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地震為何對(duì)建筑物破壞力巨大？
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http://china-zesir.com 發(fā)稿日期:2008-6-19
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2008-2009年中國(guó)物業(yè)管理行業(yè)研究咨詢報(bào)告 近幾年，我國(guó)物業(yè)管理行業(yè)呈現(xiàn)出生機(jī)勃勃的發(fā)展趨勢(shì)，隨著一系列物業(yè)管理法規(guī)、制度的頒布實(shí)施，物2008-2009年上海房地產(chǎn)行業(yè)研究咨詢報(bào)告 2008年，隨著雷曼兄弟破產(chǎn)、“兩房”被政府接管等一系列事件的發(fā)生，美國(guó)次貸危機(jī)進(jìn)一步深化成2008-2009年北京房地產(chǎn)行業(yè)研究咨詢報(bào)告 2008年，隨著雷曼兄弟破產(chǎn)、“兩房”被政府接管等一系列事件的發(fā)生，美國(guó)次貸危機(jī)進(jìn)一步深化成2008-2010年中國(guó)別墅行業(yè)應(yīng)對(duì)金融危機(jī)影響及發(fā)展 2008年，美國(guó)華爾街危機(jī)不僅迅速波及全球金融市場(chǎng)，而且已由虛擬經(jīng)濟(jì)向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)蔓延。金融危機(jī)5月12日14時(shí)28分，我國(guó)四川汶川發(fā)生了一次歷史罕見(jiàn)的大地震，震級(jí)達(dá)到里氏8級(jí)，最大烈度達(dá)到11度。
強(qiáng)烈地震突如其來(lái)，頃刻間，房屋大面積倒塌，造成人員傷亡慘重。截至目前，這次地震已造成650多萬(wàn)間房屋倒塌，2300多萬(wàn)間房屋損壞，北川縣城、汶川縣映秀鎮(zhèn)等部分城鎮(zhèn)夷為平地。
地震對(duì)于建筑物為何會(huì)擁有如此巨大的破壞力？地震中決定房屋損毀的因素究竟有哪些？災(zāi)區(qū)新建房屋應(yīng)當(dāng)注意哪些問(wèn)題？記者帶著這些問(wèn)題，采訪了我國(guó)建筑領(lǐng)域的專家——清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院副總工程師馬寶民、賀小崗。
記者：人們常說(shuō)，地震來(lái)襲時(shí)地動(dòng)山搖，房屋隨之倒塌。那么，地震到底是以什么方式來(lái)破壞建筑的？
專家：用“地動(dòng)山搖”“山崩地裂”來(lái)描述地震到來(lái)時(shí)的情形一點(diǎn)也不過(guò)分。由于建筑物依附在地球表面，建筑物受地震破壞的方式主要受地震波的傳播方式影響。簡(jiǎn)單地說(shuō)建筑物破壞有三種方式：上下顛簸、水平搖擺、左右扭轉(zhuǎn)。多數(shù)時(shí)候，還是三種方式的復(fù)合作用。
地震波傳播方式有縱波、橫波、面波，由于地球表層巖性的復(fù)雜性，傳播過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)像激流中“漩渦”的復(fù)雜情況。
縱波使建筑物上下顛簸，力量非常大，建筑物來(lái)不及跟著運(yùn)動(dòng)，使底層柱子和墻突然增加很大的動(dòng)荷載，疊加建筑物上部的自重壓力，若超出底層柱、墻的承載能力，柱、墻就會(huì)垮掉。底層垮掉后，上面幾層建筑的重量就像錘子砸下來(lái)一樣，又使第二層壓壞，發(fā)生連續(xù)倒塌，整個(gè)建筑直接“坐”下來(lái)，原來(lái)的第三層瞬間變?yōu)椤暗谝粚印薄?
