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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(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2009-12-22 20:46:58 [收藏]
??對3個地震災(zāi)害嚴重的縣鎮(zhèn)房屋倒塌毀損情況的調(diào)研與思考
    關(guān)鍵詞：
    汶川大地震造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。據(jù)中國地震局地質(zhì)研究所所長、國家汶川地震專家委員會南北帶地震構(gòu)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(nèi)完成。隨后發(fā)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(zhèn)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(fù)發(fā)周期長、影響范圍大、破壞強度高、次生災(zāi)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(fā)數(shù)以萬計的山崩、滑坡、塌方和泥石流等嚴重地質(zhì)災(zāi)害，毀壞了交通、通信等生命線系統(tǒng)。與之相對應(yīng)的地表均是震災(zāi)最嚴重的區(qū)域。據(jù)民政部門統(tǒng)計，截至5月底，四川、陜西、甘肅等10個?。ㄊ校┕驳顾课?96萬余間，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(wù)院《汶川地震災(zāi)后恢復(fù)重建條例》（以下簡稱《條例》）正式頒布實施?！稐l例》就組織開展地震災(zāi)害調(diào)查評估工作做出規(guī)定，內(nèi)容包括房屋、基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)設(shè)施等建（構(gòu)）筑物的受損程度和數(shù)量等。目前，有關(guān)部門已經(jīng)完成災(zāi)情嚴重地區(qū)城鄉(xiāng)住房受損情況報告，并作為編制恢復(fù)重建規(guī)劃的依據(jù)。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(nèi)容，因為不同的部門側(cè)重不同，至少對房屋破壞原因、破壞狀態(tài)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(yīng)當在此報告的基礎(chǔ)上，組織對災(zāi)區(qū)房屋震害情況進行研究，最終形成權(quán)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(zāi)區(qū)群眾造成如此巨大的災(zāi)難，做全面、科學(xué)、系統(tǒng)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(yīng)急搶險階段，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部就派出大量專家，指導(dǎo)協(xié)助四川省建設(shè)廳完成了重災(zāi)區(qū)城鎮(zhèn)住宅、教育、醫(yī)療等建筑安全性應(yīng)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(xiāng)建設(shè)部等部門選派的專家組也在災(zāi)區(qū)現(xiàn)場搜集了大量資料?；谏鲜龉ぷ?，并適當參考有關(guān)部門的報告，可再選擇若干個災(zāi)情嚴重或地震災(zāi)害典型的市（縣、鎮(zhèn)）對各類建（構(gòu)）筑物，包括城鎮(zhèn)水電氣路等生命線工程進行震害研究，點面結(jié)合，如漢旺鎮(zhèn)、北川縣城、映秀鎮(zhèn)等。經(jīng)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(chǔ)，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(shè)廳總工程師田文、省質(zhì)量監(jiān)督總站副站長向?qū)W、省建筑科學(xué)研究院副院長高永昭、德陽市建設(shè)局副局長鄧寧和綿陽市建設(shè)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(zhèn)、北川縣城和汶川縣映秀鎮(zhèn)的房屋毀損情況進行了實地調(diào)查和現(xiàn)場踏勘。在映秀鎮(zhèn)調(diào)研期間，正在指揮過渡安置房建設(shè)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(zāi)區(qū)調(diào)研，甘肅省建設(shè)廳總工程師梁文釗同志介紹了有關(guān)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(yīng)突出把握好全面和辯證的分析，主要內(nèi)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(qū)發(fā)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(yīng)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(zāi)害更為嚴重。張所長的分析按地基基礎(chǔ)和土力學(xué)的專業(yè)術(shù)語可描述為：造成破壞的原因有強震作用力；震中心區(qū)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(gòu)）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(zāi)區(qū)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(dǎo)致房屋倒塌毀損是普遍的，不僅在平原壩區(qū)，也存在于山區(qū)。在汶川大地震中，漢旺鎮(zhèn)是最典型的單純受地震作用力破壞的地區(qū)，其房屋未遭受山體滑坡、崩塌、泥石流的影響，建（構(gòu)）筑物地基也未產(chǎn)生液化、震陷，鎮(zhèn)內(nèi)（不包括鎮(zhèn)周邊山區(qū)）房屋受地震力破壞規(guī)律很明顯，即呈現(xiàn)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(dǎo)同志在視察北川災(zāi)情時曾講到，震中在汶川，重災(zāi)在北川。北川縣城為何破壞嚴重？據(jù)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(zāi)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(qū)近1/3幾乎被埋沒，新城區(qū)將近1/4被埋沒、破壞。事實上，對于發(fā)生在山區(qū)的地震而言，山體滑坡始終是加重災(zāi)情的最主要原因，不論是城鎮(zhèn)房屋還是農(nóng)村房屋，不論是什么年代建造的房屋，也不論是按什么設(shè)防標準設(shè)計施工的房屋，還不論是房屋、道路、橋梁或市政基礎(chǔ)設(shè)施等都遭受嚴重破壞，造成大量人員傷亡。山體滑坡次生災(zāi)害破壞規(guī)律在山區(qū)縣鎮(zhèn)非常典型和普遍。又據(jù)甘肅省某重災(zāi)縣的人員傷亡統(tǒng)計數(shù)據(jù)，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(zāi)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(qū)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(dǎo)致房屋震陷破壞。在這類破壞中比較典型的是映秀鎮(zhèn)，因其建在岷江河灘松散堆積物上，場地效應(yīng)和地基失效使破壞加劇，一些建筑出現(xiàn)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(gòu)）筑物設(shè)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(shè)防烈度區(qū)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(dǎo)致的房屋破壞大都發(fā)生在地震中心區(qū)域或臨近斷裂帶區(qū)域，是震害原因中較為極端的現(xiàn)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(qū)域都有所發(fā)生，如北川縣城、映秀鎮(zhèn)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(shè)防標準等因素有關(guān)，具有一定的規(guī)律性。作為最典型的單純受地震作用力破壞的地區(qū)，漢旺鎮(zhèn)實際地震烈度接近10度，遠遠超出震前6度的設(shè)防標準，據(jù)鄧寧同志介紹，在這種條件下，鎮(zhèn)內(nèi)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(jié)構(gòu)及未經(jīng)正規(guī)設(shè)計建造的民房幾乎全部倒塌；按《74版規(guī)范》設(shè)計，因抗震設(shè)防標準較低，構(gòu)造措施較差或無構(gòu)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(guī)設(shè)計建造的房屋，或雖按《78版規(guī)范》進行設(shè)計，因抗震設(shè)防標準仍然較低，構(gòu)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(guī)范》進行設(shè)計，因抗震設(shè)防標準有一定提高，并采取抗震構(gòu)造措施，該時期修建的房屋，一般未出現(xiàn)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(zhèn)幾棟雖為70年代修建，但按《89版規(guī)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(xiàn)行《01版規(guī)范》進行設(shè)計，因抗震設(shè)防概念明確，抗震構(gòu)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(shè)防烈度約4度，一般也未出現(xiàn)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(jīng)鑒定應(yīng)予拆除。

