第九章土木工程防災(zāi)減災(zāi)

第九章土木工程防災(zāi)減災(zāi)第一頁(yè)，共76頁(yè)。9.1災(zāi)害及災(zāi)害類(lèi)型災(zāi)害就是指那些由于自然的或社會(huì)(人為)的原因，對(duì)人類(lèi)的生存和社會(huì)的發(fā)展造成損害的各種現(xiàn)象。工程災(zāi)害包括自然災(zāi)害和人為災(zāi)害。自然災(zāi)害主要指地震災(zāi)害、風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害等，人為災(zāi)害則包括火災(zāi)及由于設(shè)計(jì)、施工、管理、使用失誤造成的工程質(zhì)量事故。(1)災(zāi)害概況2023/4/20第二頁(yè)，共76頁(yè)。自然災(zāi)害是人類(lèi)依賴(lài)的自然界中所發(fā)生的異常現(xiàn)象，自然災(zāi)害對(duì)人類(lèi)社會(huì)所造成的危害往往是觸目驚心的。自然災(zāi)害及其衍生災(zāi)害都對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)和生活造成了嚴(yán)重的影響和后果，主要包括以下幾個(gè)方面：——造成人口的大量死亡

——給社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成破壞——造成社會(huì)不穩(wěn)定(2)自然災(zāi)害2023/4/20第三頁(yè)，共76頁(yè)。1976年我國(guó)唐山發(fā)生7.8級(jí)的地震，不僅大量的房屋建筑倒塌毀壞，而且造成24.2萬(wàn)人喪生1970年孟加拉國(guó)熱帶旋風(fēng)造成30~50萬(wàn)人死亡2023/4/20第四頁(yè)，共76頁(yè)。1985年哥倫比亞火山爆發(fā)導(dǎo)致2.2萬(wàn)人遇難1987年我國(guó)大興安嶺森林大火，不僅燒毀了大片森林，還使得200人為之獻(xiàn)出生命2023/4/20第五頁(yè)，共76頁(yè)。2000年印度孟加拉邦洪水災(zāi)害使1000人死亡2004年11月，河北沙河發(fā)生礦難，被困井下礦工達(dá)到１１９人，死亡人數(shù)達(dá)到６８人2023/4/20第六頁(yè)，共76頁(yè)。2004年5月戴高樂(lè)機(jī)場(chǎng)一處屋頂發(fā)生坍塌事故，造成6人死亡，多人受傷2004年11月斯洛伐克塔特拉山地區(qū)，暴風(fēng)雪使數(shù)千棵樹(shù)倒地?fù)?jù)初步統(tǒng)計(jì)，約三百萬(wàn)立方米木材被毀，約占該國(guó)年木材產(chǎn)量的90%2023/4/20第七頁(yè)，共76頁(yè)。2010年4月14日上午7時(shí)49分，青海省玉樹(shù)藏族自治州玉樹(shù)縣發(fā)生兩次地震，最高震級(jí)7.1級(jí)，地震震中位于縣城附近。截至4月20日15時(shí)，余震共1278個(gè)。截至2010年5月30日18時(shí)共2698人遇難，已確認(rèn)身份2687人，其中學(xué)生199人。2023/4/20第八頁(yè)，共76頁(yè)。2010年8月7日，甘南藏族自治州舟曲縣城東北部山區(qū)突降特大暴雨，降雨量達(dá)97毫米，持續(xù)40多分鐘，引發(fā)特大山洪地質(zhì)災(zāi)害，泥石流，流經(jīng)區(qū)域被夷為平地。截至2010年9月7日，舟曲8·7特大泥石流災(zāi)害中遇難1481人，失蹤284人。2023/4/20第九頁(yè)，共76頁(yè)。2012年7月21日，北京及其周邊地區(qū)遭遇61年來(lái)最強(qiáng)暴雨及洪澇災(zāi)害。此次暴雨造成房屋倒塌10660間，160.2萬(wàn)人受災(zāi)，經(jīng)濟(jì)損失116.4億元，已造成79人遇難。2023/4/20第十頁(yè)，共76頁(yè)。時(shí)間地點(diǎn)災(zāi)害種類(lèi)基本情況1975年8月河南駐馬店洪水汝河、沙潁河、唐白河三大水系各干支流河水猛漲，漫溢決堤，板橋、石漫灘水庫(kù)垮壩失事，造成特大洪水，直接經(jīng)濟(jì)損失100億元。1976年7月28日河北唐山地震震源深度12公里，震中烈度達(dá)11度，造成24.2萬(wàn)人死亡，16.4萬(wàn)人受重傷，僅唐山地區(qū)總的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)54億元。1985年8月遼河流域洪水造成遼河流域中小河流決口4000多處，致使60多個(gè)市、縣，1200多萬(wàn)人，6000多萬(wàn)畝農(nóng)田和大批工礦企業(yè)遭受特大洪水襲擊，死230人，直接經(jīng)濟(jì)損失47億元，東北三省減產(chǎn)糧食100億斤。1998年7月下旬至9月中旬初長(zhǎng)江流域洪水自1954年以來(lái)長(zhǎng)江全流域性大洪水，受災(zāi)人數(shù)上億，近500萬(wàn)所房屋倒塌，2000多萬(wàn)公頃土地被淹，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1600多億元人民幣。2008年南方地區(qū)雪災(zāi)全國(guó)19個(gè)省級(jí)行政區(qū)均受影響，死亡129人，失蹤4人，緊急轉(zhuǎn)移安置166萬(wàn)人；農(nóng)作物受災(zāi)面積1.78億畝，倒塌房屋48.5萬(wàn)間，損壞房屋168.6萬(wàn)間；因?yàn)?zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失1516.5億元。2008年5月12日四川汶川地震震源深度10-20公里，震中烈度達(dá)11度，造成69225人死亡，374640人受傷，17939人失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)8451億元人民幣。2023/4/20第十一頁(yè)，共76頁(yè)。由于人們不當(dāng)?shù)闹R(shí)或缺乏知識(shí)、不當(dāng)?shù)倪x址、不當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)、不當(dāng)?shù)氖┕?、不?dāng)?shù)氖褂煤筒划?dāng)?shù)木S護(hù)，導(dǎo)致所建造的土木工程不能抵御突發(fā)的載荷，導(dǎo)致土木工程的失效和破壞，乃至倒塌而造成了災(zāi)害，給人類(lèi)帶來(lái)了損失。土木工程災(zāi)害的特點(diǎn)

