熊本地震中观测到的「长周期脉冲」

长周期脉冲指大地震时振动周期为长周期的晃动，以大幅位移表示一次发生的地震动。脉冲这个比较生僻的词表示在短时间内引起突然变化的信号和响应。

在详细解释长周期脉冲前，首先需要对地震动进行说明。地震动作为地面上的震动，每个地震动都有自己的周期。按时间长短分为四类，即周期在约0.5～1.0秒的叫短周期地震动、1.0～2.0秒的叫稍短周期地震动、2.0～5.0秒的叫稍长周期地震动、5.0秒以上的叫长周期地震动。根据周期不同，地震动的特性也各不相同。

此外，每栋建筑也都有自己容易晃动的周期（特征周期）。当一栋建筑的特征周期与地震动的周期一致时，就会发生大幅的晃动。这种现象被称为共振，是所有发生在自然界的振动的共同现象。例如，在一根棒子上吊挂三个不同长度的摆锤，用手摇晃的话，只能使其中一个摆锤晃动，这正是由于具有与手动摇动相同特征周期的摆锤发生共振所致。即使地震动很小，一旦建筑与地震动的周期一致引发共振，也会导致严重的后果。

住宅等小型建筑和中型建筑，由于其建筑周期与稍短周期地震动1.0〜2.0秒的周期一致，所以会受到严重损坏。在倒塌了许多木制房屋的阪神淡路大地震中，就观测到了这种周期的地震动。

另一方面，周期在2.0秒以上的稍长周期地震动与长周期地震动则更容易影响高层建筑，长距离、长时间的振动传递是其一大特征。2011年东日本大地震时，在远离震中的东京，高层建筑的晃动就是由长周期地震动引起的。

长周期脉冲包括两种不同的晃动方式。下面就两种晃动方式即滑冲效应和定向脉冲及其各自的特征进行说明。

滑冲效应并不像普通地震那样一阵阵的重复，它的特点是只在一个方向上大幅震动。它由断层滑动引起，地面上也会产生永久性的位移。由于根据时间的推移而产生的滑动量呈现出阶梯状的大振幅，因此被称为滑冲效应。断层滑动有时会高达几米以上，因此靠近断层的建筑会发生倾斜，地表断层正上方的建筑甚至会遭受粉碎性的严重损坏。

定向脉冲是指在滑冲效应垂直方向上发生的晃动，它不是单一方向，而是具有大幅度往复晃动的特征。定向是指根据方向不同能量强度也有所不同。地震时，随着断层的破坏，断层的各点会产生震波，定向脉冲在特定方向上与最大震波的发生时间一致时，其结果会形成巨大的波形，导致大幅震动。

上述两种震动的大小关系不能一概而论。此外，长周期脉冲的两种震动不会像长周期地震动那样发生在远离震源的地区。因此，一旦突然发生大幅晃动，建筑会瞬间受到损坏，存在难以及时疏散避难的风险。

熊本地震时在西原村观测到的滑冲效应的周期达3秒之长。与逐渐变长的长周期地震动不同，它会突然引发大幅的长周期冲击。因此隔震装置无法有效抑制晃动，会产生建筑与隔震装置防护墙相撞的风险。

定向脉冲是在1995年兵库县南部地震中确认的震动类型，当时周期1.0～2.0秒的稍短周期非常突出，许多抗震性能较差的木制房屋受到损坏。

根据熊本地震中在西原村产生的长周期脉冲晃动，对模型建筑（钢结构30层、高120m）进行了模拟实验，模拟结果可以看出两种震动对建筑的影响。模型建筑最上部的位移，滑冲效应时为2.2m，相当于建筑高度的1/55；定向脉冲时为1.4m，相当于建筑高度的1/86。大地震发生时位移小于1/100的设计中，这两种震动方式都会导致位移超过1/100的结果，滑冲效应甚至有两倍之多。

由于长周期脉冲在同时具备几个条件时才会发生，所以并不一定会对所有地区和建筑造成巨大危害。近年来也颁布了一些法规条例限制在活断层的正上方加盖建筑。但掌握建筑基地的地下条件并采取相应措施才是重中之重。

日建设计针对每个项目都会确认地震动的发生条件，并根据需要进行模拟和制定相应措施。日建设计认真对待每一个项目，根据其特点制定出相应的防震措施，旨在将建筑遭遇大地震时的损坏程度控制在最小范围，并将地震发生时建筑可维持的功能等反映到具体的设计当中。