    　　通過對漢旺鎮(zhèn)房屋倒塌毀損情況的研究分析，我們可以初步得出結(jié)論，只要完全按照現(xiàn)行的《01版規(guī)范》設(shè)計施工，即使地震作用超過設(shè)防烈度一些，建筑物也可以在大震時不倒，保證室內(nèi)人員的生命安全；基于唐山地震經(jīng)驗教訓(xùn)編制的《89版規(guī)范》，能夠保證地震作用初期房屋不倒塌，為室內(nèi)人員逃生贏得寶貴時間。這些都是重要的經(jīng)驗總結(jié)。

    　　三、要做城鎮(zhèn)房屋與農(nóng)村房屋的震害對比分析

    　　以上是對城鎮(zhèn)房屋震害情況的分析，具有一定的規(guī)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(gòu)）筑物在地震力作用下的破壞機理、有針對性地制定對策、調(diào)整抗震設(shè)防標準、改進建筑抗震設(shè)計方法等。

    　　對于災(zāi)區(qū)大量的農(nóng)村房屋，由于未納入城鎮(zhèn)建設(shè)監(jiān)管體系，均由農(nóng)民自主建設(shè)，其震害情況更為復(fù)雜，也更為嚴重。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)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(nóng)村房屋約占八成多。對此，《條例》規(guī)定，“地震災(zāi)區(qū)的縣級人民政府應(yīng)當組織有關(guān)部門對村民住宅建設(shè)的選址予以指導(dǎo)，并提供能夠符合當?shù)貙嶋H的多種村民住宅設(shè)計圖，供村民選擇。村民住宅應(yīng)當達到抗震設(shè)防要求，體現(xiàn)原有地方特色、民族特色和傳統(tǒng)風貌。”以災(zāi)后重建為契機，全面加強農(nóng)房建設(shè)，是我國城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域的一次重大進步，在城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)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(xiāng)建設(shè)統(tǒng)籌的試點示范，僅舉一例，河南省固始縣作為農(nóng)業(yè)大縣在實施城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)籌方面的經(jīng)驗和做法：免費提供12套農(nóng)房設(shè)計圖紙供農(nóng)民自主選擇、免費為農(nóng)民提供測量和咨詢服務(wù)、加強對農(nóng)村工匠的技術(shù)培訓(xùn)、加強農(nóng)房建設(shè)的質(zhì)量安全檢查與巡查等等。而災(zāi)后重建規(guī)模如此之大的城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)籌還是空前的。據(jù)調(diào)研，目前陜西、甘肅兩省6個重災(zāi)縣的災(zāi)后農(nóng)民過冬房建設(shè)正有序、有效推進，建設(shè)主管部門主要負責指導(dǎo)、協(xié)調(diào)和幫助：派出農(nóng)房建設(shè)指導(dǎo)專家組，著重幫助做好農(nóng)房建設(shè)的設(shè)計圖紙審查、施工現(xiàn)場指導(dǎo)和農(nóng)村工匠培訓(xùn)三項工作。特別是農(nóng)房設(shè)計圖紙應(yīng)體現(xiàn)“安全抗震、經(jīng)濟實用、就地取材、民族特色、節(jié)能環(huán)保、方便自建”的原則。