——土木工程是造成災(zāi)害的主要載體

——減輕這種災(zāi)害的主要手段和方法必須要依靠土木工程方法，其他方法都不能根本地解決土木工程災(zāi)害問(wèn)題(3)人為災(zāi)害2023/4/20第十二頁(yè)，共76頁(yè)。2009年，中央電視臺(tái)北配樓由于燃放煙花引起大火，造成直接經(jīng)濟(jì)損失16383萬(wàn)元。2023/4/20第十三頁(yè)，共76頁(yè)。2011年7月23日8點(diǎn)30分左，北京南站開(kāi)往福州站的D301次動(dòng)車(chē)組列車(chē)運(yùn)行至甬溫線(xiàn)上海鐵路局管內(nèi)永嘉站至溫州南站間雙嶼路段，與前行的杭州站開(kāi)往福州南站的D3115次動(dòng)車(chē)組列車(chē)發(fā)生追尾事故，后車(chē)四節(jié)車(chē)廂從高架橋上墜下。這次事故造成40人（包括3名外籍人士）死亡，約200人受傷。2023/4/20第十四頁(yè)，共76頁(yè)。2013年2月1日連霍高速公路澠池段義昌大橋發(fā)生特大煙花爆竹爆炸事故，大橋南半幅發(fā)生坍塌。本次事故造成14人死亡，8人受傷。事故發(fā)生的直接原因?yàn)椋褂貌痪哂形ｋU(xiǎn)貨物運(yùn)輸資質(zhì)的貨車(chē)，不按照規(guī)定進(jìn)行裝載，長(zhǎng)途運(yùn)輸違法生產(chǎn)的煙火藥劑爆炸物和煙花爆竹，途中緊急剎車(chē)，導(dǎo)致車(chē)廂內(nèi)爆炸物發(fā)生撞擊、摩擦引發(fā)爆炸。2023/4/20第十五頁(yè)，共76頁(yè)。土木工程災(zāi)害主要內(nèi)容

①土木工程規(guī)劃性防災(zāi)②工程性防災(zāi)③工程結(jié)構(gòu)抗災(zāi)

④工程技術(shù)減災(zāi)⑤工程結(jié)構(gòu)在災(zāi)后的檢測(cè)與加固

前面4項(xiàng)內(nèi)容是災(zāi)害發(fā)生前進(jìn)行的工作，第5項(xiàng)內(nèi)容是災(zāi)害發(fā)生后進(jìn)行的工作，涉及災(zāi)害材料學(xué)、災(zāi)害檢測(cè)學(xué)、工程修復(fù)和加固等領(lǐng)域。2023/4/20第十六頁(yè)，共76頁(yè)。9.2主要災(zāi)害與防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策9.2.1地震災(zāi)害及其防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策

地震，又稱(chēng)地動(dòng)、地振動(dòng)，是自然災(zāi)害中發(fā)生最多、影響最大的一種。從時(shí)間上看，地震有活躍期和平靜期交替出現(xiàn)的周期性現(xiàn)象。從空間上看，地震的分布呈一定的帶狀。

