相对大震理念不合理 绝对大震建筑抗震标准扛不住

时间:2015/06/17 | 作者: | 分类:技术储备 | 浏览:271 ℃ | 发表评论

从震级上看,6.5级算不上特别高,却造成了大量的人员伤亡,并且这些伤亡人员基本上都是因建筑倒塌造成的。

云南省地震局发言人李飞表示,由于震中多为农房,以砖混土木结构为主,普遍未经抗震设防,部分房屋以夯土墙承重且老旧,抗震性能差,这是导致人员伤亡严重的重要原因之一。

未纳入监管的农房固然是国内抗震减灾的短板,不过那些满足抗震设防规范要求的建筑也破坏严重,多少就有点说不过去了。

用国家减灾委员会专家、防灾科技学院教授郭迅的话说,目前“大震不倒”的相对大震理念“害死人”。

1976年唐山地震后,中国的建筑抗震开始得到重视,最终提出了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的要求,并延续至今。

为什么一开始用来保证人们生命财产安全的理念,到了现今却成了“害死人”的理念?从1974年国内第一个建筑抗震设计规范发布,到现在已经修订了4次,在这40年的时间跨度中,国内建筑界又发生了哪些历史变迁?

“相对”大震理念不合理

根据中国地震局公布的云南省此次地震烈度图显示,震中最大烈度达到了9度。从烈度上看,云南昭通属于我国抗震设防烈度表中的7度设防区。比较来看,此次地震最大烈度已经超过建筑的设防烈度。因此,有人也以高于设防的地震烈度为房屋倒塌辩护。

究竟是不是这样,中国房地产报记者查阅了国内建筑抗震设防相关标准。

资料显示,目前国内城市建筑抗震标准多按照《建筑工程抗震设防分类标准》、《建筑抗震设计规范》进行设计建设,建筑一般分为特殊设防、重点设防、标准设防和适度设防4类,抗震设防烈度分为6至9度。其中6度区要在建筑设计时进行相应的抗震构造措施,7、8、9度区的建筑物,在结构设计时应该进行抗震验算。同时根据建筑物的重要性和高度,选择不同抗震等级,以此确定不同的抗震构造措施。

上述有关抗震防范标准也是不断提高的结果。

国内第一个建筑抗震设计规范发布是在1974年。1976年唐山大地震之后,国家对1974规范进行修改,颁布1978规范,之后是1989规范。1989规范是一个标志性规范,不仅将抗震设防区从7度扩大到6度区,使我国的抗震设防区占到大陆国土面积的60%,而且明确提出“小震不坏、中震可修、大震不倒”的地震设防思想。

相关规范的下一次修订则是到了2001年。汶川地震之后,做了第4次局部修订后推出,就是现在正在使用的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)。

按照最新的规范,9度设防区只有像西昌、康定等很少的几个地区,8度设防区有北京、太原、西安、海口、唐山等地区,其他的基本都是7度设防区。

郭迅向中国房地产报记者解释,按照“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防理念,像云南这样设防等级为7就度意味着:当地震烈度为6度时,房屋不会出现损坏;烈度为7度时,房屋可能出现轻微损坏,但可以修复;烈度为8度时,虽然房屋损坏会较大,但能保证房屋不倒塌,减少人员伤亡。“假如超过8度,比如遇到烈度为9度或者10度地震,房屋倒塌,结构工程师就会说不承担责任,因为超过设防范围了。”

也就是说,目前提出的“大震不倒”仅是一个相对的概念。因此,在郭迅看来,目前我国城市建筑存在一个普遍安全隐患就是遇到绝对大震,比如烈度达到9度、10度甚至11度,比如2008年汶川地震的两个极震区烈度都是11度。

因此,目前建筑抗震设计规范的要求是最低标准,并且超出相对大震设防范围的话,房屋倒塌了,查相应抗震验算书是符合规范的,这样就将责任可以推到规范身上。

国外则不是这样,郭迅介绍,美国的建筑抗震规范是由行业协会制定,是建议性规范,也是最低规范,不过项目是终身负责制,假如出现房屋倒塌问题,谁签字谁负责,规范是没有责任的。

中国地震局工程力学研究所副研究员曲哲在其最近出版的新书《结构札记》中写道,“最低标准”正对应“最大限度”。结构师、研究者,特别是参与规范编制的人心里最清楚,所谓满足国家规范,只是满足了一个最低标准。地震来了建筑物到底会怎么样,工程师也很少能说清楚。近一二十年来蓬勃兴起的基于性能的地震工程的主要任务就是要算清这笔糊涂账。

“绝对”大震设防并不困难

从时间发展纵向来看,我国建筑抗震设防标准、监管力度在不断提高,尤其是在20世纪90年代之后,城市新建建筑的抗震监测就已经纳入了监管程序。不过,与国外相比,中国房屋抗震设防水准还是偏低。

