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专家解读汶川大地震 揭秘房屋受损原因 |
2009-04-30 |
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——听专家解读《“5·12”汶川地震房屋建筑震害分析与对策研究报告》
“大地震是破坏力极强的自然现象，给人类带来了巨大的灾难。人类目前虽然还不能阻止和准确预测地震的发生，但是可以依靠自身的智慧从鲜血和生命的代价中不断总结、研究和提高，从而指导灾后恢复重建、最大限度减轻未来地震灾害造成的损失。” ——摘自《“5·12”汶川地震房屋建筑震害分析与对策研究报告》
- 本报记者 王代林 杨晓
震后近一年，老树长新芽,废墟草丛开花。在灾区土地上，“长”出了一排排的新房。经历苦难的四川人,正奋力重建美好新家园。
“5·12”汶川特大地震发生后，建设系统和地震系统相关专家和工程技术人员迅速深入灾区调查，前后共计2500余人次，持续时间达2个多月，经过权威专家20多次讨论修正，昨(9)日，在“2009年内地与香港建筑业论坛”上，省建设厅总工程师田文发布《“5·12”汶川地震房屋建筑震害分析与对策研究报告》。
本报专访全程参与调研并执笔报告的5位权威专家，解析针对本次地震对房屋建筑的震害情况分析研究结果及对策建议。
研究角度一：导致房屋破坏的本次特大地震的特点
报告提出——
·此次地震能量巨大、烈度超强
·此次地震震源深度浅、破裂长度大、震害范围广
·发震方式特殊、震动持续时间长
特大地震发生在龙门山断裂带上，千年不遇，震中烈度高达11度；破裂过程可明显分成相互连贯的若干个破裂事件，每个破裂事件相当于一次7.2-7.6级的地震；持续的强烈振动对各种房屋结构造成持续叠加型破坏，处于高烈度区的建筑物瞬间造成严重破坏或倒塌，破坏程度历史上罕见。
专家解读
省地震局工程地震研究院高级工程师 何玉林：
地震在映秀附近地表下19公里处爆发后，以每秒3公里的速度向北偏东方向破裂，破裂长度达240公里，持续时间100秒，而一般情况下，地震持续时间最多1分多钟。震中烈度达11度。11度是什么概念？北川县城烈度达10度，县城几乎全毁了。
震后的GPS观测表明，龙门山和四川盆地除了在水平方向大幅度横向运动外，龙门山大幅度上升，四川盆地相对下降，下降幅度在安县、都江堰市一带最大，达30-60厘米。
重建对策建议
牢固树立“防范胜于救灾”的指导思想，从提高城镇综合抗震防灾能力这一根本点入手，在“软措施”和“硬措施”上下功夫。
“软措施”即规划及应急措施：包括城镇发展用地规模、防灾区域划分、场地选择、应急疏散通道、应急避难场地、应急反应和救援预案等内容；“硬措施”即单体工程抗震：使原有工程得到抗震加固、新建工程抗震设防达到设防标准等。
研究角度二：房屋选址要睁大眼睛
报告提出——
·地质构造差异对房屋震害影响明显
·场地条件差异对房屋震害影响明显
·次生灾害对房屋震害影响明显
地震波在不同地质结构中传播速度和方式的差异，使得处于不同地质区域内的房屋建筑的震害情况明显不同。处于断裂构造或褶皱构造区域内的房屋建筑比处于水平岩层构造区域内的破坏严重。
专家解读
西南勘察设计研究院总工程师康景文
在比较密实稳定的土层或基岩场地，地震破坏小；在比较松散的河流冲积层或土层中富含水分的场地，地震破坏大，且震害随土层厚度增加而加强。房屋建筑总是依具体的场地条件来考虑布局和朝向，当房屋的抗震薄弱朝向(一般为横向)与地震波的振动方向一致时，就会加剧房屋的震害。因此，在低烈度区也能造成房屋严重破坏或倒塌。
这次特大地震引发了大量山体滑坡、泥石流、堰塞湖、地基液化、崩塌、震陷等地质灾害，加剧了山区部分房屋的倒塌及破坏。修建在滑坡地带或断裂带附近的房屋在此次地震中破坏严重。
重建对策建议
统筹兼顾，严格规划选址，避免场地对房屋的不利影响。
研究角度三：不同类型房屋和结构
报告提出——
·砖混结构中，以大开间、大开窗、外走廊等建筑形式的震害最为严重
