汶川地震后關(guān)于建筑物安全的思考

源起：

2008年5月12日，四川汶川一帶發(fā)生了震驚世界的8級(jí)特大地震，舉國哀悼之時(shí)，我們不得不思考，我們能做些什么?

7月中旬，結(jié)束了高一的學(xué)習(xí)，我立刻來到四川地震災(zāi)區(qū)做了一名普通的志愿者，為災(zāi)區(qū)人民盡一份綿薄之力。在這次8.0級(jí)大地震的重災(zāi)區(qū)綿竹市九龍鄉(xiāng)，幾乎所有的民房都被夷為平地，唯有一棟二層民房幸免于難，甚至連裂縫幾乎都沒有，房屋四周圍墻部分倒塌。這引起了我極大的興趣，為什么這棟房屋屹立不倒?為什么這棟房屋未遭破壞々為什么房屋周圍的圍墻部分定向倒塌?帶著這些疑問，我對(duì)這棟房屋進(jìn)行了詳細(xì)考察。

基本情況：

房屋狀況：該棟房屋大門朝向?yàn)闁|偏南約15度，房屋東西方向?qū)捈s7米，南北方向長約13米，主體結(jié)構(gòu)高約6米。經(jīng)向房屋主人了解后得知，房屋建成于2007年，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樓板是由鋼筋混凝土現(xiàn)場澆注而成，墻體由紅磚砌成，震后房屋照片如圖1。

房屋圍墻情況：房屋四周有圍墻，圍墻高約3米，圍墻東西方向長18米，南北方向長16米。地震后，房屋南北側(cè)圍墻幾乎全部坍塌，房屋東西側(cè)圍墻完好無損，破壞后的圍墻照片如圖2。

原因分析：

2008年7月底，在結(jié)束了志愿者的工作后，我?guī)е占幕举Y料，回到了武漢。通過請教有關(guān)地震專家，查閱相關(guān)資料，漸漸理出了結(jié)論。

1、不同結(jié)構(gòu)的房屋的抗震能力為何有差異?

沒有倒塌的這棟房屋是一幢典型的框架結(jié)構(gòu)建筑，它的框架是由鋼筋混凝土澆筑而成的，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度和延性。房屋頂部及框架自身的重量都由大梁枋傳到立柱，再經(jīng)過立柱傳到地面，結(jié)構(gòu)整體性好。

反觀周圍的倒塌房屋，所采用的是農(nóng)村普遍的磚瓦結(jié)構(gòu)，其建筑方式是簡單的磚瓦堆砌，用少量的水泥砂漿黏合劑填充磚塊聞的縫隙(有的甚至不使用)，磚瓦堆砌結(jié)構(gòu)延性差、強(qiáng)度低。

就結(jié)構(gòu)這一點(diǎn)來看，這棟沒有垮塌的房子采用了更為安全且更為合理的框架結(jié)構(gòu)，良好的整體性使得整棟房屋均勻受力，減小了地震所帶來的破壞。從這方面看，這棟房子在結(jié)構(gòu)上明顯優(yōu)于普通的磚瓦式房屋。

2、房屋方向及圍墻倒塌分析

首先看此次地震斷裂帶與房屋所在地的相對(duì)位置關(guān)系。經(jīng)查閱相關(guān)資料得知，此次汶川大地震位于龍門山斷裂帶，重災(zāi)區(qū)汶川、北川及青川都位于該斷裂帶上。該斷裂帶基本屬于南北偏東走向，而房屋所在地綿竹市九龍鄉(xiāng)位于此次地震震中映秀鎮(zhèn)東面，直線距離約35千米。根據(jù)地震波理論，首先到達(dá)建筑物的是平行于地震波傳播方向的P波(體波)，P波的周期較短、振幅較小，由于建筑物所在地距震中很近，P波使建筑物上下抖動(dòng)，其破壞性通常較小。緊接而至的S波(面波)使建筑物產(chǎn)生水平搖擺，相當(dāng)于對(duì)建筑物沿水平方向施加了一個(gè)來回反復(fù)的作用力。對(duì)于這棟房屋來講，作用于它的S波產(chǎn)生的力是在南北方向的反復(fù)作用，所以可以推論，在該地區(qū)，建筑物由于S波造成的破壞應(yīng)該是南北方向的破壞。

因?yàn)榇舜蔚卣鸬腟波的震動(dòng)方向?yàn)槟媳狈较?，從圖3互看出，該揀房屋的長邊正好為南北走向，而該方向房屋剛度相對(duì)大，可以承受更大的S波產(chǎn)生的水平搖擺動(dòng)力作用，所以這也是房屋安全無損的又一個(gè)原因(所謂剛度就是受外力作用的材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力)。

再看房屋圍墻的情況，圖3中位于北面的A段圍墻向北面倒塌，位于南面的C段圍墻幾乎全部向南面倒塌，其余圍墻完好無損。這是因?yàn)锳與C段圍墻基本為東西走向，受到了南北向的作用力，S波產(chǎn)生的水平搖擺動(dòng)力作用正好作用于A、C墻剛度小的薄弱方向，致使A、C墻遭到破壞性打擊。而B、D段圍墻基本沿南北走向，受到的是基本平行于墻面的力，該方向圍墻剛度相對(duì)大，可以承受更大的S波產(chǎn)生的水平搖擺動(dòng)力作用，所以圍墻完好無損。而E段圍墻雖然沿東西向布置，但由于D段圍墻及房屋的支撐，增加了其抵抗水平力的能力，所以未受破壞。

關(guān)于災(zāi)后重建：

1、從房屋的平面布局上看，由于汶川地震斷裂帶為南北偏東走向，汶川地震是擠壓型地震，其錯(cuò)動(dòng)方向是北面稍偏東，其產(chǎn)生的s波也就為南北偏東方向。因此在該地區(qū)災(zāi)后重建房屋時(shí)，房屋較長的方向應(yīng)盡量布置在南北方向，即房屋南北方向剛度盡量大，以抵抗S波對(duì)房屋的破壞。

2、從房屋結(jié)構(gòu)的整體性來看，要選擇堅(jiān)硬的房屋基礎(chǔ)，并在每層間采用圈梁，轉(zhuǎn)角及剛度變化處設(shè)構(gòu)造立柱，樓板整體現(xiàn)澆。當(dāng)然采用框架結(jié)構(gòu)抗震性能更佳。

3、從圍墻的破壞特點(diǎn)看，位于房屋東西側(cè)建造的圍墻按一般結(jié)構(gòu)施工，而位于房屋南北側(cè)建造的圍墻則應(yīng)采取加固措施，如圍墻加厚或外設(shè)砌體柱等增強(qiáng)剛度的方法，這些均能有效提高圍墻抗震能力。