雅安地震：地震為何對建筑物破壞力巨大？

1、.雅安地震：地震為何對建筑物破壞力宏大？5月12日14時28分,我國四川汶川發(fā)生了一次歷史罕見的大地震,震級到達(dá)里氏8級,最大烈度到達(dá)11度。強烈地震突如其來,頃刻間,房屋大面積倒塌,造成人員傷亡沉重。截至目前,這次地震已造成650多萬間房屋倒塌,2300多萬間房屋損壞,北川縣城、汶川縣映秀鎮(zhèn)等部分城鎮(zhèn)夷為平地。地震對于建筑物為何會擁有如此宏大的破壞力?地震中決定房屋損毀的因素終究有哪些?災(zāi)區(qū)新建房屋應(yīng)當(dāng)注意哪些問題?記者帶著這些問題,采訪了我國建筑領(lǐng)域的專家清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院副總工程師馬寶民、賀小崗。記者:人們常說,地震來襲時地動山搖,房屋隨之倒塌。那么,地震到底是以什么方式來破壞建筑的

2、?專家:用“地動山搖“山崩地裂來描繪地震到來時的情形一點也不過分。由于建筑物依附在地球外表,建筑物受地震破壞的方式主要受地震波的傳播方式影響。簡單地說建筑物破壞有三種方式:上下顛簸、程度搖擺、左右改變。多數(shù)時候,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,傳播過程中也會出現(xiàn)像激流中“漩渦的復(fù)雜情況?？v波使建筑物上下顛簸,力量非常大,建筑物來不及跟著運動,使底層柱子和墻突然增加很大的動荷載,疊加建筑物上部的自重壓力,假設(shè)超出底層柱、墻的承載才能,柱、墻就會垮掉。底層垮掉后,上面幾層建筑的重量就像錘子砸下來一樣,又使第二層壓壞,發(fā)生連續(xù)倒塌,整個建筑直接“坐

3、下來,原來的第三層瞬間變?yōu)椤暗谝粚?。面波使建筑物程度搖擺,相當(dāng)于對建筑物沿程度方向施加了一個來回反復(fù)的作用力,假設(shè)底部柱、墻的強度或變形才能不夠,就會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。第三種作用是改變。引起改變的原因是有的地震波本身就是打著“旋兒過來的,也有的情況是因為面波到達(dá)建筑物兩端早晚的時間差引起的。這種情況引起建筑物扭動。建筑物一般抗扭才能較差,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、改變,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,每個建筑物都有自己特定的自振頻率,假如這個

4、頻率與地震作用的頻率接近,還會引起類似共振的效應(yīng),那樣帶來的破壞力就更可怕了。還有一種破壞形式叫“液化。假如建筑物基底是粉細(xì)沙,房子建在上面,當(dāng)大地?fù)u動時,沙粒向旁邊跑,房子就會往下沉,引起傾斜甚至倒塌。唐山地震時,很多房子就是這樣損毀的。這次汶川地震沒有出現(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,大量建筑物受到消滅性破壞,這終究與地震的震級有關(guān)系呢?還是與烈度有關(guān)系?專家:我們先要搞清震級和烈度兩個概念,不少人弄不清楚。震級和烈度是兩個不同的概念。震級是用來衡量一次地震釋放能量的大小,烈度是描繪地震引起的破壞程度。一次地震只

5、有一個震級,但烈度不止一個,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。有的人說某建筑能抗幾級地震,這個說法是不對的。應(yīng)該說,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作用大小有關(guān)外,還跟場地條件、設(shè)計、施工等多種因素有關(guān)。記者:您剛剛談到建筑物的設(shè)防烈度。那么,我國對建筑物的抗震設(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1989年以后制訂的?建筑抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?的設(shè)防目的要求建筑物做到“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,實際地震烈度比抗震設(shè)防烈度高1度到1

6、.5度時,建筑物應(yīng)當(dāng)不倒塌。汶川和都江堰按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)防烈度都是7度。這次地震對這兩個地方的影響都超過了7度。我看到過一個資料說都江堰到達(dá)了9度,汶川更高,映秀到達(dá)11度,超過“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,建筑物倒塌很難防止。也有少數(shù)房子沒有倒塌,很可貴,這少數(shù)房子很有研究價值,可以學(xué)習(xí)不倒的理由。大自然是人類的無言師,人類的知識都是不斷從大自然學(xué)來的。我國建筑物的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)一般設(shè)在6度到9度。因為地震發(fā)生時,烈度到達(dá)10度的范圍不是很大,到達(dá)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,全國大部分地區(qū)50年內(nèi)多數(shù)并不發(fā)

7、生地震,但又不能不設(shè)防,假設(shè)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)過高,又不地震,投入的財力就是浪費,我們還沒有那么大的財力。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。全國有一個烈度區(qū)劃圖,是根據(jù)歷史記載經(jīng)反復(fù)研究作出的。全國抗震設(shè)防都根據(jù)同一標(biāo)準(zhǔn),是同一個標(biāo)準(zhǔn)。另外,我國根據(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個類別。一般房屋都是丙類,超過6000座的體育館、超過1200座的劇場、超過10000人居住或辦公的高層建筑,還有橋梁、機場、醫(yī)院、小學(xué)、幼兒園以及假設(shè)建筑發(fā)生破壞會引起嚴(yán)重次生災(zāi)害的工程,例如核電站、危險品倉庫等,其抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)都比周圍建筑要高出至少一個級別。記者:在地震災(zāi)區(qū),我們看

8、到同一地區(qū)有些建筑物全部垮塌,有些建筑只是部分損壞,這是什么原因?專家:剛剛講過,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親密相關(guān)。決定房子抗震才能的主要因素有許多方面:一、房子的體形。體形規(guī)那么、均勻、對稱的房子抗震才能強。上大下小頭重腳輕的房屋體形叫豎向不規(guī)那么,平面部分凸出的L形、“丁字形體形叫平面不規(guī)那么,一頭沉一頭輕的叫改變不規(guī)那么,不規(guī)那么建筑抗震才能都較差。二、房子的構(gòu)造形式。磚混構(gòu)造的抗震才能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才能都比較差。底層弱容易“坐下來。三、房子的施工質(zhì)量。照圖施工、技術(shù)到位,房屋質(zhì)量就好。否那么設(shè)計再好,施工質(zhì)量差也會出問題。四、房子的建筑材料?；炷翗?biāo)號夠不夠,鋼筋是否合格,有沒有偷工減料等都很重要。五、房子的建立年代。較早的房子根據(jù)的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)相對較低。由于認(rèn)識程度和財力的增長,后建的房子抗震才能相對較強。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)計方面的專家,對于災(zāi)區(qū)新建房屋有什么建議?專家:對于災(zāi)區(qū)的恢復(fù)重建,不久前剛剛出臺的?汶川地震災(zāi)后恢復(fù)重建條例?已經(jīng)有了明確規(guī)定。詳細(xì)到新建房屋,應(yīng)當(dāng)注意以下幾點:一是選址要好。重新選址時,應(yīng)當(dāng)避開地震活動斷層或者生態(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