抗震建筑是減少地震損失最直接有效的方法

周昌賢

[摘要]對(duì)于這次四川大地震的體會(huì)，這次地震我們單位受到國家地震局的委托去現(xiàn)場做調(diào)研，在分析總總原因之后，還是覺得應(yīng)該在源頭做功夫，就是建筑抗震問題。

[關(guān)鍵詞]四川地震抗震建筑

中國分類號(hào)：TU5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-7597(2009)0610107-01

一、前言

這次四川汶川5.12地震后，我們廈門地震勘測研究中心，受到國家地震局的委托，對(duì)四川的地震進(jìn)行了災(zāi)后評(píng)估，得出結(jié)論，還是要在源頭上做好建筑物的抗震要求，才能確保人們?nèi)罕姷陌踩?/p>

相較于其它科學(xué)或天然災(zāi)害，人類對(duì)地震的了解相對(duì)而言比較欠缺，總要在一次一次的地震災(zāi)害中汲取教訓(xùn)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。整個(gè)中國社會(huì)與人民在這次的汶川地震付出了極大的代價(jià)。在緊急救災(zāi)工作告一段落之后，相關(guān)單位必定會(huì)進(jìn)行全面的勘災(zāi)，而國際上的地震研究社群也必定投入一定的關(guān)注，從科學(xué)的角度去探討震害的原因并提出對(duì)策建議，其目的除了留下紀(jì)錄外，最重要的還是要從中取得經(jīng)驗(yàn)。因此，觀察地震災(zāi)害所呈現(xiàn)的現(xiàn)象，從科學(xué)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程等層面，綜整出可能的致災(zāi)原因與防范之道，探討在災(zāi)后重建與城市化的過程中如何去建設(shè)抗震的建筑，在源頭上防患于未然，做好準(zhǔn)備面對(duì)下一個(gè)大地震，才不會(huì)讓這次震災(zāi)慘痛的代價(jià)自費(fèi)。從全球的重大地震災(zāi)害調(diào)查中可以發(fā)現(xiàn)，95％以上的人命傷亡都是因?yàn)榻ㄖ锸軗p或倒塌所引致的。一些國際上造成重大傷亡的地震災(zāi)害都呈現(xiàn)出類似的現(xiàn)象，除了地震規(guī)模(震級(jí))大外，主要還是因?yàn)榇罅繘]有經(jīng)過良好抗震工程設(shè)計(jì)與施工的房屋倒塌。而且這些房屋經(jīng)常是完全倒塌成一堆石塊廢墟，將人活埋；這樣的場景在1999年8月17日土耳其的伊茲米特(Izmit)地震、2001年1月26日印度的布吉(BHUJ)地震、2005年10月8日巴基坦的克什米爾(Kashmir)地震以及此次的汶川地震等死亡人數(shù)超過2萬人的災(zāi)害地震中都極為類似。因此，探討建筑物于地震中受損倒塌的原因，并加以防范，從工程上建造經(jīng)得起強(qiáng)震的抗震建筑是減少地震災(zāi)害最直接、最有效的方法。

然而，不是符合抗震標(biāo)準(zhǔn)的房子就不會(huì)被震倒。假如建筑物遭受極端地震的襲擊，超過其抗震標(biāo)準(zhǔn)，那么建筑物還是可能嚴(yán)重受損或倒塌的。以這次汶川地震的規(guī)模來推算，在龍門山斷層附近距離斷層線20公里范圍內(nèi)的地震動(dòng)強(qiáng)度可能高達(dá)0.3g以上(地震烈度8度以上)，約相當(dāng)于中國抗震規(guī)范烈度9度的設(shè)防地震水平，但實(shí)際耐震設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)只有7度(成都)左右。換言之，建筑物只有7度的耐震能力(符合抗震標(biāo)準(zhǔn))，卻遭受了9度以上的地震襲擊。有些城市雖然距離龍門山斷層較遠(yuǎn)，理論上震波會(huì)隨距離而衰減，但可能是因?yàn)榈刭|(zhì)較松軟，而在當(dāng)?shù)匕l(fā)生震波放大的效應(yīng)(地盤效應(yīng))，這也會(huì)使地震烈度超過抗震標(biāo)準(zhǔn)而成為重災(zāi)區(qū)。因此對(duì)地震與活動(dòng)斷層的充分研究也極為重要。

