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地震中不倒的建筑
作者:冯京津
来源:《中国房地产业》 2011年第7期
○ 本刊记者 冯京津
新的国家标准《建筑抗震设计规范》(2010版)已由住房和城乡建设部与国家质量监督检验检疫总局联合发布并正式施行。据了解,“2010版规范”从抗震计算分析,通过构造措施等手段进一步保证了建筑的抗震性能,使之更好达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的目标。
建筑物的抗震能力主要由抗震设防烈度、抗震设计、施工质量三方面决定。唐山大地震的巨大灾害,除震级大外,城市不设防是重要原因。所谓地震基本烈度,是指国家制定的一般工业与民用建筑的抗震设防要求,是国家强制性技术标准,在建筑物的抗震设计中必须执行。对于一般工业与民用建筑,主要是根据区划图中所设定的烈度区域,来进行抗震设防。必须达到抗御地震烈度7-8度。也就是说,当遭遇7-8度地震影响时,建筑物可以允许有结构损伤,但经维修后可继续使用。
在汶川和玉树地震中倒塌的房屋,多数都是由于建筑设计不合理或私自修建造成。日本9级大地震给我们警醒,中国的抗震设防标准已经到了必须提高的时候了。
日本:世界最好的隔震技术
众所周知,日本是地震多发国家,但是地震造成的伤亡人数却不多。日本为什么能将“地震大国”变为“减灾大国”? 其中,日本多数建筑采用钢结构和木结构,其良好的抗震性是建筑物经历强震坚挺不倒的主要原因。恐惧感转化为危机意识,防灾教育持之以恒,达标校舍须抗7级地震都是重要原因。日本在经历了9.0级地震及大海啸后,日本的多层、中高层甚至高层建筑物居然完整地挺立着,很多房子虽然被汹涌的海浪挪出很远,但全然没有散架,日本的大地震让建筑抗震再度成为焦点。
日本的房屋抗震性能好与其房屋结构有关。抗震性能最好的是钢结构房屋,其次是木结构房屋,再次是钢筋混凝土结构房屋。而日本的民居大多正是木结构。木结构是一种柔性结构。在房屋承受地震作用引起的晃动时,木结构可以更好地释放力量。因此木结构房屋更不容易散开和松动。
世界最好的隔震技术,可使建筑物安全性最多可提高十几倍,震感减少90%以上。只需增加5%~10%左右的建筑造价,就可提高建筑物的安全性4~6倍。据了解,目前日本有4000~5000栋楼房采用了隔震、减震技术,最高可应用在50层的高楼上。且日本近年来新建的、60米以上的房屋基本都采用了隔震、减震技术。
日本在构筑高层建筑物的基础中普遍采用“地基地震隔绝”技术,在建筑物底部安装橡胶弹性垫或摩擦滑动承重座等抗震缓冲装置。为了提高传统木结构房屋的抗震能力,日本最普通的民宅也是箱体设计,地震灾害发生时房屋可以整体翻滚而不损毁;在专业技术人员对民房进行抗震加固等级评定基础上,政府给予居民适当的补贴鼓励抗震加固。
SOHO中国董事长潘石屹认为,中国一些大城市商品房建设的水平和质量已经和世界先进水平处在同一位置,但中国建筑质量的水平参差不齐,尤其很多没有受到质量监管的房子,农民自建房,大量的小产权房,这些房子的建设都是游离于中国建筑质量监督体系之外,房子的质量一般都很差,也很容易出质量问题。目前国内的房地产建设从设计、施工、监理层层外包,经济利益决定了开发商和建筑商合谋使用劣质的、不达标的建筑材料。业内人士认为,应该从
日本大地震中汲取教训,重新审视我们的建筑质量。从最初的设计、选材、施工等方面都应该严守标准。政府也需加大对房地产建设的质量监管力度,对工程中偷工减料的须严加惩处。
今年3月,日本东北部海域发生里氏9级地震引起的高达10米的大海啸吞没了日本东部沿海地区。在本次强震中,虽然日本损失惨重,但由于地震本身而坍塌的房屋少之又少,我们应该从中得到什么警示和教训?而中国建筑的抗震能力如何?质量是否令人放心?非常值得我们深思。
智利:所有建筑按抗9级地震设计