    　　四、要做正常設(shè)計施工與非正常設(shè)計施工房屋的震害對比分析

    　　對漢旺鎮(zhèn)房屋震害的典型分析，應(yīng)當代表了災(zāi)區(qū)城鎮(zhèn)正常設(shè)計施工房屋的震害規(guī)律。事實上，災(zāi)區(qū)絕大多數(shù)城鎮(zhèn)房屋的毀損情況均在上述規(guī)律所描述的范疇內(nèi)。為進一步加強恢復(fù)重建工程質(zhì)量安全監(jiān)管，近日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)出通知，要求所有恢復(fù)重建工程都應(yīng)按規(guī)定納入正常的質(zhì)量安全監(jiān)管，要求四川、陜西和甘肅省災(zāi)區(qū)各級建設(shè)主管部門加大對恢復(fù)重建工程質(zhì)量安全的監(jiān)管力度，進一步完善相應(yīng)的監(jiān)督管理機制。

    　　與正常設(shè)計施工相對應(yīng)的是非正常設(shè)計施工的房屋震害，是指本應(yīng)納入城鎮(zhèn)建設(shè)監(jiān)管體系但卻不滿足設(shè)計施工要求而導(dǎo)致的房屋倒塌毀損情況。其中要區(qū)分哪些是由于設(shè)計不滿足規(guī)范要求而造成房屋倒塌的；哪些雖然設(shè)計滿足規(guī)范要求，但施工質(zhì)量達不到設(shè)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(jù)《條例》的規(guī)定，災(zāi)區(qū)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(yīng)處理。我們認為，特別是實際地震烈度與設(shè)防烈度基本吻合的地震災(zāi)區(qū)，按《01版規(guī)范》設(shè)計建造而發(fā)生倒塌的房屋，更具典型性，有些個案在得出結(jié)論后也應(yīng)盡可能納入當?shù)胤课菡鸷ρ芯繄蟾妗?

    　　五、要做超過與沒有超過設(shè)防標準情況的對比分析

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

    　　有關(guān)地震等級劃分按三水準設(shè)防：50年一遇地震，475年一遇地震（設(shè)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(shè)廳總工程師梁文釗同志指出，歷史上這一地區(qū)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(shè)防標準兩種情況，不能一概而論。哪些縣鎮(zhèn)的實際地震烈度沒有超過設(shè)防標準，與超過設(shè)防標準地區(qū)的房屋震害情況是否存在異同；哪些縣鎮(zhèn)的實際地震烈度超過設(shè)防標準，其房屋破壞規(guī)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(xué)、系統(tǒng)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

    　　除以上五個方面的分析以外，房屋震害研究還應(yīng)做好：

    　　1.國內(nèi)幾次強震災(zāi)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(guī)律，內(nèi)容涉及地震型態(tài)、地震次生災(zāi)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(fù)雜，持續(xù)時間最長。另外，汶川地震波及的面積、造成的受災(zāi)面積、誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害、次生災(zāi)害比唐山和集集地震也大得多。

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

    　　3.次生火災(zāi)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(zāi)數(shù)量極少，這對于汶川地震災(zāi)區(qū)范圍內(nèi)分布有各類燃氣管道的市鎮(zhèn)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(yīng)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(zhèn)房屋與農(nóng)村房屋的震害對比分析，四是做好正常設(shè)計施工與非正常設(shè)計施工房屋的震害對比分析，五是做好超過與沒有超過設(shè)防標準情況的對比分析等。通過房屋震害研究，應(yīng)科學(xué)、理性、實事求是地回答若干重大科學(xué)技術(shù)的基本問題：諸如如何利用震害現(xiàn)場資料，整理總結(jié)建（構(gòu)）筑物，包括城鎮(zhèn)市政基礎(chǔ)設(shè)施（特別是生命線工程）的破壞規(guī)律；如何科學(xué)評價現(xiàn)行建筑抗震規(guī)范在抵御地震災(zāi)害，保護室內(nèi)人員生命安全方面的實際效果；抗震設(shè)防標準的調(diào)整應(yīng)體現(xiàn)科學(xué)性和嚴肅性，是否應(yīng)當以房屋震害研究結(jié)果為依據(jù)；對于公共建筑和服務(wù)設(shè)施，在抗震設(shè)防等級確定、結(jié)構(gòu)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(shù)標準和相關(guān)政策的調(diào)整。
    ——（參與調(diào)研的同志有田文、向?qū)W、高永昭、鄧寧、張迅、韓煜、馬駿馳） 王鐵宏
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