二、慎防“四不、一沒有”

從全球重大地震災(zāi)害調(diào)查的結(jié)果我們綜合得出了一個(gè)結(jié)論，所有的地震災(zāi)難都是因?yàn)椤八牟弧⒁粵]有”造成的，簡單的說，“四不”就是建筑物的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不足、設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工不良和使用維護(hù)不善，而“一沒有”就是沒有防災(zāi)意識(shí)。總的來說，房子被震垮，通常是前述幾個(gè)因素交互影響的結(jié)果。若有兩個(gè)以上因素同時(shí)存在，房子被震垮的可能性就大大提高，災(zāi)難也會(huì)產(chǎn)生。

以下我們就從全球的重大地震及此次汶川地震的經(jīng)驗(yàn)，分別就“四不、一沒有”來逐項(xiàng)探討災(zāi)害的原因與防范之道。

(一)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不足

這是指地震所引起的地震動(dòng)烈度太大超過預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。建筑物的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)過科學(xué)統(tǒng)計(jì)分析而計(jì)算出的各地的地震危害程度，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)與風(fēng)險(xiǎn)等因素而決定的。在極端情況的大規(guī)模地震下，實(shí)際地震烈度還是有可能超過設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的以1999年臺(tái)灣地區(qū)“9·21”集集地震為例，集集地震是因?yàn)檐嚮\埔斷層(逆沖斷層)活動(dòng)而造成，在當(dāng)時(shí)因?yàn)閷?duì)車籠埔斷層的調(diào)查研究還不夠充分，以致低估了它的地震危害程度；因此，耐震設(shè)計(jì)規(guī)范只將車籠埔斷層附近區(qū)域的設(shè)計(jì)地震定為0.23g(約相當(dāng)于中國烈度標(biāo)準(zhǔn)的8度)，但災(zāi)區(qū)實(shí)際的地震動(dòng)超過0.4g(相當(dāng)于中國烈度標(biāo)準(zhǔn)的9度)，因而在車籠埔斷層附近區(qū)域造成了相當(dāng)大的災(zāi)害。此次汶川地震也有許多類似的地方，同樣是逆沖斷層龍門山斷層活動(dòng)引起，在災(zāi)區(qū)附近的實(shí)際地震動(dòng)烈度遠(yuǎn)大于抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)烈度，而導(dǎo)致嚴(yán)重的災(zāi)害。這樣的情況是世界各國都普遍存在的問題，必須加強(qiáng)活動(dòng)斷層的調(diào)查研究與地震危害評(píng)價(jià)，這需要政府與負(fù)責(zé)單位投入更大的經(jīng)費(fèi)與人力。

(二)設(shè)計(jì)不當(dāng)

地震中倒塌的房子如果不符鋼筋水泥建造的基本要求，鋼筋嚴(yán)重缺乏，沒有達(dá)到鋼筋量的最低要求，水泥強(qiáng)度有問題，嚴(yán)格來說，這些都不能稱為鋼筋水泥建造的房子，它的抗震能力比磚石造的房子好不了多少，地震倒塌時(shí)瞬間變成巨大的石塊堆將人活埋，這是造成慘重傷亡的主因。這些建筑可能設(shè)計(jì)不當(dāng)或者根本未經(jīng)專業(yè)(抗震)設(shè)計(jì)。建筑物的設(shè)計(jì)必須依據(jù)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，配合學(xué)理的分析驗(yàn)算來決定柱、梁及墻等主要抗震構(gòu)材的尺寸與配筋，并且需符合詳細(xì)的耐震設(shè)計(jì)與施工細(xì)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)；這樣的房子縱使遭遇超過設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的地震而破壞，也不至于發(fā)生完全坍塌成石堆的現(xiàn)象，人命的傷亡還是可以得到相當(dāng)降低的。