面波使建筑物水平搖擺，相當(dāng)于對(duì)建筑物沿水平方向施加了一個(gè)來(lái)回反復(fù)的作用力，若底部柱、墻的強(qiáng)度或變形能力不夠，就會(huì)使整棟建筑物向同一方向歪斜或傾倒，在震區(qū)常�？吹竭@種現(xiàn)象。
第三種作用是扭轉(zhuǎn)。引起扭轉(zhuǎn)的原因是有的地震波本身就是打著“旋兒”過(guò)來(lái)的，也有的情況是因?yàn)槊娌ǖ竭_(dá)建筑物兩端早晚的時(shí)間差引起的。這種情況引起建筑物扭動(dòng)。建筑物一般抗扭能力較差，很容易扭壞。震區(qū)有的房子角部坍塌，多屬這種情況。
一旦碰到上下顛、左右搖、扭轉(zhuǎn)，三種方式共同發(fā)生，破壞力就更加可怕。在離震中較近的范圍，往往三種方式交織作用，所以破壞力很大。
此外，每個(gè)建筑物都有自己特定的自振頻率，如果這個(gè)頻率與地震作用的頻率接近，還會(huì)引起類似共振的效應(yīng)，那樣帶來(lái)的破壞力就更可怕了。
還有一種破壞形式叫“液化”。如果建筑物基底是粉細(xì)沙，房子建在上面，當(dāng)大地?fù)u動(dòng)時(shí)，沙粒向旁邊跑，房子就會(huì)往下沉，引起傾斜甚至倒塌。唐山地震時(shí)，很多房子就是這樣損毀的。這次汶川地震沒(méi)有出現(xiàn)“液化現(xiàn)象”，但由于山體不穩(wěn)引發(fā)的滑坡卻很多，許多建在山坡上或山腳下的房子就是這樣損壞的。
記者：在這次地震中，大量建筑物受到毀滅性破壞，這究竟與地震的震級(jí)有關(guān)系呢？還是與烈度有關(guān)系？
專家：我們先要搞清震級(jí)和烈度兩個(gè)概念，不少人弄不清楚。震級(jí)和烈度是兩個(gè)不同的概念。震級(jí)是用來(lái)衡量一次地震釋放能量的大小，烈度是描述地震引起的破壞程度。一次地震只有一個(gè)震級(jí)，但烈度不止一個(gè)，一般情況下離震中越近破壞越大，烈度就越高，遠(yuǎn)離震中烈度減小。例如唐山地震，震中區(qū)烈度是11度，影響天津是8度，影響北京是6度。
有的人說(shuō)某建筑能抗幾級(jí)地震，這個(gè)說(shuō)法是不對(duì)的。應(yīng)該說(shuō)，某建筑物的設(shè)防烈度是多少度。
建筑物的受損情況除了與震級(jí)作用大小有關(guān)外，還跟場(chǎng)地條件、設(shè)計(jì)、施工等多種因素有關(guān)。
記者：您剛才談到建筑物的設(shè)防烈度。那么，我國(guó)對(duì)建筑物的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是如何規(guī)定的？四川地震災(zāi)區(qū)執(zhí)行的是什么標(biāo)準(zhǔn)？
專家：我國(guó)1989年以后制訂的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的設(shè)防目標(biāo)要求建筑物做到“小震不壞，中震可修，大震不倒”。所謂“大震不倒”是指地震發(fā)生時(shí)，實(shí)際地震烈度比抗震設(shè)防烈度高1度到1.5度時(shí)，建筑物應(yīng)當(dāng)不倒塌。汶川和都江堰按現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)防烈度都是7度。這次地震對(duì)這兩個(gè)地方的影響都超過(guò)了7度。我看到過(guò)一個(gè)資料說(shuō)都江堰達(dá)到了9度，汶川更高，映秀達(dá)到11度，超過(guò)“大震”設(shè)防烈度很多。震中附近的映秀、北川的烈度高達(dá)11度，建筑物倒塌很難避免。也有少數(shù)房子沒(méi)有倒塌，很可貴，這少數(shù)房子很有研究?jī)r(jià)值，可以學(xué)習(xí)不倒的理由。大自然是人類的無(wú)言師，人類的知識(shí)都是不斷從大自然學(xué)來(lái)的。
我國(guó)建筑物的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)一般設(shè)在6度到9度。因?yàn)榈卣鸢l(fā)生時(shí)，烈度達(dá)到10度的范圍不是很大，達(dá)到11度的只有震中及附近地區(qū)。一般地震在什么地方發(fā)生并不知道。而多數(shù)房子的使用壽命是50年，全國(guó)大部分地區(qū)50年內(nèi)多數(shù)并不發(fā)生地震，但又不能不設(shè)防，若設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高，又不地震，投入的財(cái)力就是浪費(fèi)，我們還沒(méi)有那么大的財(cái)力。目前，北京的建筑設(shè)防烈度是8度，四川絕大部分地區(qū)是7度。全國(guó)有一個(gè)烈度區(qū)劃圖，是根據(jù)歷史記載經(jīng)反復(fù)研究作出的。全國(guó)抗震設(shè)防都依據(jù)同一規(guī)范，是同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
