2011年4月14日 星期四

能夠抵擋一切災難的"諾亞方舟"可能存在嗎?

前不久,有新聞報道稱,一名美國設計師準備在美國的沿海城市新奧爾良建造一座可以在水上“漂浮的城市”,並已經設計出模型,這座漂浮的城市是為抵禦颶風、防洪防災而設計的。如果可行,將來就可以在沿海城市推廣。這種建築是否真的可行呢?

一座可以漂浮在水上的城市

這座“漂浮城市”的設計者名叫凱文·肖彼費爾,他的設計靈感來自於2005年美國新奧爾良遭受的卡特裏娜颶風災難。

從設計圖上來看,這座三角形的“漂浮城市”看起來像科幻電影裏的未來城市,高達365米,總面積279萬平方米,最多能容納4萬居民,裏面有一切你能在普通城市裏找到的東西,從旅館到商店、賭場和學校,應有盡有,甚至配備著花園、特快升降機(針對通勤一族)和行人通道。

這座太空時代風格的建築又被稱為新奧爾良生態建築城或是“諾亞方舟”,其表面安裝了能抵禦颶風的面板,而它獨特的三角形結構又可讓風暴從中間穿過,因此,裏面的居民基本不會受到暴風的影響。

這座超級城市將會漂浮在一個固定的水池裏,水池直徑約365米,深約76米。雖然“諾亞方舟”是為新奧爾良設計的,但設計團隊相信它適用於任何沿海城市。

應對地震等災害有特定的建築規範

簡單來說分硬體措施和軟體措施兩種

這樣一座聽起來非常夢幻的建築究竟是否可行呢?它是否能阻擋住海嘯或洪水的威力呢?

記者採訪了南京大學建築與城市規劃學院的翟國方教授,翟國方告訴記者,建築基本的要素就是安全、實用、美觀,一個好的建築首先要考慮的就是安全,其次是實用,最後才是美觀。

為了確保建築的安全,每個國家都有相關的法律法規和規範,比如我國的《建築法》等。而對特定的自然災害,還會有特定的規範,如對地震就有《建築抗震設計規範》;對洪水,根據城市的重要度我國也有不同的城市防洪標準。沿海地區的建築,除了滿足國家的法律法規的要求外,可能還需考慮如何防範或減輕地震、巨浪、海嘯、颱風、暴雨、內澇等災害帶來的損失。具體到江蘇沿海地區,可能主要考慮的就是颱風、巨浪、暴雨、內澇等災害性氣候造成的損失。

對於大地震、大洪水等巨災的防範,目前我們已經形成了較為完善的理論和方法。簡單來說就是一方面要有工程性措施,或者說硬體措施,如防洪堤的建設、建築物抗震能力的提高,來減少外力的作用;另一方面要有非工程性措施,或者說軟體措施,如預警系統的建設與完善、防災意識的提高、災害保險的加入、應急管理能力的增強等,也能減少災害損失。

諾亞方舟的想法很大膽新穎

但防風的建築結構並不只有三角形

以上所說的都是宏觀建築的防災減災方法,但是對於一棟單個的建築來說,具體到防災減災中應該怎麼樣操作呢?比如應對海嘯,一棟怎樣的建築可避免海嘯襲擊?而這次美國設計師設計的這座“諾亞方舟”,它是否能夠抵擋強烈的海嘯和颶風呢?

翟國方說,美國在密西西比河上建造的“諾亞方舟”式的建築,從防災的角度看,設計師的想法是很新穎很大膽的,但經濟上是否合理,居民是否願意去住,住了是否方便,還需研究。

因為只有一個設計圖,具體到內部結構、框架及材料,新聞中沒有具體說,只提到這是一個中空的三角形結構,外面有抵禦颶風的面板,所以對它的安全性能暫時不好評價。不過東南大學建築學院的一位老師告訴記者,如果從擋風的角度來說,一棟建築減少風的受力面的方法其實有很多種,不一定是要建成中空的三角形,比如圓形或橢圓形的建築結構也能減少風的受力面。而且建築受風的影響還要看周圍的環境和其他建築的構造,如果一棟建築正好建造在風口,那它受到的風的影響就會比其他建築更多,所以建築一般都要避免建造在山口或河谷,這樣可以防止狹管效應和局部強風。