地震震級(jí)是劃分震源放出的能量大小的等級(jí)，一次地震只有一個(gè)震級(jí)，但它所造成的破壞，在不同的地區(qū)是不同的。地震烈度是指某地區(qū)地表面和建筑物受地震影響和破壞的程度，一次地震，在不同的地區(qū)，可以劃分出好幾個(gè)烈度。地震烈度的大小主要與地震震級(jí)、震中距、震源深淺、地質(zhì)構(gòu)造、地形、建筑物類(lèi)型等因素有關(guān)。(1)地震災(zāi)害基本概況2023/4/20第十七頁(yè)，共76頁(yè)。2023/4/20第十八頁(yè)，共76頁(yè)。地震分為天然地震和人工地震兩大類(lèi)。天然地震主要是構(gòu)造地震，它是由于地下深處巖石破裂、錯(cuò)動(dòng)把長(zhǎng)期積累起來(lái)的能量急劇釋放出來(lái)，以地震波的形式向四面八方傳播出去，構(gòu)造地震約占地震總數(shù)的90%以上。構(gòu)造地震產(chǎn)生原理2023/4/20第十九頁(yè)，共76頁(yè)。2023/4/20第二十頁(yè)，共76頁(yè)。2008年，四川汶川特大地震是新中國(guó)成立以來(lái)破壞性最強(qiáng)、波及范圍最廣、救災(zāi)難度最大的一次地震，震級(jí)達(dá)里氏8級(jí)，最大烈度達(dá)11度，余震3萬(wàn)多次。引發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生災(zāi)害舉世罕見(jiàn)。汶川大地震也震斷了外界連接震中地區(qū)的所有公路、橋梁，致使災(zāi)區(qū)群眾和救災(zāi)隊(duì)伍、救災(zāi)機(jī)械、救災(zāi)物資被阻斷在了“生命線(xiàn)”兩邊。2023/4/20第二十一頁(yè)，共76頁(yè)。結(jié)構(gòu)物破壞的影響因素——與地震本身有關(guān)，地震震級(jí)越大，震中距越小，震源深度越淺，破壞越重；——與結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量，包括其結(jié)構(gòu)是否合理，施工質(zhì)量是否到位等；——結(jié)構(gòu)物所在地的場(chǎng)地條件，包括場(chǎng)地土質(zhì)的堅(jiān)硬程度、覆蓋層的深度等等；——局部地形對(duì)震害的影響也很大。(2)地震災(zāi)害的土木工程對(duì)策對(duì)于地震災(zāi)害采用的土木工程對(duì)策主要從規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工建造兩方面著手，選擇有利的抗震設(shè)計(jì)方法和原則，并對(duì)結(jié)構(gòu)物采取合理可行的減震措施以減輕地震力對(duì)結(jié)構(gòu)造成的影響。2023/4/20第二十二頁(yè)，共76頁(yè)。國(guó)內(nèi)外土木工程抗震原則——我國(guó)一般建設(shè)工程抗震設(shè)防要求采用三個(gè)水準(zhǔn)概率來(lái)設(shè)防“小震不壞、中震可修、大震不倒”——地震抗震標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)不同地區(qū)的建筑物是不一樣的——采用一些新的建筑理念和結(jié)構(gòu)形式來(lái)抵抗地震作用

2023/4/20第二十三頁(yè)，共76頁(yè)。

———9級(jí)強(qiáng)震下日本建筑為何不垮日本堪稱(chēng)世界上地震最多的國(guó)家，每年發(fā)生有感地震約1000多次，全球10%的地震均發(fā)生在日本及其周邊地區(qū)，因此日本的房屋設(shè)計(jì)對(duì)抗震有非常嚴(yán)格的要求?！暗卣饡r(shí)殺人的不是地震，而是建筑?！边@是地震災(zāi)害學(xué)中一句著名的話(huà)。2011年3月11日13時(shí)46分日本仙臺(tái)發(fā)生9.0級(jí)地震，在本次強(qiáng)震中，日本雖然損失慘重，但多數(shù)堅(jiān)挺不倒的高層建筑物，以頑強(qiáng)的“不死鳥(niǎo)”形象，從一個(gè)側(cè)面展示著第一抗震強(qiáng)國(guó)實(shí)打?qū)嵉目拐鹉芰Α?023/4/20第二十四頁(yè)，共76頁(yè)?！岸嗾鹑毡尽北还J(rèn)為世界第一的抗震強(qiáng)國(guó)。其中，日本多數(shù)建筑采用鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)，其良好的抗震性是建筑物經(jīng)歷強(qiáng)震堅(jiān)挺不倒的主要原因。目前日本的建筑，在抗震方面基本上分為3類(lèi)。一是耐震結(jié)構(gòu)；二是制震結(jié)構(gòu)；三是免震結(jié)構(gòu)。所謂的耐震構(gòu)造，其最主要的原理就是提高柱子和墻壁的強(qiáng)度和韌度，建筑物總體經(jīng)得住震動(dòng)，目前我國(guó)主要采用這種方法。而免震結(jié)構(gòu)和制震結(jié)構(gòu)都是比較新的技術(shù)。在日本，將抗震結(jié)構(gòu)的建筑改為免震建筑，成本只需增加5%-10%。

2023/4/20第二十五頁(yè)，共76頁(yè)。此外，日本建筑在選材上也格外講究，比如在歐洲、中國(guó)經(jīng)常被當(dāng)作主要建筑材料的磚瓦，現(xiàn)在在日本建筑上幾乎已經(jīng)找不到蹤影?！?923年的關(guān)東大地震證明磚結(jié)構(gòu)房屋不抗震。從那以后開(kāi)始，磚結(jié)構(gòu)建筑在日本幾乎不再被使用，取而代之的是輔以輕型墻面材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?！痹诙旖?jīng)常下雪的日本東北地區(qū)，為了應(yīng)付積雪，當(dāng)?shù)厝嗽诮ㄔ旆课輹r(shí)，房頂多采用鐵板材料。使用鐵板作為屋頂，是因?yàn)楸仁褂猛咂慕ㄖ镔|(zhì)量要輕許多。此外，為了御寒，這個(gè)地區(qū)民居的房間門(mén)、窗開(kāi)口的幅度較小，這使得房間更具有抗震性。房屋倒塌少，很大程度上減少了人員死傷。

