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用全面和辯證的思維做好房屋震害研究分析??對3個(gè)地震災害嚴重的縣鎮房屋倒塌毀損情況的調研與思考

作者:建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間:2009-12-22 20:46:58 [收藏]

    汶川大地震造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。據中國地震局地質(zhì)研究所所長(cháng)、國家汶川地震專(zhuān)家委員會(huì )南北帶地震構造研究組組長(cháng)張培震介紹,這次地震震級8.0級,震源深度14公里,地震主要能量釋放在1分多鐘內完成。隨后發(fā)生余震2.3萬(wàn)余次,其中最大余震震級達6.4級。這些余震主要分布在從映秀鎮到青川縣的龍門(mén)山斷裂帶中北段,形成長(cháng)達300公里的余震帶。其特點(diǎn)是能量積累慢、復發(fā)周期長(cháng)、影響范圍大、破壞強度高、次生災害嚴重。地震釋放出巨大的能量以彈性波的形式傳遍中國大陸乃至整個(gè)地球。地震還引發(fā)數以萬(wàn)計的山崩、滑坡、塌方和泥石流等嚴重地質(zhì)災害,毀壞了交通、通信等生命線(xiàn)系統。與之相對應的地表均是震災最嚴重的區域。據民政部門(mén)統計,截至5月底,四川、陜西、甘肅等10個(gè)?。ㄊ校┕驳顾课?96萬(wàn)余間,損壞2336萬(wàn)余間。其中,四川省倒塌房屋558萬(wàn)余間,損壞2001萬(wàn)余間。

      6月8日,國務(wù)院《汶川地震災后恢復重建條例》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《條例》)正式頒布實(shí)施?!稐l例》就組織開(kāi)展地震災害調查評估工作做出規定,內容包括房屋、基礎設施、公共服務(wù)設施等建(構)筑物的受損程度和數量等。目前,有關(guān)部門(mén)已經(jīng)完成災情嚴重地區城鄉住房受損情況報告,并作為編制恢復重建規劃的依據。但實(shí)事求是地說(shuō),這份報告還不能涵蓋房屋震害研究的全部?jì)热?,因為不同的部門(mén)側重不同,至少對房屋破壞原因、破壞狀態(tài)等重要問(wèn)題并未給出深入分析,所以還不能等同或替代房屋震害研究報告。有鑒于此,我們認為,應當在此報告的基礎上,組織對災區房屋震害情況進(jìn)行研究,最終形成權威性、綜合性的分析報告。面對人類(lèi)歷史上一次罕見(jiàn)的大地震,給國家和災區群眾造成如此巨大的災難,做全面、科學(xué)、系統的房屋震害研究必不可少,這也是歷史的要求。其實(shí),在汶川地震應急搶險階段,住房和城鄉建設部就派出大量專(zhuān)家,指導協(xié)助四川省建設廳完成了重災區城鎮住宅、教育、醫療等建筑安全性應急評估約5.8億平方米,占震前建筑總面積的95.6%。另外,住房和城鄉建設部等部門(mén)選派的專(zhuān)家組也在災區現場(chǎng)搜集了大量資料?;谏鲜龉ぷ?,并適當參考有關(guān)部門(mén)的報告,可再選擇若干個(gè)災情嚴重或地震災害典型的市(縣、鎮)對各類(lèi)建(構)筑物,包括城鎮水電氣路等生命線(xiàn)工程進(jìn)行震害研究,點(diǎn)面結合,如漢旺鎮、北川縣城、映秀鎮等。經(jīng)過(guò)深入細致的工作,編寫(xiě)出房屋震害研究報告還是具備了一定的基礎,條件也比較充分。