2月27日凌晨3时,一场8.8级特大地震突袭智利,地震强度之大震惊世界。3月16日,智利政府公布的死亡人数仅为507人(包括众多震后海啸中的丧生者)。这是一场世纪浩劫,也是个抗震奇迹。智利是如何有效防范超级巨震的?智利有效防御大地震的原因之一:建筑精巧的法律规定:所有建筑按抗9级地震设计抗震设计和严格的工序监督。自1985年地震后,智利政府就要求所有建筑都按照抗击9级地震的标准来设计。1985年,圣地亚哥发生8级特大地震,只造成170 多人死亡。巧妙的防震设计是智利众多新建筑的共同特点之一。在地震中,圣地亚哥机场候机楼连接高速公路的一座桥梁一端塌陷,引发了外界的普遍质疑。对此,设计师的回应出乎了所有人的意料。原来,设计师是“故意这么设计的”。设计师的考虑是,如果连接桥的两端都固定连接,大地震来临时,强大的张力会拉垮与之相连的候机楼或是高速公路。只有一端固定,大地震来时,没有固定的一端受力后会自然塌下来,既保护了候机楼,又保护了公路。圣地亚哥的一位建筑设计师说,目前智利广泛采用“强柱弱梁”的抗震设计。这一设计理念是为了特大地震发生时,通过梁的断裂来缓冲地震能量——但是柱不会断,尽可能保证楼房不会整体倒塌,从而在最大限度上减少伤亡。此外,不要建太高的房子,也是智利的经验之一。除了首都圣地亚哥有一些散落在市中心的高层建筑外,老城区大多是低层建筑。在康塞普西翁和塔瓦罗这样的中小型城市,大多是一层或二层楼的建筑。
新西兰:零死亡创造奇迹
新西兰在2010年9月4日凌晨发生的里氏7.1 级强震中,创下了“零死亡”的奇迹。由于地震多发,新西兰对于房屋建筑标准的要求非常严格,还通过立法来确保基础设施建设质量。汶川地震发生后,倒塌的学校的建筑质量曾饱受诟病,有些混凝土结构里面,甚至用钢丝代替钢筋。而新西兰的建筑规范中,对投资者、设计师以及设计图都有明细规定:图纸要送交专业部门审核;施工时建筑师和设计师可在场监督。惠灵顿维多利亚大学建筑学院副教授安德鲁。查利森(Andrew Charrison)解释说:“新西兰的建设标准、施工水平、材料使用以及建造环节中的每一处都必须有质量控制。”一旦出现问题,政府一定会追究建筑商、设计师、政府审查人员的责任,“一个都不能少”。
新西兰隔震技术处于世界领先水平,科研人员早在20世纪60年代末70年代初就已将特制的橡胶垫用于基础隔震,在一些大型建筑物及桥梁上设置隔震减震装置,能够有效降低地震来临时造成的损害。这项技术在四川地震灾区也用到过。另外,低层和多层居民住房基本都采用木框架大玻璃的轻型建筑,质量轻、强度高、成本不高,也易于被民众接受。
新西兰建筑研究协会是专门研究抗震建筑的机构,其设计的木框架大玻璃轻型建筑造价不高,较能被居民广泛接受,而且这种建筑的优越抗震性能在1987年南岛里氏6.7级地震中得到充分证明。其后,在新西兰政府的大力倡导下,轻型木结构建筑方式得以全面推广,目前新西兰低层和多层住宅主要采用这种建筑方式。实践证明,轻型木结构因其自身质量轻、强度高等特性,表现出良好的抗震性能,地震发生时能最大程度地避免生命和财产遭受巨大损失。
新西兰政府在房屋建筑方面加强立法,严把质量关。新西兰在《建筑法》和建筑规范中对投资者、设计师以及设计图都做了具体规定,建筑师和设计师都可以监督施工。对于建筑工程的审查,《建筑法》规定投资者委托设计师进行图纸设计后,要送交有关专业部门审核,建筑物出现问题要追究建筑商、设计师、政府审查人员的责任,以促使相关人员确保安全。
对新西兰政府来讲,他们也经常因昂贵而严苛的执行标准而遭到批评。管制的严格复杂化,必然使审查耗时,费用增加。“但这些不是关键性问题。我们知道总有一天会得到验证,那就是在一场天灾中没有人死亡、损失也降到最小。” 事实证明,新西兰政府长期的严格审查得到了回报。■
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