2023/4/20第二十六頁(yè)，共76頁(yè)。另一方面，為了提高傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的抗震能力，日本普通的民宅采用了箱體設(shè)計(jì)——地震發(fā)生時(shí)，房屋整體翻滾，不至于損毀。專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員還會(huì)定期對(duì)民房進(jìn)行抗震加固等級(jí)評(píng)定，政府會(huì)酌情給予居民適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼鼓勵(lì)。很多房子被海浪挪出很遠(yuǎn)但全然沒(méi)有散架2023/4/20第二十七頁(yè)，共76頁(yè)。每次大震后修改建筑法每一次發(fā)生特大地震后，日本國(guó)土交通省都會(huì)組織力量進(jìn)行建筑抗震調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果提出對(duì)《建筑基準(zhǔn)法》的修改意見(jiàn)。而日本建筑師在設(shè)計(jì)建筑時(shí)，也會(huì)嚴(yán)格按照《建筑基準(zhǔn)法》的抗震要求。一個(gè)建筑工程，要從政府部門(mén)獲得開(kāi)工許可，除了要上交設(shè)計(jì)圖紙、施工圖紙等文件外，還必須提交建筑抗震報(bào)告書(shū)。普通的一個(gè)八九層公寓樓,其抗震報(bào)告書(shū)動(dòng)輒厚達(dá)兩三百頁(yè)。建筑抗震報(bào)告書(shū)必須經(jīng)過(guò)相關(guān)部門(mén)或人員的檢查,確認(rèn)無(wú)誤后才能開(kāi)工。2023/4/20第二十八頁(yè)，共76頁(yè)。在日本近代，損失最慘重的地震要數(shù)1923年的關(guān)東大地震和1995年的神戶(hù)大地震。但除上述兩大地震損失慘重外，其余地震造成的損失可以說(shuō)并不嚴(yán)重。這不但與日本使用輕質(zhì)材料(主要為木材)建房有關(guān)，也與日本在地震設(shè)防方面的研究成果和技術(shù)水平有很大關(guān)系，日本建筑的地震設(shè)防也有一個(gè)從耐震、制震到免震，從防死、防傷到防損壞的發(fā)展過(guò)程。

2023/4/20第二十九頁(yè)，共76頁(yè)。防震技術(shù)——?jiǎng)傂越Y(jié)構(gòu)提高建筑物的抗震性能一座號(hào)稱(chēng)日本最高的公寓，該公寓每坪(約3.3平米)價(jià)800萬(wàn)日元(約48萬(wàn)元),在剛開(kāi)始銷(xiāo)售后不久即售罄，一個(gè)重要因素就是這些高層公寓多半與高層寫(xiě)字樓作了同等水平的抗震設(shè)計(jì)。使用了與美國(guó)紐約世界貿(mào)易中心相同的鋼管168根，確保了抗震強(qiáng)度。這種鋼管的直徑最大達(dá)800毫米，厚度達(dá)40毫米，而且鋼管中還注入了比通?；炷翉?qiáng)度高3倍的高強(qiáng)度混凝土。

2023/4/20第三十頁(yè)，共76頁(yè)。在中國(guó)，高層公寓通常以柔性結(jié)構(gòu)為主流，一般靠整個(gè)建筑來(lái)減弱地震引起的搖動(dòng)。這種建筑在強(qiáng)風(fēng)刮過(guò)來(lái)時(shí)，樓的結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生一定的搖動(dòng)。而日本建筑多數(shù)采取剛性結(jié)構(gòu)，這樣搖動(dòng)大大降低。例如，7級(jí)以上的大地震發(fā)生時(shí)，柔性結(jié)構(gòu)的建筑一般要搖動(dòng)1米左右，而剛性結(jié)構(gòu)建筑只搖動(dòng)30厘米?！?023/4/20第三十一頁(yè)，共76頁(yè)。——使用橡膠、彈簧等彈性裝置提高建筑物的抗震性能為了抵御地震的破壞，日本的高層建筑普遍采用了一種地基地震隔絕的技術(shù)。這種技術(shù)就是在建筑的底部安裝彈性橡膠墊，或者摩擦滑動(dòng)承重座緩沖裝置來(lái)抵御地震。日本三井不動(dòng)產(chǎn)公司在東京都杉并區(qū)出售的一座免震結(jié)構(gòu)公寓高達(dá)93米，但其外圍使用了新研制的高強(qiáng)度16積層橡膠，建筑物的中央部分使用了天然橡膠系統(tǒng)的積層橡膠。這樣，在裂度為6的地震發(fā)生時(shí)，就可將建筑物的受力減少至1/2。

2023/4/20第三十二頁(yè)，共76頁(yè)?！喜拷Y(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的分離式設(shè)計(jì)

日本開(kāi)發(fā)出一種“局部浮力”的抗震系統(tǒng)，即在傳統(tǒng)抗震構(gòu)造基礎(chǔ)上借助于水的浮力支撐整個(gè)建筑物。這種技術(shù)是在建筑物上層結(jié)構(gòu)與地基之間設(shè)置貯水槽，使建筑物受到水的浮力支撐。水的浮力承擔(dān)建筑物大約一半重量，既減輕了地基的承重負(fù)荷，又可以把隔震橡膠小型化，降低支撐構(gòu)造部分的剛性，從而提高與地基間的絕緣性。這種技術(shù)不僅具有較好的抗震效果，同時(shí)貯水槽內(nèi)貯存的水在發(fā)生火災(zāi)時(shí)還可以用來(lái)滅火，或者作為地震發(fā)生后的臨時(shí)生活用水。更重要的是這一系統(tǒng)成本并不算高，以八層樓醫(yī)院為例，成本比普通抗震系統(tǒng)高出大約2％。2023/4/20第三十三頁(yè)，共76頁(yè)?！獫L動(dòng)支撐式基礎(chǔ)提高建筑物抗震性能用“滑動(dòng)體”基礎(chǔ)提高建筑物抗震性能。這種技術(shù)適用于獨(dú)戶(hù)、古舊建筑，可以有效地進(jìn)行古建筑的防震保護(hù)。這種技術(shù)是在建筑物與基礎(chǔ)之間加上球形軸承或是滑動(dòng)體，形成一個(gè)滾動(dòng)式支撐結(jié)構(gòu)，從而減輕地震造成的搖動(dòng)。日本目前已經(jīng)對(duì)國(guó)立西洋美術(shù)館等古舊建筑實(shí)施了這種補(bǔ)修工程。據(jù)介紹，日本目前約有2000幢建筑使用了這些防震技術(shù)，中國(guó)的這類(lèi)建筑只有700座，而世界其他國(guó)家的此類(lèi)建筑加起來(lái)還不足300座。2023/4/20第三十四頁(yè)，共76頁(yè)。——彈簧地基日本鹿島的建筑部門(mén)發(fā)現(xiàn)了一種防震大樓的建筑方法：將彈簧安裝在大樓的地基上。這種防震大樓的特點(diǎn)是：在大樓地基的基礎(chǔ)部分和大樓主體部分之間安裝上彈簧，讓大樓處在一種漂浮狀態(tài)。由于彈簧是在一種能夠吸收地震和其他振動(dòng)的中介物，無(wú)論地基如何晃動(dòng)，大樓本身都不會(huì)受到過(guò)于強(qiáng)烈的沖擊。實(shí)驗(yàn)證明，6-7級(jí)的地震經(jīng)過(guò)彈簧抵消后，其震動(dòng)都會(huì)降低到原來(lái)的1/10。2023/4/20第三十五頁(yè)，共76頁(yè)。