      基于上述對房屋震害研究工作的認識,6月下旬,我們在四川省建設廳總工程師田文、省質(zhì)量監督總站副站長(cháng)向學(xué)、省建筑科學(xué)研究院副院長(cháng)高永昭、德陽(yáng)市建設局副局長(cháng)鄧寧和綿陽(yáng)市建設局總工程師張迅等同志的陪同下,專(zhuān)門(mén)對遭受地震破壞最嚴重的綿竹市漢旺鎮、北川縣城和汶川縣映秀鎮的房屋毀損情況進(jìn)行了實(shí)地調查和現場(chǎng)踏勘。在映秀鎮調研期間,正在指揮過(guò)渡安置房建設的廣州市建委副主任向恩明同志介紹了有關(guān)情況。7月初,我們又赴甘肅省隴南災區調研,甘肅省建設廳總工程師梁文釗同志介紹了有關(guān)情況。通過(guò)對房屋倒塌毀損情況的研究分析,我們體會(huì )到:“凡事苦心剖析,大條理、小條理,始條理、終條理。理其緒而分之,又比其類(lèi)而合之?!狈课菡鸷ρ芯?,應突出把握好全面和辯證的分析,主要內容包括:

      一、要做各種破壞原因分析

      張培震同志分析,北川縣城遭到毀滅性破壞的主要原因包括:一是該地區發(fā)震斷裂從整個(gè)縣城通過(guò);二是縣城附近的地震破裂位移大;三是縣城坐落在河灘松散堆積物上,場(chǎng)地效應和地基失效使破壞加??;四是大量山體滑坡和巖石崩塌使災害更為嚴重。張所長(cháng)的分析按地基基礎和土力學(xué)的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)可描述為:造成破壞的原因有強震作用力;震中心區過(guò)大地表開(kāi)裂或隆起;江河灘涂附近強震引起強烈的砂土液化;強震引起山體滑坡造成建(構)筑物被埋或被沖切破壞。以上4種原因不僅僅是北川縣城房屋倒塌毀損的原因,也是整個(gè)地震災區房屋倒塌毀損的主要原因。

      1.強震作用力。強震作用力直接導致房屋倒塌毀損是普遍的,不僅在平原壩區,也存在于山區。在汶川大地震中,漢旺鎮是最典型的單純受地震作用力破壞的地區,其房屋未遭受山體滑坡、崩塌、泥石流的影響,建(構)筑物地基也未產(chǎn)生液化、震陷,鎮內(不包括鎮周邊山區)房屋受地震力破壞規律很明顯,即呈現出整體倒塌、部分整體倒塌或局部倒塌加嚴重破壞、未整體倒塌但嚴重破壞或局部倒塌加嚴重破壞、未整體倒塌但有破壞甚至嚴重破壞4種破壞狀態(tài)。

      2.山體滑坡。中央領(lǐng)導同志在視察北川災情時(shí)曾講到,震中在汶川,重災在北川。北川縣城為何破壞嚴重?據張迅同志介紹,除強震作用力之外,大面積山體滑坡的次生災害給房屋帶來(lái)了毀滅性破壞:山體滑坡造成北川縣城老城區近1/3幾乎被埋沒(méi),新城區將近1/4被埋沒(méi)、破壞。事實(shí)上,對于發(fā)生在山區的地震而言,山體滑坡始終是加重災情的最主要原因,不論是城鎮房屋還是農村房屋,不論是什么年代建造的房屋,也不論是按什么設防標準設計施工的房屋,還不論是房屋、道路、橋梁或市政基礎設施等都遭受?chē)乐仄茐?,造成大量人員傷亡。山體滑坡次生災害破壞規律在山區縣鎮非常典型和普遍。又據甘肅省某重災縣的人員傷亡統計數據,全縣共有15人在汶川地震中遇難,其中12人是由于山體滑坡、泥石流等次生災害造成的。目前,在汶川大地震的失蹤人員中,被山體滑坡掩埋占相當比例。