另外，我國(guó)根據(jù)建筑物功能的重要性將抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)分成甲、乙、丙、丁4個(gè)類別。一般房屋都是丙類，超過(guò)6000座的體育館、超過(guò)1200座的劇場(chǎng)、超過(guò)10000人居住或辦公的高層建筑，還有橋梁、機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院、小學(xué)、幼兒園以及若建筑發(fā)生破壞會(huì)引起嚴(yán)重次生災(zāi)害的工程，例如核電站、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)等，其抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)都比周圍建筑要高出至少一個(gè)級(jí)別。
記者：在地震災(zāi)區(qū)，我們看到同一地區(qū)有些建筑物全部垮塌，有些建筑只是局部損壞，這是什么原因？
專家：剛才講過(guò)，在地震面前，建筑物是否垮塌，或者損壞情況怎樣，與房子本身的抵抗力密切相關(guān)。
決定房子抗震能力的主要因素有許多方面：
一、房子的體形。體形規(guī)則、均勻、對(duì)稱的房子抗震能力強(qiáng)。上大下小頭重腳輕的房屋體形叫豎向不規(guī)則，平面局部凸出的L形、“丁”字形體形叫平面不規(guī)則，一頭沉一頭輕的叫扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，不規(guī)則建筑抗震能力都較差。
二、房子的結(jié)構(gòu)形式。磚混結(jié)構(gòu)的抗震能力要比鋼筋混凝土框架、框架-剪力墻弱。底層框架上部磚混、帶轉(zhuǎn)換層的房子、底層空曠的房子、板柱體系的房子抗震能力都比較差。底層弱容易“坐”下來(lái)。
三、房子的施工質(zhì)量。照?qǐng)D施工、技術(shù)到位，房屋質(zhì)量就好。否則設(shè)計(jì)再好，施工質(zhì)量差也會(huì)出問(wèn)題。
四、房子的建筑材料。混凝土標(biāo)號(hào)夠不夠，鋼筋是否合格，有沒(méi)有偷工減料等都很重要。
五、房子的建設(shè)年代。較早的房子依據(jù)的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低。由于認(rèn)識(shí)水平和財(cái)力的增長(zhǎng)，后建的房子抗震能力相對(duì)較強(qiáng)。
記者：目前，災(zāi)區(qū)的恢復(fù)重建工作已經(jīng)排上重要日程。作為建筑設(shè)計(jì)方面的專家，對(duì)于災(zāi)區(qū)新建房屋有什么建議？
專家：對(duì)于災(zāi)區(qū)的恢復(fù)重建，不久前剛剛出臺(tái)的《汶川地震災(zāi)后恢復(fù)重建條例》已經(jīng)有了明確規(guī)定。
具體到新建房屋，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：
一是選址要好。重新選址時(shí)，應(yīng)當(dāng)避開(kāi)地震活動(dòng)斷層或者生態(tài)脆弱和可能發(fā)生洪災(zāi)、山體滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等災(zāi)害的區(qū)域以及傳染病自然疫源地。
二是設(shè)計(jì)施工水平要高。要選擇有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位和施工隊(duì)伍，加強(qiáng)施工隊(duì)伍技術(shù)能力培訓(xùn)。
三是建筑材料的質(zhì)量要控制好。要從正規(guī)廠家購(gòu)進(jìn)建筑材料。
四是要加強(qiáng)工程監(jiān)理。
總之，規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理四大環(huán)節(jié)很重要，都要嚴(yán)格把關(guān)。
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