·框架-砌体混合结构形式，在重灾区普遍受到重创
·框架结构中，出现了框架柱先于框架梁破坏的现象
·用于厂房(或仓储)的排架结构灾害严重
·农村自建房在重灾区震害十分严重，倒塌普遍
·木结构房屋和轻钢结构房屋在此次地震中震害较轻
上世纪90年代前，在农村自建房中大量使用简易的砖石、砖木、土木等结构形式，由于没有必要的构造措施，砌筑墙体的粘结材料强度差，一般情况也没有进行专门的抗震设计，在此次地震重灾区震害十分严重，倒塌普遍。
专家解读
中国建筑西南设计研究院有限公司总工程师 冯远
这次地震灾害中灾区房屋建筑出现了不同程度的震损倒塌，不同的房屋结构有不同的反应。同时，震害情况又与地震的类型密切相关，有的地震对高层的影响大，有的则对低层影响大，一旦地震的类型与某类建筑的特征吻合，就会放大震害效应，这就能说明为什么同类结构建筑在不同区域、地震中所受的损害不同。
震害加深了我们对学科的认识和发现，这次地震中每一种建筑结构都受到不同程度的损失，都暴露出一些弱点，这都需要结构设计工作者不断研究加以完善。
重建对策建议
首先，要加强抗震设计，注意房屋结构选型，坚持选用已被证明相比更为抗震且广泛适用的框架、框剪、剪力墙结构形式，适当鼓励选用钢结构、轻钢铁结构、木结构、钢管混凝土结构等抗震性能好的建筑结构形式。其次，要加强农房建设抗震设防的技术指导和服务，目前省建设厅出台了四川省农村居住建筑抗震设计技术导则、抗震构造图集和200多套设计方案，应当认真贯彻执行。第三，房屋设计要设置多道抗震防线，提高房屋整体稳定性，比如适当增加柱间支撑、剪力墙及加大受力构件的延性等措施，房屋抵抗地震作用的整体稳定性会明显加强，比如强调“强柱弱梁”而不是现在常见的“弱柱强梁”，这样房屋不会因柱子的破坏而倒塌。
研究角度四：不同年代抗震设防标准
报告提出——
·随着社会年代的发展进步，我国抗震设防标准也在不断发展完善
·本次特大地震的实际烈度远高于房屋抗震设防烈度
·不同年代按不同抗震设防标准修建的房屋，震害明显不同
根据抗震规范对大震进行超越概率计算的结果，当实际影响烈度超过设防烈度的1.5度时，房屋结构主要受力构件的强度和变形无法承受，倒塌在所难免。
专家解读
四川省建筑科学设计院总工程师李琇
简单而言，我国建筑抗震设计规范共经历了四个 “版本”。第一次是1974年版的 《工业与民用建筑抗震设计规范》。1976年唐山地震发生后，《工业与民用建筑抗震设计规范》在1978年进行了修改。1989年版增加了对6度区的抗震设防要求。2001年则提出了 “小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防原则。
重建对策建议
严格执行现行抗震技术规范，坚持抗震审查制度。
地震后，国家提高了灾区抗震烈度，汶川、北川、青川、都江堰、茂县建筑设防标准提高到8度。灾后重建中必须加强施工图的抗震专项审查，实行抗震审查一票否决制。
研究角度五：使用不同建材的房屋
报告提出——
·上世纪九十年代中期以前大量使用冷拔低碳钢丝构件的房屋抗震性能差
·水泥、混凝土标准改变后，房屋震害减轻
·不同的墙体材料，房屋震害差异较大
由钢筋混凝土构筑的剪力墙结构房屋的抗震作用较好；框架填充墙所受震害则比较严重，但也有规律可循，无筋墙体震害大于有筋墙；农村自建房墙体大量使用的“干打垒”形式抗震能力差，这类房屋倒塌普遍。
专家解读
西南交通大学土木工程学院教授叶跃忠
从我们研究的结论看，建筑材料在地震中的表现与房屋结构的关系非常大，这次地震烈度太高，房屋结构因异常超限受力而垮塌，更不能奢望完全靠混凝土的力学性能来承受如此巨大的破坏力而使建筑物保持完好——建材有再大拉力也很难拉住结构的变形。但并不是说,建筑材料在抗震设计上没有效用。比如冷拔低碳钢丝构件用在钢筋混凝土里，它不是在烧热状态下变形的，材质很脆，抗冲击力就不强。而改用冷轧带肋钢筋就好得多，它的粘结力和强度是冷拔低碳钢丝的3-6倍。因此，我们将从增强建材的延展性来研究、推动应用。
