 年作为日本帝国时期外国人的豪华酒店开业。它由美国建筑师弗兰克·劳埃德·赖特（1867-1959 年）设计，他于 1905 年首次访问日本。
图 1. 东京的“帝国饭店”（约 20 世纪 30-40 年代），公共领域图片。
酒店的选址对于如此大型的建筑物来说似乎不利，它位于东京地震带，地基是 2.4 米厚的有机土壤，下面是 20 米厚的松软冲积沉积物。
在如此不稳定的地面上，工程师通常会选择深地基，试图到达稳定的岩石或将建筑物“锚定”在地下。令人惊讶的是，赖特计划了一个非常浅的地基，深度仅为 2-3 米。他认为，深地基会将地震的振荡从地面传递到建筑物；然而，建筑工地的冲积泥土应该吸收地震能量，酒店可以像“战舰漂浮在水面上”一样漂浮在沉积物上。
酒店还有几个旨在最大限度地减少地震破坏性影响的附加功能：
- 入口前的水池不仅是一个装饰元素，而且还提供灭火用水。事实上，这个元素使酒店免受 1923 年地震后肆虐的火灾风暴的侵袭。
- 建筑物外部的辅助加固结构为楼层提供了额外的支撑。
- 墙壁不是简单地用砖砌成的，而是采用了一种创新的夹层技术：外部和内部砖层之间的钢筋混凝土。
- 底层墙壁比顶层墙壁更厚更坚固，开口小，窗户少。
- 轻型铜屋顶不会像厚重的屋顶那样强烈振荡，从而降低整个建筑物倒塌的危险。
- 辅助的“抗震分离缝”，由延展性铅制成，被插入到建筑物的墙壁中；在地震期间，单个部分和楼层应该能够独立移动。
- 管道没有包裹在混凝土中，而是可以在隐藏在墙壁中的空腔中摆动。
- 赖特避免在酒店外部使用不必要的装饰元素，这些元素在地震期间可能会掉落并造成人员伤亡。
1923 年 9 月 1 日，东京遭受了一场里氏 8.3 级的强烈地震袭击，5000 座建筑物倒塌，数千座建筑物严重受损。
赖特焦急地等待着关于他的酒店的消息，两周后他收到了日本商人大仓喜八郎男爵发来的电报：
“酒店完好无损，是您天才的纪念碑 - 祝贺”
赖特将这份电报传递给了记者，并帮助延续了一个传说，即他的酒店完全没有受到地震的影响，甚至可能是东京唯一仍然屹立不倒的建筑物！
实际上，这座建筑物受到了损坏；中央部分下陷，几个楼层鼓起，四块石雕掉到了地上 - 但建筑物仍然屹立不倒。
具有讽刺意味的是，这座建筑物唯一的主要缺陷是浅地基。在地震期间，地基下沉了 0.6 米到液化的泥浆中，并在随后的几年里继续缓慢下沉到地下。整个结构的损坏和不稳定性最终导致 1968 年不得不拆除整座酒店。
然而，赖特引入的许多抗震功能至今仍在使用，希望许多新的发明能够最大限度地减少未来地震的致命影响。
参考文献
KOKETSU, K.; YOSHIDA, S. & HIGASHIHARA, H. (1998): 基于明石海峡大桥和其他数据集的 GPS 数据推导出的 1995 年神户地震断层模型。 地球行星空间, 50: 803-811
WALKER, B. (1982): 地震。《地球行星》。时代生活图书：154