建築防風除了運用本身的結構外,還跟建築使用的材料有關,比如材料是否夠堅固,不會風一吹就碎了,另外底部還可以設置一些防震墊,緩沖掉外界的一些力量。

其實針對地震的設計對其他的一些自然災害都有用,因為房子只有堅固才不會被外力所侵害。

海嘯對單個人來說是可怕的

但對建築的破壞力沒有地震來得大

對於海嘯也是一樣,東南大學土木工程學院的一位老師告訴記者,在地震引發海嘯的災難中,海嘯的推力應該比地震所產生的力量要小,海嘯只是從一個方向帶來的推力,而且只是從外部襲擊,而地震的力量來自底部,而且橫縱都有力量。海嘯最令人恐懼的是它對單個人的影響,海浪一下撲過來時會將人捲入水中窒息而死。而對於一些高而堅固的建築來說,力量完全可以抵擋。所以海嘯對建築的破壞力沒有引發海嘯的地震來得大。如果一棟建築能在地震中毫發無損地生存下來,那麼在海嘯中也應該可以。

所以這位老師說,如果海嘯來臨,關鍵是走在大街上的單個的人,人的力量無法對抗海嘯,只有一條路——往高處跑,而如果周圍有堅固的高樓,也可以往高樓上面跑。

日本這次海嘯暴露了新的問題

海嘯級別超過防洪堤設防標準,房屋輕質結構較多

而翟國方也告訴記者,這次日本地震引發海嘯的巨大傷亡,是因為沒有預料到災難會這麼嚴重導致的。

日本的防災技術與水準其實是世界一流的。這次宮城縣地震,由於該地史上最大震級為芮氏8.0級,所以當地的設防也是以芮氏8.0級、烈度7度來進行的。儘管這次發生了大大超過設防標準的地震,但由於地震而傷亡的人數是很少的。這次的傷亡主要是由於超過設防標準的特大地震造成的海嘯超過了防洪堤的設防標準,翻過防洪提而引起的。事實上,宮城縣的沿海防洪堤號稱是世界最長、最高的防洪提,據說曾進入吉尼斯紀錄。但由於沒有考慮到會有這麼厲害的海嘯,所以導致了巨大的傷亡。

另外,日本的建築,特別是民宅主要是考慮抗震,一般是輕質的、木結構房子較多,抵抗海嘯的考慮較少。這是這次地震中暴露出來的一個新問題,目前已經在日本國內引起討論,相信今後會以某種方式給予解決。

建築的設計

要考慮經濟能力

“零”風險的建築是不可能的

對於這次美國人設計的“諾亞方舟”,翟國方認為,建築的設計也要考慮國情和經濟接受能力。我們必須認識到災害是不可能100%防禦的,也就是說“零”風險理論上是不存在的,而且隨著風險的愈來愈小,進一步削減風險的單位成本會愈來愈大,而我們的財力是有限的,所以我們必須考慮多大的風險在目前的財力前提下是我們能忍受或接受的。

這種漂浮的城市,其成本和造價應該不會低。其實,如果僅僅從預防水災的角度來設計建築,另一位美國人的設想似乎更好。前幾天,一位前美國海軍船舶設計師大衛·內爾森也提出了一項大膽的設想,修建一個“漂流社區”。所謂“漂流社區”指的是一個位於船上的小區,總長約180米,這裡有像陸地上一樣的180間公寓,還有超市、高爾夫球場、游泳館、飯店等一系列配套設施。據悉,這個獨一無二的小村莊預計花費一億零九百萬美元才能打造成功。

設想一下,如果兩棟建築的堅固度是一樣的,那麼一座具有發動機的漂浮城市應該比一個只能固定在某處浮動的城市要更靈活,至少災難來時前者還能開動逃跑。但正如專家所言,越想降低風險那費用支出就要更多,因為考慮的因素更多。

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