強(qiáng)地震帶給我們的思考

劉 昱 彤

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

強(qiáng)地震帶給我們的思考

劉 昱 彤

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

主要針對(duì)汶川地震和玉樹(shù)地震兩次大地震中房屋建筑的破壞情況做了簡(jiǎn)要的分析，通過(guò)分析房屋破壞原因，提出了相應(yīng)的抗震措施，并證實(shí)了房屋建筑抗震安全的重要性。

地震，抗震,措施

汶川地震發(fā)生在2008年5月12日，里氏震級(jí)8.0級(jí)，最大烈度為11度，震中位置為四川省汶川縣映秀鎮(zhèn)，這次地震是淺源地震，震源深度為10 km～20 km，因此破壞性極大。

玉樹(shù)地震發(fā)生在2010年4月14日凌晨，最高震級(jí)7.1級(jí)，地震震中位于玉樹(shù)縣城附近，此次地震也屬于淺源地震，大量的房屋建筑遭到破壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡。

1 地震中房屋建筑的破壞情況

1.1 土和磚木的混合結(jié)構(gòu)

在鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村，由于經(jīng)濟(jì)條件的限制，村民居住習(xí)慣影響，以及村民抗震設(shè)防意識(shí)的淡薄，房屋結(jié)構(gòu)大多數(shù)為土和磚木的混合結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)沒(méi)有抗震設(shè)防，建筑材料差，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，抗震性能差，所以在這兩次大地震中，諸如此類(lèi)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村房屋，破壞非常嚴(yán)重。在城區(qū)，有些房屋的建造時(shí)間較早，由于當(dāng)時(shí)的條件的限制和相關(guān)規(guī)范的不完善，也未考慮抗震設(shè)防，相比設(shè)防房屋的破壞要嚴(yán)重。

在四川地區(qū)，木屋架結(jié)構(gòu)是一種比較傳統(tǒng)又常用的結(jié)構(gòu)形式，該類(lèi)結(jié)構(gòu)是在木屋架上面鋪設(shè)檁條和瓦片，形成屋蓋。在地震中，該類(lèi)結(jié)構(gòu)的屋架發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的破壞，屋蓋的瓦片大面積滑落、屋架被震松散，破壞嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)在縱橫墻之間出現(xiàn)脫開(kāi)、墻體及屋蓋出現(xiàn)嚴(yán)重傾斜。

此外，還有些近年建造的多層砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng)的木屋蓋形式作為屋頂隔熱層，該類(lèi)木非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)之間沒(méi)有牢固的連接，在地震中出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的震害。

1.2 砌體結(jié)構(gòu)

砌體結(jié)構(gòu)在我國(guó)的房屋建筑結(jié)構(gòu)中是一種非常常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，由于它的材料便宜、方便取得、施工速度快、造價(jià)低廉等原因，在我國(guó)廣大村鎮(zhèn)地區(qū)被廣泛使用。但砌體結(jié)構(gòu)也有很多嚴(yán)重的缺點(diǎn)，比如其抗震性能不足，致使很多砌體結(jié)構(gòu)是帶裂縫工作，在地震來(lái)臨時(shí)，砌體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生非常嚴(yán)重的破壞。汶川地震災(zāi)區(qū)建筑震害調(diào)查表明：多層砌體結(jié)構(gòu)房屋是受損最為嚴(yán)重、最為普遍的結(jié)構(gòu)形式。除農(nóng)村的農(nóng)民自建房外，在城鎮(zhèn)中倒塌或破壞嚴(yán)重的住宅、辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校教學(xué)樓和辦公室也多為砌體結(jié)構(gòu)，按建造年代順序的結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出不同的破壞規(guī)律，破壞程度也有明顯的由重到輕的規(guī)律。主要震害形式有：

1)主體結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致的房屋整體倒塌。砌體結(jié)構(gòu)具有脆性性質(zhì)和整體性差的特點(diǎn)，其抗震能力一般相對(duì)較低，在以往的大地震中，砌體結(jié)構(gòu)房屋震害都比較嚴(yán)重。特別是二十世紀(jì)六七十年代建設(shè)的砌體結(jié)構(gòu)房屋，由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)條件的限制，沒(méi)有考慮抗震設(shè)防，在這次地震中，此類(lèi)房屋遭受了嚴(yán)重的破壞，部分房屋甚至出現(xiàn)了大面積倒塌。主要表現(xiàn)為：底層倒塌導(dǎo)致上層支撐受到破壞而隨之倒塌、中上層倒塌而對(duì)底層造成的沖擊倒塌,以及樓層面板的整體塌落等。與其他結(jié)構(gòu)相比其抗震性能相對(duì)較差。