(三)施工不良

設(shè)計(jì)只是提出一些設(shè)計(jì)圖說，此一階段可以說是紙上談兵，建筑物必須經(jīng)過施工才能真正的實(shí)體呈現(xiàn)。一個(gè)精良的設(shè)計(jì)若施工不良一樣會(huì)造成災(zāi)難，尤其是鋼筋水泥建造的房屋，除了鋼筋與水泥的強(qiáng)度需要符合標(biāo)準(zhǔn)外，還有許多施工細(xì)節(jié)必須切實(shí)遵守，諸如鋼筋擺放的數(shù)量、位置、搭接位置、彎鉤角度與箍筋間距等都對(duì)抗震能力有決定性之影響。這在全球的震災(zāi)調(diào)查結(jié)果與試驗(yàn)研究中是一再被確認(rèn)的。

(四)使用維護(hù)不善

建筑物在設(shè)計(jì)時(shí)都是根據(jù)原定的使用條件(用途)加以分析設(shè)計(jì)，若用途變更也可能導(dǎo)致載重變化而影響其抗震能力。更常見的是在房屋建造后，因?yàn)槟承┦褂蒙系男枰椭苯忧贸龎Γ踔吝B柱子都敲除。有時(shí)為了增加使用空間而在屋頂增建。以上這些作為若未經(jīng)詳細(xì)的工程分析并做必要之加固，都會(huì)導(dǎo)致房屋抗震能力嚴(yán)重下降，而在強(qiáng)震中受到嚴(yán)重威脅。

(五)沒有防災(zāi)意識(shí)

地震災(zāi)害的某些特征和其它的天然災(zāi)害不同，使得無論是政府官員還是民眾都容易缺乏地震防災(zāi)意識(shí)。拿臺(tái)風(fēng)造成的洪災(zāi)和地震這兩種天然災(zāi)害來比較：臺(tái)灣地區(qū)洪災(zāi)的規(guī)模雖然較小，但幾乎每年都會(huì)發(fā)生，且可以有幾天到幾小時(shí)的預(yù)警，人們比較容易有警惕；反觀地震災(zāi)害雖然損失往往十分慘重，卻數(shù)十年才發(fā)生一次，且通常沒有預(yù)警，人們?nèi)菀走z忘。1976年的唐山地震造成24萬余人死亡，可能因已經(jīng)過了30年而逐漸被淡忘。這里要特別強(qiáng)調(diào)的是，所有倒塌的房屋都有抗震能力不足的問題，但抗震能力不足卻不一定是設(shè)計(jì)不當(dāng)或施工不良(經(jīng)常被歸類為偷工減料)

的問題。二三十年前建造的房子會(huì)經(jīng)不起地震是由許多社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程與工程知識(shí)上的原因?qū)е碌?，幾乎所有的國家都有相同問題。在早期因?yàn)樯鐣?huì)經(jīng)濟(jì)條件較匱乏，許多房屋的建造必定能省則省，安全考慮變成次要因素：加上當(dāng)時(shí)的工程知識(shí)不像現(xiàn)在這么清楚、普及，許多抗震設(shè)計(jì)規(guī)范本身就不夠完備，沒有完全落實(shí)于建設(shè)中。這些都是早期建造的房子在地震中倒塌的重要原因，不一定是偷工減料。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我們的社會(huì)應(yīng)該越來越重視防災(zāi)工作，如果有防災(zāi)意識(shí)的話，那些早期建造、抗震不足的房子就應(yīng)該進(jìn)行加固工程，地震的傷亡必定也會(huì)大大地降低。

