美国圣母大学的智能监管与结构结合提升房屋抗灾能力

随着自然灾害愈发频繁地冲击美国各地社区,如何建造能够抵御这些灾害的房屋,已成为一项至关重要且紧迫的课题。

最新研究表明,答案或许存在于更智慧的监管体系与更坚固的建筑结构两者的交汇之处。任何一种单一方法都显得不足,但若将二者结合,则能为建造更安全的房屋提供一条充满希望的路径。

来自圣母大学的政治学家 Susan Ostermann、加州州立大学萨克拉门托分校的土木工程教授 María J. Echeverría,以及科罗拉多大学博尔德分校的学者 Abbie Liel,共同识别出对建筑抗灾能力影响最大的规范特征,并将这些特征转化为具体、可操作的建造方案。这项获得美国国家科学基金会资助的研究成果,已在《国际灾害风险减轻杂志》上发表。

双重路径:治理与技术的融合
Ostermann 与 Liel 指出,住房的抗灾韧性既是治理课题,也是技术挑战。现行的建筑规范其实已包含建造安全房屋所需的全部内容,但在许多地区,规范的执行与落实仍是主要障碍。

“建筑规范本身支持安全、有韧性的住房目标,但有时也可能因为执行方式而适得其反,”圣母大学全球事务与政治学副教授 Ostermann 表示,“我们必须深入理解地方文化、当地建造习惯与监管流程之间的相互影响。”

研究地点阿拉斯加州安克雷奇的情况尤为特殊,也更凸显了基于本地实情的监管方式的重要性。该地地理上与美国本土隔离,居民普遍持独立自主的态度,对政府规管常抱怀疑。即便在 2018 年一场 7.1 级地震摧毁或损坏了 750 多栋房屋之后,许多阿拉斯加人仍保持其一贯的自由主义立场。换言之,如果建筑规范在一开始就未被遵守,那么仅仅加强规范条文本身,并不能确保房屋变得更安全。

“各地居民都渴望安全的居所,但不同社区在监管和执行建筑规范的力度上存在显著差异,”Ostermann 说。

务实监管:从理论到实践
为了获取关于抗灾房屋关键特征的本地专业知识,研究团队对近 40 位专家进行了深入访谈,包括结构工程师、岩土工程师、建筑商、监管人员和检验员等。这一做法基于 Ostermann 提出的“监管务实主义”理念——旨在帮助政府在传统自上而下监管模式失效的地区,更有效地推行规范。

“这意味着我们必须理解所监管的实际情况,并针对该情况设计监管措施——有时甚至需要采取一些看似非传统的方式,”Ostermann 解释道。

建筑规范本身的极度复杂性也是一个现实挑战。“如果把它完整打印出来,会厚达数卷,”Ostermann 说,“篇幅如此庞大,几乎无人能够完全掌握——无论是使用它的政府官员,还是努力合规的承包商。”

正因很少有人能真正通晓整部规范,Ostermann 与 Liel 认为,地方官员及相关利益方必须优先关注那些在本地特定环境下对防灾安全最为关键的一小部分规范内容。

工程视角:房屋为何失效,又如何加固
Echeverría 和 Liel 通过计算结构工程分析发现,阿拉斯加许多房屋在灾害中表现不佳,主要是由于关键结构元素的缺失,而这正源于合规性不足。

例如在阿拉斯加常见的、一层带有大开敞车库的两层住宅中,二楼的重量完全依赖一楼缺乏横向支撑的结构承担。“这就像整个结构体缺了一面墙,”Liel 说,“会导致应力过度集中于其他部分,引发扭转问题,从而使这类房屋在地震中表现脆弱。”

Echeverría 与 Liel 总结出一份应优先落实的关键结构特征清单,以最大程度提升合规性与抗灾能力:

剪力墙:专门用于抵抗侧向力(如风或地震作用)的墙体;

车库开口周边的合理框架加固;

锚固件:将墙体与地基牢固连接的钢制构件,能在震动中保持整体稳定。

Liel 强调,这些解决方案并非新奇或昂贵,但房主和建筑商往往未能意识到其重要性。Echeverría 和 Liel 的研究成果提供了明确的“关键特征”清单,为 Ostermann 所倡导的务实监管提供了具体的技术指引。

目前,Ostermann 与 Liel 的研究已扩展至阿拉斯加、波多黎各,以及 2023 年野火中严重受损的毛伊岛拉海纳地区。波多黎各在玛丽亚飓风过去八年后,仍在艰难推进重建工作。

“当社区、工程师、建筑商和政策制定者共同协作时,‘韧性’就不再是一个抽象概念,而成为人们能够安居乐业的现实,”Ostermann 说,“只要我们持续倾听、学习和调整,我们就能建造出不仅能抵御下一次灾难,更能为家庭提供安全感与稳定根基的房屋,让人们得以安心规划未来。”