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用全面和辯證的思維做好房屋震害研究分析

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

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

    　　汶川大地震造成巨大的人員傷亡和經濟損失。據中國地震局地質研究所所長、國家汶川地震專家委員會南北帶地震構造研究組組長張培震介紹，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。隨后發生余震2.3萬余次，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山斷裂帶中北段，形成長達300公里的余震帶。其特點是能量積累慢、復發周期長、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地球。地震還引發數以萬計的山崩、滑坡、塌方和泥石流等嚴重地質災害，毀壞了交通、通信等生命線系統。與之相對應的地表均是震災最嚴重的區域。據民政部門統計，截至5月底，四川、陜西、甘肅等10個省（市）共倒塌房屋696萬余間，損壞2336萬余間。其中，四川省倒塌房屋558萬余間，損壞2001萬余間。

    　　6月8日，國務院《汶川地震災后恢復重建條例》（以下簡稱《條例》）正式頒布實施。《條例》就組織開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、公共服務設施等建（構）筑物的受損程度和數量等。目前，有關部門已經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。但實事求是地說，這份報告還不能涵蓋房屋震害研究的全部內容，因為不同的部門側重不同，至少對房屋破壞原因、破壞狀態等重要問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行研究，最終形成權威性、綜合性的分析報告。面對人類歷史上一次罕見的大地震，給國家和災區群眾造成如此巨大的災難，做全面、科學、系統的房屋震害研究必不可少，這也是歷史的要求。其實，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家，指導協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選派的專家組也在災區現場搜集了大量資料。基于上述工作，并適當參考有關部門的報告，可再選擇若干個災情嚴重或地震災害典型的市（縣、鎮）對各類建（構）筑物，包括城鎮水電氣路等生命線工程進行震害研究，點面結合，如漢旺鎮、北川縣城、映秀鎮等。經過深入細致的工作，編寫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、省質量監督總站副站長向學、省建筑科學研究院副院長高永昭、德陽市建設局副局長鄧寧和綿陽市建設局總工程師張迅等同志的陪同下，專門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行了實地調查和現場踏勘。在映秀鎮調研期間，正在指揮過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情況。通過對房屋倒塌毀損情況的研究分析，我們體會到：“凡事苦心剖析，大條理、小條理，始條理、終條理。理其緒而分之，又比其類而合之。”房屋震害研究，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：一是該地區發震斷裂從整個縣城通過；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，場地效應和地基失效使破壞加劇；四是大量山體滑坡和巖石崩塌使災害更為嚴重。張所長的分析按地基基礎和土力學的專業術語可描述為：造成破壞的原因有強震作用力；震中心區過大地表開裂或隆起；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。

    　　2.山體滑坡。中央領導同志在視察北川災情時曾講到，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，新城區將近1/4被埋沒、破壞。事實上，對于發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嚴重破壞，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，地震發生后，容易引發強烈砂土液化，導致房屋震陷破壞。在這類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，場地效應和地基失效使破壞加劇，一些建筑出現地表開裂、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題，都需要在房屋震害研究中加以歸納分析。

    　　4.過大地表開裂或隆起。過大地表開裂或隆起導致的房屋破壞大都發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生，如北川縣城、映秀鎮等。

    　　二、要做各種破壞狀態分析

    　　由于地震作用力直接造成的房屋破壞，其狀態與房屋的建造年代、質量及抗震設防標準等因素有關，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正規設計建造的房屋，或雖按《78版規范》進行設計，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》進行抗震加固的房屋亦屬于此類，沒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》進行設計，因抗震設防概念明確，抗震構造措施要求嚴格，該時期修建的房屋，即使烈度為10度，超過設防烈度約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，有些可能有加固價值，有些經鑒定應予拆除。

    　　通過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，即使地震作用超過設防烈度一些，建筑物也可以在大震時不倒，保證室內人員的生命安全；基于唐山地震經驗教訓編制的《89版規范》，能夠保證地震作用初期房屋不倒塌，為室內人員逃生贏得寶貴時間。這些都是重要的經驗總結。

    　　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。據有關部門統計，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部門對村民住宅建設的選址予以指導，并提供能夠符合當地實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、民族特色和傳統風貌。”以災后重建為契機，全面加強農房建設，是我國城鄉建設領域的一次重大進步，在城鄉統籌發展進程中無疑具有深遠意義。其實，全國各地都在積極推進城鄉建設統籌的試點示范，僅舉一例，河南省固始縣作為農業大縣在實施城鄉建設統籌方面的經驗和做法：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服務、加強對農村工匠的技術培訓、加強農房建設的質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個重災縣的災后農民過冬房建設正有序、有效推進，建設主管部門主要負責指導、協調和幫助：派出農房建設指導專家組，著重幫助做好農房建設的設計圖紙審查、施工現場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、經濟實用、就地取材、民族特色、節能環保、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。為進一步加強恢復重建工程質量安全監管，近日，住房和城鄉建設部發出通知，要求所有恢復重建工程都應按規定納入正常的質量安全監管，要求四川、陜西和甘肅省災區各級建設主管部門加大對恢復重建工程質量安全的監管力度，進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足規范要求而造成房屋倒塌的；哪些雖然設計滿足規范要求，但施工質量達不到設計要求，如材料質量以次充好，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量和抗震性能鑒定并做出相應處理。我們認為，特別是實際地震烈度與設防烈度基本吻合的地震災區，按《01版規范》設計建造而發生倒塌的房屋，更具典型性，有些個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、要做超過與沒有超過設防標準情況的對比分析

    　　據三地建設主管部門負責同志介紹，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）。一種觀點認為，這次地震毫無疑問屬罕遇地震！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生大地震，如1879年的8.0級地震，1933年的7.5級地震，因此簡單套用上述理論很難解釋本次大地震。

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

    　　六、要做其他有關對比分析

    　　除以上五個方面的分析以外，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、地震次生災害和房屋毀損等情況。中國科學院周錫元院士介紹，盡管唐山、集集和汶川地震都是突發型的，無前震，震源很淺。但汶川地震是逆沖加走滑斷裂，震源破裂過程最復雜，持續時間最長。另外，汶川地震波及的面積、造成的受災面積、誘發的地質災害、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燃氣管道的市鎮而言，其中必然有值得借鑒的經驗和做法。

    　　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，五是做好超過與沒有超過設防標準情況的對比分析等。通過房屋震害研究，應科學、理性、實事求是地回答若干重大科學技術的基本問題：諸如如何利用震害現場資料，整理總結建（構）筑物，包括城鎮市政基礎設施（特別是生命線工程）的破壞規律；如何科學評價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際效果；抗震設防標準的調整應體現科學性和嚴肅性，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題等等。通過研究這類問題，進而引伸至技術標準和相關政策的調整。

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


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