——房纏“繃帶”這種技術(shù)采用樹(shù)脂材料作為抗震“繃帶”包裹建筑物支柱，從而達(dá)到防止支柱在地震時(shí)發(fā)生倒塌的目的?？拐稹翱噹А辈捎脴?shù)脂纖維制造，形狀類(lèi)似安全帶。施工時(shí)，將抗震“繃帶”涂上黏合劑，包裹固定在建筑物支柱上。地震發(fā)生時(shí)，支柱即使出現(xiàn)內(nèi)部損傷也不會(huì)倒塌，這可以確保建筑物內(nèi)人員的生存空間。2023/4/20第三十六頁(yè)，共76頁(yè)。9.2.2風(fēng)災(zāi)害及其防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策零級(jí)煙柱直沖天一級(jí)輕煙隨風(fēng)偏二級(jí)清風(fēng)吹臉面三級(jí)葉動(dòng)紅旗展四級(jí)枝搖飛紙片五級(jí)小樹(shù)隨風(fēng)搖六級(jí)舉傘有困難七級(jí)迎風(fēng)走不便八級(jí)風(fēng)吹樹(shù)枝斷九級(jí)屋頂飛瓦片十級(jí)拔樹(shù)又倒屋十一二級(jí)路上很少見(jiàn)2023/4/20第三十七頁(yè)，共76頁(yè)。9.2.2風(fēng)災(zāi)害及其防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策形成風(fēng)的直接原因，是氣壓在水平方向分布的不均勻。地面風(fēng)不僅受氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力的支配，而且在很大程度上，風(fēng)還受大氣環(huán)流、地形、水域等不同因素的綜合影響。

(1)風(fēng)災(zāi)害基本概況典型的龍卷風(fēng)2023/4/20第三十八頁(yè)，共76頁(yè)。①熱帶氣旋熱帶氣旋是發(fā)生在熱帶或副熱帶洋面上的低壓渦旋，是熱帶低壓、熱帶風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng)或颶風(fēng)的總稱(chēng)是一種強(qiáng)大而深厚的熱帶天氣系統(tǒng)。熱帶氣旋通常在赤道南北30緯度以?xún)?nèi)的海面（如西北太平洋、北大西洋、印度洋）上形成。熱帶氣旋的最大特點(diǎn)是它的能量來(lái)自水蒸氣冷卻凝固時(shí)放出的潛熱。熱帶氣旋登陸后，或者當(dāng)熱帶氣旋移到溫度較低的洋面上，便會(huì)因?yàn)槭嘏睗竦目諝夤?yīng)能量，而減弱消散或轉(zhuǎn)化為溫帶氣旋。2023/4/20第三十九頁(yè)，共76頁(yè)。名稱(chēng)屬性超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（SuperTY）底層中心附近最大平均風(fēng)速≥51.0米/秒，也即16級(jí)或以上強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（STY）底層中心附近最大平均風(fēng)速41.5-50.9米/秒，也即14-15級(jí)臺(tái)風(fēng)（TY）底層中心附近最大平均風(fēng)速32.7-41.4米/秒，也即12-13級(jí)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴(STS)底層中心附近最大平均風(fēng)速24.5-32.6米/秒，也即風(fēng)力10-11級(jí)熱帶風(fēng)暴(TS)底層中心附近最大平均風(fēng)速17.2-24.4米/秒，也即風(fēng)力8-9級(jí)熱帶低壓(TD)底層中心附近最大平均風(fēng)速10.8-17.1米/秒，也即風(fēng)力為6-7級(jí)熱帶氣旋按中心附近地面最大風(fēng)速劃分等級(jí)熱帶氣旋災(zāi)害的危害——強(qiáng)風(fēng)

——暴雨——風(fēng)暴潮2023/4/20第四十頁(yè)，共76頁(yè)。②龍卷風(fēng)龍卷風(fēng)是一種強(qiáng)烈的、小范圍的空氣渦旋，是在極不穩(wěn)定天氣下由空氣強(qiáng)烈對(duì)流運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，由雷暴云底伸展至地面的漏斗狀云(龍卷)產(chǎn)生的強(qiáng)烈的旋風(fēng)，其風(fēng)力可達(dá)12級(jí)以上，風(fēng)速最大可達(dá)每秒100米以上，一般伴有雷雨，有時(shí)也伴有冰雹。龍卷風(fēng)的襲擊突然而猛烈，對(duì)建筑的破壞也相當(dāng)嚴(yán)重，經(jīng)常是毀滅性的。龍卷風(fēng)難以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，但可根據(jù)天氣條件判斷在某一地區(qū)產(chǎn)生龍卷的可能性，并通過(guò)雷達(dá)監(jiān)測(cè)及時(shí)發(fā)出警報(bào)。2023/4/20第四十一頁(yè)，共76頁(yè)。龍卷風(fēng)破壞力的組成——風(fēng)壓極大，可將沿途的建筑物摧毀——建筑物與龍卷之間的巨大的氣壓梯度力，足以使建筑物由內(nèi)向外爆炸