2)砌體房屋結(jié)構(gòu)的局部倒塌。在這兩次地震中，多數(shù)砌體結(jié)構(gòu)房屋屬于該類(lèi)型的震害，整體結(jié)構(gòu)破壞不是很?chē)?yán)重，但結(jié)構(gòu)的某一構(gòu)件或者某一薄弱環(huán)節(jié)遭受了嚴(yán)重破壞。主要震害有：砌體房屋由于墻角構(gòu)造與連接不可靠而導(dǎo)致的墻角倒塌、縱橫墻連接不牢固導(dǎo)致的墻體間拉壞倒塌、樓梯間墻體的倒塌和變形縫兩側(cè)墻體的倒塌等。

3)砌體開(kāi)裂造成的破壞。大部分砌體結(jié)構(gòu)在地震過(guò)后都表現(xiàn)出很?chē)?yán)重的裂縫，表現(xiàn)為：墻體之間的交叉裂縫、窗間墻在承重梁底部出現(xiàn)明顯水平裂縫、縱橫墻交接處的豎向裂縫等。

4)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。此類(lèi)破壞主要是屋面的凸出部分，諸如女兒墻、樓梯間、塔樓、水箱等，由于地震來(lái)臨時(shí)，產(chǎn)生嚴(yán)重的鞭梢效應(yīng)，其破壞比較嚴(yán)重。

1.3 平面、立面不規(guī)則的建筑

在這兩次大地震中，建筑和結(jié)構(gòu)不合理，平、立面不規(guī)則的建筑物震害比較嚴(yán)重。平面凹進(jìn)和凸出的角部、L形的角部破壞較嚴(yán)重；不等高建筑、階梯形立面的建筑震害較嚴(yán)重；防震縫設(shè)置不合理或防震縫被建筑垃圾等雜物堵住，沒(méi)有發(fā)揮作用，會(huì)加劇房屋的震害。和橫墻承重結(jié)構(gòu)相比，縱墻承重結(jié)構(gòu)的震害要嚴(yán)重一些。橫墻較少的空曠房屋震害嚴(yán)重，主要集中在會(huì)議室、教室等大空間部位的承重縱墻，容易發(fā)生預(yù)制樓板等構(gòu)件下落。此外，外廊式建筑的局部承重縱墻產(chǎn)生了貫穿的X形裂縫，導(dǎo)致墻體破壞，基本喪失承載能力。

1.4 違章建筑

在這兩次大地震中，可以發(fā)現(xiàn)違章搭建、改建、后封陽(yáng)臺(tái)等違章建筑破壞嚴(yán)重。比較常見(jiàn)的局部違章搭建情況是用半磚砌體和玻璃窗將陽(yáng)臺(tái)封閉、拆除部分承重墻擴(kuò)大門(mén)窗洞等，在地震作用下，雖然主體結(jié)構(gòu)基本保持完好，但這些違章搭建部分出現(xiàn)局部倒塌、甚至完全破壞。

此外，諸如玻璃幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件大都沒(méi)有與主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠的連接，震害嚴(yán)重，墜落的構(gòu)件會(huì)引起人員傷亡。

2 提高房屋建筑物抗震能力的建議

2.1 嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)防

在地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)進(jìn)展不大的情況下，合理確定結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，使每一個(gè)結(jié)構(gòu)都具有一定的抗震能力，特別是抗倒塌能力。

在這兩次大地震中，按照國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用的房屋，即使建造時(shí)間較早，其抗震構(gòu)造和現(xiàn)行規(guī)范存在一定差距，仍然具有較好的抗倒塌能力。例如在青川縣城，沒(méi)有一棟學(xué)校小學(xué)、中學(xué)房屋整體倒塌，這是值得慶幸的，如喬莊小學(xué)的教學(xué)樓逸夫樓、青川中學(xué)的教學(xué)樓，震后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)性裂縫，基本完好，這些建筑均是按照當(dāng)時(shí)的規(guī)范設(shè)計(jì)和建造的。

鋼筋混凝土框架建筑具有較好的抗震性能，這兩次大地震中有許多中小學(xué)建筑倒塌，但鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本保持完好，所以對(duì)于像中小學(xué)這種重要的建筑，必須嚴(yán)格按照國(guó)家頒布的抗震規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，達(dá)到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)。

2.2 提高構(gòu)造措施

根據(jù)不同地區(qū)房屋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其抗震薄弱環(huán)節(jié)，采取工程措施，系統(tǒng)地提高民房的抗震設(shè)防能力。鋼筋混凝土圈梁、構(gòu)造柱和現(xiàn)澆樓板是提高砌體結(jié)構(gòu)延性，防止房屋倒塌的重要措施，在這兩次大地震中，未設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱的房屋震害比較嚴(yán)重，所以，一定要重視墻體的整體性，對(duì)于磚混結(jié)構(gòu)建筑要注意布設(shè)鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱。對(duì)木結(jié)構(gòu)房屋，要注意提高木屋架、木檁條屋蓋的整體性等。

