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“抗震建筑”现实难题 房屋成本增10%到15%

发布时间:2013-05-22

2008年“5·12地震以来的历次强烈地震中,倒塌建筑物都是致人伤亡的主要原因。围绕其产生的关于工程质量、设计标准等问题,也一再引起人们关注。到“4·20芦山地震后,还发生了媒体质疑“空心砖”的事件。

  在接受本刊采访时,中国工程院院士谢礼立称,地震灾害的本质是一种土木工程灾害,如果震前预防到位,可以确保在7级地震时杜绝死亡。

  目前中国每年以土木工程为主的基础设施建设规模已超过世界上其他国家的总和。这一方面为增强中国土木工程的研究、设计和施工的总体水平提供了机遇,同时也提出了诸多要求。

  其中最严峻的挑战是各种自然灾害和人为灾害的威胁。土木工程防灾减灾已经成为保障中国经济和社会可持续发展的重大需求。

  “5·12”地震后,谢礼立曾提出,在中国五千年发展史中曾遭遇各种灾害,但危害极大、影响极广的土木工程灾害还未被充分认识。

  从那时起到今天,5年过去了,中国的土木工程防灾减灾是否有了真正的成果?

  农村自建房倒塌严重

  根据目前芦山地震的情况,清华大学土木工程系教授、中国工程院院士陈肇元对《瞭望东方周刊》说,此次地震房屋倒塌主要在农村,问题出在房屋结构上。“农村的房屋实际上是有经验的泥瓦匠做的,而不是技术人员。每次地震都造成大量农村房屋倒塌。一定要提高国家管理体系,把管理触角深入农村,把精力放在改善房屋结构上。”

  “长期以来,国家规范中对大梁、楼板、钢筋、混凝土等的做法都有要求。不过,直到20117月开始实施的新规范,才对房屋整体牢固性提出要求。而且这只是原则性要求,没有具体细则。”陈肇元解释说。

  在他看来,如果房屋整体牢固性好,即使少些柱子也没关系,地震时至多是房屋出现裂缝。“从大的范围来看,如今所有的结构规范都是针对城镇,广大农村到现在都没有专业设计人员指导如何修建房子。”

  “5·12”地震后,房屋的抗震能力、尤其是中小学教室抗震能力引起了国家重视。“中国房屋抗震等级相比其他国家偏低。国家特别提出中小学校舍要进行加固,尽管比其他国家要求低,也不至于倒塌。如果有倒塌,问题可能会出在管理、落实上。”陈肇元说。

  清华大学土木工程系教授叶列平也认为,减少灾害措施主要工作要放在震前。“地震灾害最主要的还是工程灾害。房子不倒就没有灾害。之所以这次房屋倒塌主要集中在村镇,是因为村镇建筑没有纳入监管体系,都是自建房。”他对本刊记者说。

  作为一名建筑抗震专家,叶列平曾参与“5·12”地震、玉树地震的调研工作。有人认为,“空心砖”优点是质轻、强度高、保温、隔音降噪性能好,缺点是承重能力差、抗震能力差。2011310云南盈江地震死亡的25人中,11人是在建筑物倒塌时被空心砖砸中。震后重建中,盈江县禁止以空心砖作为本地区房屋建筑材料。

  叶列平告诉本刊,“空心砖”主要用于填充墙,对房屋整体抗震性能没有太大影响,至关重要的还是房屋整体建筑结构。

  玉树震区一些政府机构和学校、住宅楼采用砖混结构,震中部分破坏甚至倒塌,部分表现较好。大部分民居采用混凝土空心砌块、土坯、木结构或几种材料混合使用砌筑而成,致使自建民居大量倒塌。

  专家普遍认为,“5·12”震区农村自建房倒塌严重,是因为农村建筑以砖混结构为主,抗震能力低,其结构主要特点是,实心钻土砖承重、木瓦屋盖、楼板为预制空心板。

  灾区有效实践土木工程减灾

  谢礼立例举,造成土木工程灾害的主要原因包括:在土木工程的规划或建设中,不当的知识和技术,或不当的选址、设计、施工,以及不当的使用和维护,导致所建造的土木工程不能抵御突发的载荷,进而使土木工程失效和破坏,乃至倒塌。

  他说,具有抗震能力的房屋较一般房屋成本增加10%15%

  现在人们花很多钱装修房屋,而在谢礼立看来,应该把更多的钱用在抗震设防上。“房子质量涉及几个方面,第一是正确的选址;第二是正确的设防;第三是正确的设计;第四是正确的施工,不能偷工减料;第五,要用正确的材料。这都是保证房子抗震的基础。”他对《瞭望东方周刊》说。