——上升氣流極強(qiáng)，能將上萬(wàn)噸的整節(jié)大車(chē)廂卷入空中，將上千噸的輪船由海面拋到岸上2023/4/20第四十二頁(yè)，共76頁(yè)。③寒潮風(fēng)暴來(lái)自極地或寒帶向中緯度或低緯度侵略的強(qiáng)烈冷空氣，所經(jīng)之地短期內(nèi)造成大范圍急劇降溫和大風(fēng)、雨雪的天氣過(guò)程。寒潮和強(qiáng)冷空氣帶來(lái)的雨雪、冰凍天氣對(duì)交通運(yùn)輸危害不小。2008年中國(guó)南方雪災(zāi)造成多處鐵路、公路、民航交通中斷。由于正逢春運(yùn)期間，大量旅客滯留站場(chǎng)港埠。另外，電力受損、煤炭運(yùn)輸受阻，不少地區(qū)用電中斷，電信、通訊、供水、取暖均受到不同程度影響，某些重災(zāi)區(qū)甚至面臨斷糧危險(xiǎn)。而融雪流入海中，對(duì)海洋生態(tài)亦造成浩劫，臺(tái)灣海峽即傳出大量魚(yú)群暴斃事件。2023/4/20第四十三頁(yè)，共76頁(yè)。④季風(fēng)季風(fēng)是一個(gè)古老的氣候?qū)W概念，通常指近地面層冬、夏盛行風(fēng)向接近相反且氣候特征迥異的現(xiàn)象。季風(fēng)活動(dòng)范圍很廣，它影響著地球上1／4的面積和1／2人口的生活。西太平洋、南亞、東亞、非洲和澳大利亞北部，都是季風(fēng)活動(dòng)明顯的地區(qū)，尤以印度季風(fēng)和東亞季風(fēng)最為顯著。中美洲的太平洋沿岸也有小范圍季風(fēng)區(qū)，而歐洲和北美洲則沒(méi)有明顯的季風(fēng)區(qū)，只出現(xiàn)一些季風(fēng)的趨勢(shì)和季風(fēng)現(xiàn)象。2023/4/20第四十四頁(yè)，共76頁(yè)。風(fēng)作用于結(jié)構(gòu)物的特點(diǎn)——風(fēng)對(duì)建筑物的作用力包含靜力部分和動(dòng)力部分，且隨時(shí)間和空間的不同而變化——建筑物的外形、幾何尺寸及其周?chē)娘L(fēng)場(chǎng)環(huán)境對(duì)風(fēng)荷載的大小和分布影響很大

——與地震荷載相比，風(fēng)荷載作用的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，出現(xiàn)的頻次也較高在風(fēng)力作用下，結(jié)構(gòu)物表面風(fēng)壓分布的測(cè)定，目前多在模擬大氣邊界層風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)洞中對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量試驗(yàn)獲得

2023/4/20第四十五頁(yè)，共76頁(yè)。從土木工程角度出發(fā)，進(jìn)行相應(yīng)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)：（1）力求選擇合理的建筑體形：

流線(xiàn)型平面：采用圓形或橢圓形等流線(xiàn)型平面的樓房，有利于減少作用于結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載。

減少風(fēng)壓的平面切角處理2023/4/20第四十六頁(yè)，共76頁(yè)。

截錐狀體形:采用上小下大的截錐形體形，減少了樓房上部較大數(shù)值的風(fēng)荷載，并減小了風(fēng)荷載引起的傾覆力矩，同時(shí)增大抗推剛度，在水平荷載作用下將產(chǎn)生反向水平分力，從而使風(fēng)振時(shí)的振幅和加速度得以較大幅度的減小。不大的高寬比：房屋高寬比是衡量一幢高樓抗側(cè)剛度和側(cè)位移控制的一個(gè)主要指標(biāo)，通常要控制在6左右，在沿海臺(tái)風(fēng)區(qū)應(yīng)該適當(dāng)減小一些。