從平面布置、立面布置、樓梯間布置等處加強(qiáng)規(guī)則性及結(jié)構(gòu)的整體性，控制橫墻的間距，每開(kāi)間均布置構(gòu)造柱，采用現(xiàn)澆樓板和封閉的圈梁，從嚴(yán)限定小墻肢的局部尺寸，部分小墻肢可改為鋼筋混凝土構(gòu)件，并加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和主體結(jié)構(gòu)的拉結(jié)。

頂層凸出物應(yīng)多增設(shè)縱橫墻和構(gòu)造柱，多做成小開(kāi)間的辦公室、居民住宅，采用較厚的墻體，以增加頂層的剛度，盡量避免出現(xiàn)頂層凸出物為大開(kāi)間的會(huì)議室或活動(dòng)室。

2.3 加強(qiáng)設(shè)計(jì)

砌體結(jié)構(gòu)的水平承載力和豎向承載力是相互影響的，對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)計(jì)算方法和設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)。

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除了要按照現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行小震作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算外，還應(yīng)該從保證“大震不倒”的角度出發(fā)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的彈性和彈塑性變形進(jìn)行驗(yàn)算。對(duì)建筑頂部的凸出物，需要考慮其進(jìn)行抗震驗(yàn)算，并乘以較大的放大系數(shù)。

2.4 合理布置和規(guī)劃

從結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)著手提高抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量，如在建設(shè)場(chǎng)地的選擇、房屋形狀和尺寸的選擇、結(jié)構(gòu)的整體性和規(guī)則性、合理設(shè)置防震縫、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠連接等方面保證結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能。

制定好抗震防災(zāi)規(guī)劃，選擇有利于抗震的建設(shè)場(chǎng)地，避免易發(fā)生地震災(zāi)害的場(chǎng)地，加強(qiáng)建筑物基礎(chǔ)的穩(wěn)固性。如果新建有一定規(guī)模的農(nóng)村房屋，應(yīng)盡量選擇具有基巖、碎石類(lèi)土、堅(jiān)硬密實(shí)的土層并且開(kāi)闊平坦的場(chǎng)地。

房屋平面布置應(yīng)力求簡(jiǎn)單、規(guī)整、對(duì)稱(chēng)，避免平面和立面上的突然變化和不規(guī)則的形狀。對(duì)于違章建筑和頂層違章搭建等情況必須要求拆除。

2.5 加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)知識(shí)宣傳和建筑行業(yè)的管理

加強(qiáng)對(duì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、驗(yàn)收等的監(jiān)督和管理，確保工程設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量。

加強(qiáng)宣傳工作，提高設(shè)計(jì)人員、施工人員、管理人員、居民的抗震設(shè)防意識(shí)，普及抗震設(shè)計(jì)的原理和基本內(nèi)容，并使其掌握、在設(shè)計(jì)中應(yīng)用；避免僥幸心理，同時(shí)加大對(duì)于違章建筑的處罰力度。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要針對(duì)在2008年的汶川地震及2010年玉樹(shù)地震中各類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)的破壞形式做了簡(jiǎn)要的敘述，分析了其震害形成的主要原因，并且提出了相應(yīng)的抗震設(shè)防措施。從兩次大地震的慘痛教訓(xùn)，我們應(yīng)該對(duì)房屋建筑抗震安全問(wèn)題引起足夠的重視，并且應(yīng)迅速采取相應(yīng)的對(duì)策?？拐饻p災(zāi)對(duì)于社會(huì)的安定、民眾的日常生活都有非常重要的影響，我們應(yīng)該將抗震防災(zāi)工作作為長(zhǎng)期的重要工作，不斷地吸取教訓(xùn)，時(shí)刻做好抗震設(shè)防的宣傳工作，共建美好家園。

[1] 任曉崧．5·12四川汶川地震后青川房屋應(yīng)急評(píng)估中磚砌體房屋的震害情況初探[J].結(jié)構(gòu)工程師，2008，24(3)：3-8．

[2] 張熙光，王軍孫，劉惠珊．建筑抗震鑒定加固手冊(cè)[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001．

[3] GB 50023-95,建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] GB 50011-2001,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Consideration on strong earthquake

LIU Yu-tong

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

According to Wenchuan earthquake and Yushu earthquake disasters, the article briefly analyzes building damage conditions in the two earthquakes, analyzes the damage causes, and puts forward corresponding seismic measures, and finally proves the significance of building seismic safety.

earthquake, seismic， measure

1009-6825(2014)22-0043-02

2013-12-20

劉昱彤(1981- )，男，工程師

TU352

A