      3.地基液化。部分地區由于坐落在河灘松散堆積物上,地震發(fā)生后,容易引發(fā)強烈砂土液化,導致房屋震陷破壞。在這類(lèi)破壞中比較典型的是映秀鎮,因其建在岷江河灘松散堆積物上,場(chǎng)地效應和地基失效使破壞加劇,一些建筑出現地表開(kāi)裂、地基液化、震陷的破壞。盡管與前兩種破壞原因相比,地基液化具有特殊性,但在建(構)筑物設計階段是否考慮砂土液化對房屋抗震安全的影響,在幾度抗震設防烈度區域考慮等問(wèn)題,都需要在房屋震害研究中加以歸納分析。

      4.過(guò)大地表開(kāi)裂或隆起。過(guò)大地表開(kāi)裂或隆起導致的房屋破壞大都發(fā)生在地震中心區域或臨近斷裂帶區域,是震害原因中較為極端的現象,與地基液化類(lèi)似,具有局部特殊性。這種破壞原因在地震中心區域都有所發(fā)生,如北川縣城、映秀鎮等。

      二、要做各種破壞狀態(tài)分析

      由于地震作用力直接造成的房屋破壞,其狀態(tài)與房屋的建造年代、質(zhì)量及抗震設防標準等因素有關(guān),具有一定的規律性。作為最典型的單純受地震作用力破壞的地區,漢旺鎮實(shí)際地震烈度接近10度,遠遠超出震前6度的設防標準,據鄧寧同志介紹,在這種條件下,鎮內房屋破壞狀態(tài)可大致分為:

      1.整體倒塌。80年代以前修建的房屋,包括50年代修建的磚木結構及未經(jīng)正規設計建造的民房幾乎全部倒塌;按《74版規范》設計,因抗震設防標準較低,構造措施較差或無(wú)構造措施的房屋,80%以上整體倒塌。

      2.部分整體倒塌或局部倒塌加嚴重破壞。1980-1990年間修建的房屋或未經(jīng)正規設計建造的房屋,或雖按《78版規范》進(jìn)行設計,因抗震設防標準仍然較低,構造措施仍然較差,約有40-50%整體倒塌,其余為局部倒塌加嚴重破壞。

      3.未整體倒塌但嚴重破壞或局部倒塌加嚴重破壞。1990-2000年間修建的房屋,按《89版規范》進(jìn)行設計,因抗震設防標準有一定提高,并采取抗震構造措施,該時(shí)期修建的房屋,一般未出現整體倒塌但嚴重破壞,或局部倒塌加嚴重破壞。局部倒塌的原因有待分析。另外,漢旺鎮幾棟雖為70年代修建,但按《89版規范》進(jìn)行抗震加固的房屋亦屬于此類(lèi),沒(méi)有整體倒塌但嚴重破壞。

      4.未整體倒塌但有破壞甚至嚴重破壞。2000年以后修建的房屋,按現行《01版規范》進(jìn)行設計,因抗震設防概念明確,抗震構造措施要求嚴格,該時(shí)期修建的房屋,即使烈度為10度,超過(guò)設防烈度約4度,一般也未出現整體倒塌或局部倒塌,僅為破壞甚至嚴重破壞,有些可能有加固價(jià)值,有些經(jīng)鑒定應予拆除。

      通過(guò)對漢旺鎮房屋倒塌毀損情況的研究分析,我們可以初步得出結論,只要完全按照現行的《01版規范》設計施工,即使地震作用超過(guò)設防烈度一些,建筑物也可以在大震時(shí)不倒,保證室內人員的生命安全;基于唐山地震經(jīng)驗教訓編制的《89版規范》,能夠保證地震作用初期房屋不倒塌,為室內人員逃生贏(yíng)得寶貴時(shí)間。這些都是重要的經(jīng)驗總結。

      三、要做城鎮房屋與農村房屋的震害對比分析

      以上是對城鎮房屋震害情況的分析,具有一定的規律性,特別是對于單純受地震作用力破壞的房屋而言。房屋震害研究,正是旨在揭示建(構)筑物在地震力作用下的破壞機理、有針對性地制定對策、調整抗震設防標準、改進(jìn)建筑抗震設計方法等。