2023/4/20第四十七頁(yè)，共76頁(yè)。透空層：在高樓的中部局部開(kāi)洞或形成透空層，可以將迎風(fēng)面堆積的氣流從洞口或透空層排除，減小壓力，進(jìn)而減小因風(fēng)速變化而引起的高樓振動(dòng)加速度。減小風(fēng)振的透空層2023/4/20第四十八頁(yè)，共76頁(yè)。并聯(lián)高樓群：將多幢高樓在頂層采用大跨度立體桁架連為一體，可以大大減小高樓頂部的側(cè)移，并減小高樓頂部的風(fēng)振加速度。這種方法在城市規(guī)劃方面是可取的，增大了城市空間和綠化面積，使交通得到分流，減少了交通量?？罩谐鞘械牟⒙?lián)高樓群2023/4/20第四十九頁(yè)，共76頁(yè)。從土木工程角度出發(fā)，進(jìn)行相應(yīng)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)：（2）安裝阻尼裝置阻尼，是指物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受各種阻力的影響,能量逐漸衰減而運(yùn)動(dòng)減弱的特性。如果強(qiáng)風(fēng)從北面刮來(lái)，該裝置使用傳感器來(lái)探測(cè)風(fēng)力大小和建筑物的搖晃程度，并通過(guò)計(jì)算機(jī)經(jīng)由彈簧、液壓裝置來(lái)控制配重物像一個(gè)巨大的“鐘擺”一樣擺向北面，使風(fēng)阻尼器會(huì)產(chǎn)生一種與風(fēng)向相反的力量，從而化解建筑物的搖晃程度，抵消強(qiáng)風(fēng)對(duì)建筑物的影響。2023/4/20第五十頁(yè)，共76頁(yè)。使用了這一裝置之后，能把強(qiáng)風(fēng)加在建筑物上的加速度降低40%左右，這樣一來(lái)，即使遭受強(qiáng)風(fēng)襲擊，建筑內(nèi)的人也基本感覺(jué)不到建筑物的搖晃。另外，風(fēng)阻尼器也可以降低強(qiáng)震對(duì)建筑物、尤其是建筑物頂部的沖擊。臺(tái)北101大廈風(fēng)阻尼器

——世界最大2023/4/20第五十一頁(yè)，共76頁(yè)。從土木工程角度出發(fā)，進(jìn)行相應(yīng)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)：（3）采用反向變形在高樓中設(shè)置一些豎向預(yù)應(yīng)力鋼絲束，當(dāng)高樓在風(fēng)力作用下向一側(cè)彎曲時(shí)，傳感器啟動(dòng)千斤頂控制器，對(duì)布置在高樓彎曲受拉一側(cè)的鋼筋束施加拉力，從而產(chǎn)生一個(gè)反向力矩，并與風(fēng)力彎矩疊加后，使高樓結(jié)構(gòu)下半部的彎矩值大大減小，并使結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形由單彎型變成多彎型，風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的側(cè)移值減小，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的振動(dòng)幅值和振動(dòng)加速度也隨之減小。2023/4/20第五十二頁(yè)，共76頁(yè)。9.2.3火災(zāi)害及其防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策火災(zāi)是指在時(shí)間和空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害。在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一?；馂?zāi)一般具有以下三個(gè)特點(diǎn)：①成長(zhǎng)性；②不安定性；③偶發(fā)性。

(1)火災(zāi)害基本概況2009年上半年我國(guó)火災(zāi)原因起數(shù)統(tǒng)計(jì)分布情況2023/4/20第五十三頁(yè)，共76頁(yè)。建筑耐火等級(jí)按建筑常用結(jié)構(gòu)類(lèi)型的耐火能力劃分為四個(gè)耐火等級(jí)：一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)，（高層建筑必須為一或二級(jí)）。

建筑的耐火能力取決于構(gòu)件的耐火極限和燃燒性能，在不同耐火等級(jí)中對(duì)二者分別作了規(guī)定。構(gòu)件的耐火極限主要是指構(gòu)件從受火的作用起，到被破壞（如失去支承能力等）為止的這段時(shí)間（按小時(shí)計(jì)）。構(gòu)件的材料根據(jù)燃燒性能的不同有燃燒體（如木材等）、難燃燒體(如瀝青混凝土、刨花板)和非燃燒體（如磚、石、金屬等）之分。2023/4/20第五十四頁(yè)，共76頁(yè)。從土木工程角度出發(fā)，增強(qiáng)建筑物防火能力的措施：——耐火等級(jí)和材料選擇

設(shè)計(jì)時(shí)須保證主體結(jié)構(gòu)的耐火穩(wěn)定性，以贏得足夠的疏散時(shí)間，并使建筑物在火災(zāi)過(guò)后易于修復(fù)。隔墻和吊頂?shù)葢?yīng)具有必要的耐火性能，內(nèi)部裝修和家具陳設(shè)應(yīng)力求使用不燃或難燃材料，如采用經(jīng)過(guò)防火處理的吊頂材料和地毯、窗簾等，以減少火災(zāi)發(fā)生和控制火勢(shì)蔓延。2023/4/20第五十五頁(yè)，共76頁(yè)。從土木工程角度出發(fā)，增強(qiáng)建筑物防火能力的措施：——防火間距和防火分區(qū)

為防止火勢(shì)通過(guò)輻射熱等方式蔓延，建筑物之間應(yīng)保持一定間距。建筑耐火等級(jí)越低越易遭受火災(zāi)的蔓延，其防火間距應(yīng)加大。

建筑中為阻止煙火蔓延必須進(jìn)行防火分區(qū)，即采用防火墻等把建筑劃為若干區(qū)域。防火墻應(yīng)為耐火極限3小時(shí)的非燃燒體，上面如有洞口應(yīng)裝設(shè)甲級(jí)防火門(mén)窗，各種管道均不宜穿過(guò)防火墻。不能設(shè)防火墻的可設(shè)防火卷簾，用水幕保護(hù)。2023/4/20第五十六頁(yè)，共76頁(yè)。從土木工程角度出發(fā)，增強(qiáng)建筑物防火能力的措施：——安全疏散和通風(fēng)排煙公共建筑的安全出口一般不能少于兩個(gè)，影劇院、體育館等觀眾密集的場(chǎng)所，要經(jīng)過(guò)計(jì)算設(shè)置更多的出口。樓層的安全出口為樓梯，開(kāi)敞的樓梯間易導(dǎo)致煙火蔓延，妨礙疏散，高層建筑須設(shè)封閉的或防煙的樓梯間，阻擋煙氣，利于疏散。2023/4/20第五十七頁(yè)，共76頁(yè)。超高層建筑應(yīng)增設(shè)暫時(shí)安全區(qū)或避難層，還可設(shè)屋頂直升飛機(jī)場(chǎng)，從空中疏散。疏散通路上應(yīng)設(shè)緊急照明、疏散方向指示燈和安全出口燈。建筑物火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生大量濃煙，不僅妨礙疏散還會(huì)使人中毒甚至死亡。樓梯井、電梯井和管道井具有“煙囪效應(yīng)”，起排煙作用，地下建筑的煙則很難排出。因此，高層或地下建筑的走道、樓梯間及消防電梯前室等，應(yīng)按情況安排自然排煙或機(jī)械排煙設(shè)施。2023/4/20第五十八頁(yè)，共76頁(yè)。從土木工程角度出發(fā)，增強(qiáng)建筑物防火能力的措施：——報(bào)警系統(tǒng)和滅火裝置