  20066月,甘肃省陇南市发生5级地震,陇南市文县临江镇东风村90%以上的房屋倒塌或严重毁坏,震后该村按照恢复重建规划,将整个村落搬迁到紧靠212国道的白龙江边进行重建。

  全村重建地震安全农居73户,户均6间住房,县、乡政府从重建经费中给每户平均补助10500元,借款2500元,经政府协调由中国农业银行给每户贷款2000元以及通过世界银行项目给每户贷款5500元。

  重建时,该村按照地震部门提供的当地抗震设防要求8度进行设防。完全按照农居地震安全工程标准进行规划、设计和施工,基础采用水泥毛石砌筑,以砖混和框架结构为主,按标准设置上下圈梁、过梁和构造柱,确保纵横墙体之间有必要的拉结,达到遭受6级左右地震不倒塌的基本要求。

  按照同一抗震要求进行建设的,还有邻近的武都区外纳乡的李亭村和稻畦村。这3个村距“5·12”地震震中的平均距离约260公里,当地地震烈度也为8度,但这三个村住房完好无损,甚至连墙皮都没有开裂。

  在谢礼立看来,“5·12”地震的另一个重要教训是,必须提高震区学校,特别是中小学建筑物的抗震能力。提高学校、医院等建筑物的抗震能力一般有两种方法:一是提高建筑物的设防水准,二是提高建筑物的重要性类别辅之以增强抗震措施。

  在芦山地震中,加固的学校教室没有出现大面积倒塌。与此同时,澳门援建的芦山县人民医院引起了广泛关注,叶列平解释说,它运用了隔震结构,所以能在地震中安然无恙。“这种技术在‘5·12’地震后得到推广。‘5·12’地震后,房屋建设采用了多种技术,譬如在绵阳地区使用了消能减震结构。”

  新版抗震设计规范有待落实

  在陈肇元看来,建筑工程的抗震设防标准,首先与国家有关部门颁布的当地在地震发生时需要承受的基本地震烈度有关。

  每次地震释放的能量是一定的,但受地震影响的强弱程度即地震烈度会随该地区离震中距离的远近、震中深度及地质条件等多种因素而变。

  “地震烈度每增加1度,大体表示传到当地的地震地面运动的峰值加速度增加一倍,也就意味着,弹性阶段的建筑物受到的地震力要翻一番。”陈肇元说,至于设防烈度的取值大小,还需考虑国家的经济、物资供给能力和当地是否具备人类生存、活动条件等多种因素。

  中国房屋建筑主体结构抗震设计采用了多目标抗震设防原则,规范规定的设防目标为“小震不坏,中震可修,大震不倒”。

  关于建筑设计的抗震要求,中国至今仍只针对地震灾害,而且设防要求较低,也不强制要求占全国房屋建筑总面积三分之二的农村建筑物的抗震设防。

  “5·12”地震后,住建部等部委发布了新的《建筑抗震设计规范》。在修订过程中,主要总结了“5·12”地震震害经验,对灾区设防烈度进行了调整,增加了有关山区场地、框架结构填充墙设置、砌体结构楼梯间、抗震结构施工要求的强制性条文,提高了装配式楼板构造和钢筋伸长率的要求。

  谢礼立认为,和2001年的版本相比,修订后的《建筑抗震设计规范》对抗震概念设计的要求作了进一步、更符合实际的规定,使概念设计在工程中的应用更加具体地落到实处。

  “然而,在中国目前尚没有一整套系统的结构抗震概念设计理论;结构工程师理论水平的不一致,导致概念设计在实际应用中方法多样,不能确保结构的安全耐久性。”他说。

  参与这次修订的欧进萍此前曾详细研究过诸多中外建筑抗震设计规范,他在《地震工程灾害与防御---建筑抗震设计规范分析与比较》中指出,中国建筑抗震设计规范总体合理,但抗震设防水平略低于美国和欧洲。

  在对中国过往几个时期的建筑抗震规范进行比较后,他认为,1989年版的规范与1976年版的规范相比,设计方法和设计水准都有很大提高,2001年版的设计规范在设计方法和设计理念上变化不大,但设防水平有所提高。

  叶列平认为,“5·12”地震5年来,国家在土木工程减灾方面做了不少工作,开展了很多相关科研项目,同时,也修订了很多政策法规,“关键在于执行,在工程建设中是否真正按照规章要求去实施,”他说,“这不是地震局一家能够完成的任务。”

 

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