      對于災區大量的農村房屋,由于未納入城鎮建設監管體系,均由農民自主建設,其震害情況更為復雜,也更為嚴重。據有關(guān)部門(mén)統計,汶川地震共造成川、陜、甘三省房屋倒塌約1.6億平方米,其中農村房屋約占八成多。對此,《條例》規定,“地震災區的縣級人民政府應當組織有關(guān)部門(mén)對村民住宅建設的選址予以指導,并提供能夠符合當地實(shí)際的多種村民住宅設計圖,供村民選擇。村民住宅應當達到抗震設防要求,體現原有地方特色、民族特色和傳統風(fēng)貌?!币詾暮笾亟槠鯔C,全面加強農房建設,是我國城鄉建設領(lǐng)域的一次重大進(jìn)步,在城鄉統籌發(fā)展進(jìn)程中無(wú)疑具有深遠意義。其實(shí),全國各地都在積極推進(jìn)城鄉建設統籌的試點(diǎn)示范,僅舉一例,河南省固始縣作為農業(yè)大縣在實(shí)施城鄉建設統籌方面的經(jīng)驗和做法:免費提供12套農房設計圖紙供農民自主選擇、免費為農民提供測量和咨詢(xún)服務(wù)、加強對農村工匠的技術(shù)培訓、加強農房建設的質(zhì)量安全檢查與巡查等等。而災后重建規模如此之大的城鄉建設統籌還是空前的。據調研,目前陜西、甘肅兩省6個(gè)重災縣的災后農民過(guò)冬房建設正有序、有效推進(jìn),建設主管部門(mén)主要負責指導、協(xié)調和幫助:派出農房建設指導專(zhuān)家組,著(zhù)重幫助做好農房建設的設計圖紙審查、施工現場(chǎng)指導和農村工匠培訓三項工作。特別是農房設計圖紙應體現“安全抗震、經(jīng)濟實(shí)用、就地取材、民族特色、節能環(huán)保、方便自建”的原則。

      四、要做正常設計施工與非正常設計施工房屋的震害對比分析

      對漢旺鎮房屋震害的典型分析,應當代表了災區城鎮正常設計施工房屋的震害規律。事實(shí)上,災區絕大多數城鎮房屋的毀損情況均在上述規律所描述的范疇內。為進(jìn)一步加強恢復重建工程質(zhì)量安全監管,近日,住房和城鄉建設部發(fā)出通知,要求所有恢復重建工程都應按規定納入正常的質(zhì)量安全監管,要求四川、陜西和甘肅省災區各級建設主管部門(mén)加大對恢復重建工程質(zhì)量安全的監管力度,進(jìn)一步完善相應的監督管理機制。

      與正常設計施工相對應的是非正常設計施工的房屋震害,是指本應納入城鎮建設監管體系但卻不滿(mǎn)足設計施工要求而導致的房屋倒塌毀損情況。其中要區分哪些是由于設計不滿(mǎn)足規范要求而造成房屋倒塌的;哪些雖然設計滿(mǎn)足規范要求,但施工質(zhì)量達不到設計要求,如材料質(zhì)量以次充好,甚至偷工減料而造成房屋倒塌的。根據《條例》的規定,災區縣級以上人民政府要負責組織工程質(zhì)量和抗震性能鑒定并做出相應處理。我們認為,特別是實(shí)際地震烈度與設防烈度基本吻合的地震災區,按《01版規范》設計建造而發(fā)生倒塌的房屋,更具典型性,有些個(gè)案在得出結論后也應盡可能納入當地房屋震害研究報告。

      五、要做超過(guò)與沒(méi)有超過(guò)設防標準情況的對比分析

      據三地建設主管部門(mén)負責同志介紹,漢旺鎮烈度接近10度,原設防烈度僅為6度;北川縣城烈度達10.5度,震前設防烈度為7度;映秀鎮烈度幾乎達到了11度,而震前設防烈度為7度。