重建对策建议
积极推动抗震防灾新技术、新材料的应用，加大对建材质量的监管力度，严格按照国家和行业标准组织生产。加大执法力度，防止不合格建材流入市场。鼓励和引导使用抗震性能好的新型墙体材料，替代部分落后墙体材料的使用。
积极推动抗震防灾新技术、新工艺、新材料、新产品的开发和应用，提高重建工程科技含量，加快技术进步，提高工程抗震防灾能力。重点推广运用隔震和消能减震、轻钢结构、钢结构等技术和体系。
房屋震害五大原因在研究中渐渐清晰
- 本报记者 王代林
《“5·12”汶川地震房屋建筑震害分析与对策研究报告》共8178字，薄薄15页纸，凝结着专家组专家们近1年的心血。“同胞们在灾难中遇难了，应该换来我们的安全意识，让活着的人更加安全地与灾难对抗。”省建设厅总工程师田文道出展开调查的原因。
汶川特大地震发生后，在迅速奔赴灾区的诸多专家队伍中，有这样一个专家组：人员大多头发斑白，他们是我国地震、建设、规划、勘察等领域的权威专家，在灾区开展对房屋震害调查、安全应急评估、专项房屋结构鉴定等工作。
“我们最初的工作安排，就是调查灾后房屋毁损情况，对房屋进行安全评估，为下一步的恢复重建工作提供依据。”田文说。但是，随着汇总的信息越来越多，大家都觉得有必要再梳理一下，深入研究灾情，为未来提供借鉴。
2008年5月25日，“5·12”汶川地震房屋震害研究专家组成立，清华大学建筑设计研究院专家在内的10多位国内相关行业资深专家参与。1个月后，专家组扩大成20多人，中国建筑西南设计研究院有限公司总工程师冯远就是第二批加入的。
深入调研，20多次讨论，轮廓渐渐清晰，新发现也多多。“大家比较一致的观点是，强地震是造成房屋毁损的主要和直接原因。”冯远介绍，此外，抗震设防标准、房屋结构、场地选择、建筑材料也是影响房屋安全的主要因素。密集的讨论后，房屋建筑震害的五大原因确定下来。
调研中还有新发现。曾经大家都认为，框架结构是比较成熟、比较安全的，但是在震中地区，大家发现有框架楼趴下了。进一步的研究发现，框架柱先于框架梁粉碎性破坏，这是因为巨大地震波竖向作用。“过去我们的框架结构设计，主要考虑的是抵抗水平震动、水平负荷的作用，今后不能忽略竖向震动的作用。”专家们对此形成相对一致的看法。
与会专家看《报告》：研究成果有重要参考价值
- 本报记者 胡彦殊
对策建议需要进一步细化
北京科技大学土木工程系博士生导师、教授 宋波
这篇报告篇幅很短，非常精炼，对于震害的分析非常全面，对地质构造及场地条件、结构、建筑材料等对震害的影响因素分析也比较周到。
报告还从汶川地震中发现了一些新情况，例如“在对不同类型房屋和结构的震害研究表明：框架结构中，出现了框架柱先于框架梁破坏的现象”，这在以前的地震中是很少发生的，这个研究结果对于今后抗震设计规范的完善无疑具有很重要的参考价值。
报告的对策建议也很全面。报告中特别强调的“要统筹兼顾，严格规划选址，避免场地对房屋的不利影响”很有价值。需要注意的是，在执行中，一方面，对策建议需要进一步细化，另一方面，各地必须配备相应的技术手段和人员，保证相关措施的落实。
建筑结构和材料不应片面追求高档
河北省唐山市规划设计院总工程师 孙庆森
这篇报告很全面，对于四川灾后重建具有很实在的指导意义。
以唐山的经验来看，“严格执行现行的抗震技术规范，坚持抗震审查制度”意义非常重大，这在报告中也加以了充分的体现。同时报告中提到“随着社会年代的发展进步，我国抗震设防标准也在不断发展完善”，这点我很赞同，事实上报告中提到的众多提高抗震性能的建筑结构形式较当年唐山大地震灾后重建中的建筑形式就有了巨大的进步。
不过，虽然现在国力强了，也要强调注意建筑成本问题，还要注意不能在建筑结构和材料上追求高档，只要严格按照国家抗震技术规范，坚持抗震审查制度，一些传统的建筑结构形式和材料同样也能起到很好的抗震效果。
专家组建议:实行抗震审查一票否决制度
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