郭迅在2011年曾撰文以邻国日本为例,其自1923年关东地震之后,就提出房屋设计按照0.1的系数考虑地震力(相当于我国的7度);1950年在全日本范围内提高到0.2(相当于我国的8度);现在日本基本按照8.5度或者9度进行设防。在中国,与日本抗震标准大体相当的只有北京、唐山、西安等少数几个地方,绝大多数国土面积,甚至在一些大都市的房屋抗震水平,还停留在日本1923年之前的标准水平。

中国房屋建筑抗震设防偏低有历史原因。在早期计划经济体制下,国家是基本建设投资主体,再加上受经济发展水平低的制约,从成本考虑较多,因而建设工程抗震设防水准大都偏低。

另外有一个现象值得关注,在建筑抗震设计规范1989版本之前,对建筑设防水准和抗震设计规范是刚性的,各种建筑物在抗震标准设计的执行上不能自主提高。也就是低于设防标准肯定不行,但是高于标准也是不允许的。

“建筑抗震标准的刚性也导致了结构设计人员的本本主义。”郭迅表示,规范一般是嵌入到软件中的,就是设计师想提高标准,常用设计软件并不支持。因此,结果就是设计人员只是套用标准图集,设计图无法根据建筑受灾实际情况进行分析和改进。

假如到了地震现场对受灾建筑进行考察,建筑物要做到绝对大震设防并不困难。

2008年汶川地震发生后,郭迅到了地震现场。他表示,极震区11度烈度的北川老县城有几栋建筑物只是轻微发生破坏,比如北川电信局宿舍。“这些都是普通工程师设计的,用的普通材料,但是抗震概念都比较好,即便遭遇了11度地震也没有倒。”因此,郭迅总结,用普通材料、普通建造,只要抗震概念合理,完全可以做到绝对大震不倒。

郭迅现在每年暑假还会到汶川地震现场,向同行学生解剖典型的建筑。上个月他们刚刚组织了30多个老师和学生过去。

“每一次去的人都觉得很震撼,明白原来抗震设计并不是很难的事情。”郭迅表示,抗震概念要通过系统的训练,第一,在经济允许的条件下尽量选择好的材料;第二,要有好的结构布置,平面上没有“里出外进”;第三,要有好的选址。

不过,国内结构工程师尤其是编制规范的人很少到赈灾现场去做实地调研。

因此,规范的修订基本都是沿袭上一版。比如汶川地震之后,建筑抗震设计规范修订版2010版本开始实施,按理说应该吸取汶川地震的教训。2013年芦山地震对新规范做了一次检验,芦山部分学校还是利用汶川地震救灾款项修建的学校,结果仍是破坏严重。“说明新的规范还是有经不起推敲的地方。”郭迅表示。
地震安全示范社区开始推行建筑结构安全性也没有得到开发商的重视。曲哲在书中也提及,2008年汶川大地震之前,优越的抗震性能从来不会成为开发商的卖点。建筑结构土建成本一压再压,所有人都挤在“最低标准”的边缘,一毛钱也不愿多花。

北京市建筑设计研究院有限公司一位结构方面副总建筑师也向中国房地产报记者透露,过去几年开发商都在想方设法降低结构造价成本。比如与设计院签订合同时,明确写明钢筋用量不能超过多少。每个单体建筑千变万化,不了解结构方案而先定量钢筋并不科学。但开发商声称是根据统计计算的。“开发商从来不将结构安全作为卖点。”不过,最近结构安全有成为卖点的趋势。

据北京赛福思创科技有限公司总经理白元军透露,8月22日他们将与沈阳保利签约一个63万平方米的高层住宅项目,共同打造抗震房。赛福思创已研究出几种可行有效的消能减震、隔震技术,发明了适合我国高层剪力墙结构的钢滞变阻尼器和适合其他结构的相关减震、隔震产品。

新技术的应用为提高建筑抗震设防水准提供了支撑,尤其解决了成本问题。

据白元军介绍,提高房屋抗震设防能力一般有两种方式:一种是增加水泥、增加钢筋、加大截面来刚性提高结构安全,成本比较高;另一种则是运用新技术,用一些减震、隔震技术来提高建筑物抗震设防能力。两者的成本比较能做到3∶1。

据了解,唐山万科的一个高层住宅也运用了减震、隔震技术。另外,国家地震局与住建部也在推动“地震安全示范社区”建设,大连永嘉的尚品天城是我国首个地震安全示范社区,之后湖北十堰、山东菏泽也都在积极推进。

郭迅表示,如果大幅度提高抗震设防水准,需要通过很多程序,花费很长时间,而通过分步实现地震安全社区建设,更符合我国经济和社会发展的需求。“除了技术层面、管理层面之外,百姓的社会响应层面也很重要。”