三、幾點(diǎn)建議

在1999年臺(tái)灣地區(qū)“9·21”集集地震之后，除災(zāi)后重建工作之外，臺(tái)灣地區(qū)也推動(dòng)了一連串和地震防災(zāi)有關(guān)的工作，包括；(1)加強(qiáng)活動(dòng)斷層地震活動(dòng)的調(diào)查研究；(2)對(duì)公有建筑(警政廳舍、醫(yī)療院所、學(xué)校建筑等)進(jìn)行全面耐震能力調(diào)查、評(píng)估，并逐年進(jìn)行加固工程；(3)強(qiáng)化地區(qū)防災(zāi)規(guī)劃及防災(zāi)教育等。基于前面的探討，我們對(duì)社會(huì)在隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展而日益都市化的過程中，在地震防災(zāi)工作的問題上提幾點(diǎn)建議：

1、加強(qiáng)活動(dòng)斷層的調(diào)查研究與地震危害評(píng)價(jià)。此次汶川地震發(fā)生在全國地震烈度劃分為7度的地區(qū)，顯示此地震是出乎科學(xué)界與工程界意料之外的。同時(shí)也顯示都市地區(qū)(附近)活動(dòng)斷層調(diào)查與地震危害評(píng)價(jià)的工作必須再加強(qiáng)，這是一個(gè)十分困難的工作，必須大量的經(jīng)費(fèi)與人力投入。如此，才能夠更合理地評(píng)定地震危害的烈度，研擬建筑的抗震標(biāo)準(zhǔn)，使房屋可以有充分的抗震能力。

2、落實(shí)抗震設(shè)計(jì)與施工。中國有先進(jìn)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，就可以有效提升整個(gè)都市、整個(gè)社會(huì)的抗震能力。執(zhí)行上可以考慮在設(shè)計(jì)階段增加一道獨(dú)立審查的關(guān)卡，除了可以讓設(shè)計(jì)者更加謹(jǐn)慎地進(jìn)行設(shè)計(jì)，更可以在審查時(shí)發(fā)現(xiàn)問題或做出更好的設(shè)計(jì)。在施工階段則增加一個(gè)專業(yè)監(jiān)造的程序，可以確實(shí)提升施工質(zhì)量。

3、推動(dòng)抗震不足結(jié)構(gòu)的加固工作。落實(shí)抗震設(shè)計(jì)與施工可以確保新建的房屋有充分的抗震能力，但既有的房屋也有抗震能力不足的問題要解決，此一問題的解決也是相當(dāng)困難?？梢杂晒薪ㄖ⑨t(yī)院和學(xué)校等和緊急救災(zāi)與避難相關(guān)或者是特重生命安全的建筑做起。

4、提升全民防災(zāi)意識(shí)。由于地震災(zāi)害尚無法預(yù)警又容易被民眾淡忘，可以藉由重大震災(zāi)的紀(jì)念日、博物(紀(jì)念)館或其它國際的震災(zāi)來提醒民眾，并進(jìn)行地震防災(zāi)倡導(dǎo)，以提升全民防災(zāi)意識(shí)。媒體藉由國際重大地震災(zāi)害報(bào)導(dǎo)引起民眾注意的機(jī)會(huì)，經(jīng)常做地震防災(zāi)的專題報(bào)道，將地震防災(zāi)及地震工程的知識(shí)普及化，例如緊急避難、鋼筋正確的搭接及箍筋的綁扎細(xì)節(jié)等知識(shí)透過傳播，進(jìn)行大眾防災(zāi)教育，讓民眾也具備基本的工程知識(shí)。中國近百年的地震災(zāi)害記錄表明，地震導(dǎo)致超過65萬人死亡，這顯示中國是一個(gè)遭受地震威脅十分嚴(yán)重的國家，因此，必須嚴(yán)肅面對(duì)、檢討地震防災(zāi)工作。從各級(jí)政府、科學(xué)界、工程界與民眾共同努力于抗震工作，才能降低地震災(zāi)害的威脅與損失。