      有關(guān)地震等級劃分按三水準設防:50年一遇地震,475年一遇地震(設計基本地震),1975年一遇地震(罕遇地震)。一種觀(guān)點(diǎn)認為,這次地震毫無(wú)疑問(wèn)屬罕遇地震!但甘肅省建設廳總工程師梁文釗同志指出,歷史上這一地區多次發(fā)生大地震,如1879年的8.0級地震,1933年的7.5級地震,因此簡(jiǎn)單套用上述理論很難解釋本次大地震。

      房屋震害研究中,要對比分析超過(guò)和沒(méi)有超過(guò)設防標準兩種情況,不能一概而論。哪些縣鎮的實(shí)際地震烈度沒(méi)有超過(guò)設防標準,與超過(guò)設防標準地區的房屋震害情況是否存在異同;哪些縣鎮的實(shí)際地震烈度超過(guò)設防標準,其房屋破壞規律是否隨著(zhù)烈度超出程度的不同而不同。有鑒于此,全面、科學(xué)、系統的房屋震害研究更顯得彌足珍貴。

      六、要做其他有關(guān)對比分析

      除以上五個(gè)方面的分析以外,房屋震害研究還應做好:

      1.國內幾次強震災害對比分析。如要全面分析對比唐山地震、集集地震與汶川地震的規律,內容涉及地震型態(tài)、地震次生災害和房屋毀損等情況。中國科學(xué)院周錫元院士介紹,盡管唐山、集集和汶川地震都是突發(fā)型的,無(wú)前震,震源很淺。但汶川地震是逆沖加走滑斷裂,震源破裂過(guò)程最復雜,持續時(shí)間最長(cháng)。另外,汶川地震波及的面積、造成的受災面積、誘發(fā)的地質(zhì)災害、次生災害比唐山和集集地震也大得多。

      2.國內外強震災害對比分析。內容除上面提及的以外,可否引伸至各國應對房屋倒塌毀損的應急搶險機制以及評估、鑒定、加固機制等。

      3.次生火災情況對比分析。如與舊金山大地震和阪神地震相比,汶川地震引發(fā)的次生火災數量極少,這對于汶川地震災區范圍內分布有各類(lèi)燃氣管道的市鎮而言,其中必然有值得借鑒的經(jīng)驗和做法。

      綜上所述,房屋震害研究不可或缺,應突出把握好全面和辯證分析,即一是做好房屋破壞原因分析,二是做好房屋破壞狀態(tài)分析,三是做好城鎮房屋與農村房屋的震害對比分析,四是做好正常設計施工與非正常設計施工房屋的震害對比分析,五是做好超過(guò)與沒(méi)有超過(guò)設防標準情況的對比分析等。通過(guò)房屋震害研究,應科學(xué)、理性、實(shí)事求是地回答若干重大科學(xué)技術(shù)的基本問(wèn)題:諸如如何利用震害現場(chǎng)資料,整理總結建(構)筑物,包括城鎮市政基礎設施(特別是生命線(xiàn)工程)的破壞規律;如何科學(xué)評價(jià)現行建筑抗震規范在抵御地震災害,保護室內人員生命安全方面的實(shí)際效果;抗震設防標準的調整應體現科學(xué)性和嚴肅性,是否應當以房屋震害研究結果為依據;對于公共建筑和服務(wù)設施,在抗震設防等級確定、結構體系選擇等方面有哪些需要思考的問(wèn)題等等。通過(guò)研究這類(lèi)問(wèn)題,進(jìn)而引伸至技術(shù)標準和相關(guān)政策的調整。

    ??(參與調研的同志有田文、向學(xué)、高永昭、鄧寧、張迅、韓煜、馬駿馳) 王鐵宏
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