一般建筑起火后約10～15分鐘開(kāi)始蔓延，可通過(guò)人工報(bào)警和使用消火栓滅火。在大型公共建筑、高層建筑、地下建筑以及起火危險(xiǎn)性大的廠房、庫(kù)房?jī)?nèi)，還應(yīng)設(shè)置自動(dòng)報(bào)警裝置和自動(dòng)滅火裝置。設(shè)有自動(dòng)報(bào)警裝置和自動(dòng)滅火裝置的建筑應(yīng)設(shè)消防控制中心，對(duì)報(bào)警、疏散、滅火、排煙及防火門(mén)窗、消防電梯、緊急照明等進(jìn)行控制和指揮。2023/4/20第五十九頁(yè)，共76頁(yè)。9.2.4地質(zhì)災(zāi)害及其防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策地質(zhì)災(zāi)害，通常是指在自然或者人為因素的作用下形成的，對(duì)人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)、環(huán)境造成破壞和損失的地質(zhì)作用（現(xiàn)象），如崩塌、地裂縫、坑道突水、突瓦斯、煤層自燃、黃土濕陷、砂土液化，土地凍融等。由降雨、融雪、地震等因素誘發(fā)的稱(chēng)為自然地質(zhì)災(zāi)害；由工程開(kāi)挖、堆載、爆破、棄土等引發(fā)的稱(chēng)為人為地質(zhì)災(zāi)害。常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害主要指危害人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等六種與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害。(1)地質(zhì)災(zāi)害基本概況2023/4/20第六十頁(yè)，共76頁(yè)。①崩塌

崩塌也叫崩落、垮塌或塌方，是陡坡上的巖、土體、石塊或碎屑層，在重力作用下快速地向下運(yùn)動(dòng)堆積在坡腳（或溝巖）的地質(zhì)現(xiàn)象。

影響崩塌的因素（1）新構(gòu)造運(yùn)動(dòng):尤其是地震。（2）地形：多產(chǎn)生于550以上的斜坡。2023/4/20第六十一頁(yè)，共76頁(yè)。（3）地質(zhì)構(gòu)造：斷裂、節(jié)理發(fā)育，巖石破碎。（4）氣候及降水：晝夜溫差大，物理風(fēng)化強(qiáng)烈。降水滲入地下，降低巖石強(qiáng)度，增大重量。水滲入裂隙或軟弱層，減小了摩擦阻力。（5）河流側(cè)蝕（6）人類(lèi)活動(dòng)：開(kāi)挖山坡人工爆破2023/4/20第六十二頁(yè)，共76頁(yè)。②滑坡

斜坡上的巖石山體由于種種原因在重力作用下沿一定的軟弱面（或軟弱帶）整體地向下滑動(dòng)的現(xiàn)象叫滑坡。誘發(fā)滑坡的各種外界因素有地震、降雨、凍融、海嘯、風(fēng)暴潮及人類(lèi)活動(dòng)等。2023/4/20第六十三頁(yè)，共76頁(yè)。影響滑坡的因素（1）地形：松散層沿層面滑動(dòng)，坡度20o（2）巖石結(jié)構(gòu)和巖性：滑坡常沿?cái)鄬用妗⒐?jié)理面、巖層不整合面、巖層層面發(fā)生。（3）氣候：暴雨或長(zhǎng)期降雨，以及融雪水可使斜坡巖土體飽和水分，增加塊體自重。水在滑動(dòng)面中起到潤(rùn)滑作用，降低斜坡的穩(wěn)定性。2023/4/20第六十四頁(yè)，共76頁(yè)。（4）人類(lèi)工程活動(dòng)：人工開(kāi)挖邊坡斜坡上建筑物增加斜坡載荷工程爆破2023/4/20第六十五頁(yè)，共76頁(yè)。③泥石流

泥石流是在山區(qū)溝谷中，因暴雨、冰雪融化等水源激發(fā)的、含有大量泥沙石塊的特殊洪流。泥石流具有突然爆發(fā)，歷時(shí)短暫，來(lái)勢(shì)兇猛，破壞力極大。

2023/4/20第六十六頁(yè)，共76頁(yè)。泥石流形成條件（1）地形條件泥石流主要發(fā)生于山高谷深，地勢(shì)陡峻的地區(qū)，上游的流域形狀便于水流會(huì)集。（2）地質(zhì)條件

泥石流的發(fā)生需要大量的固體物質(zhì)。一般都是地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜（斷層交錯(cuò)、巖石破碎）新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈、地震烈度大的地區(qū)。2023/4/20第六十七頁(yè)，共76頁(yè)。（3）氣象水文條件

水源量愈大，形成的泥石流規(guī)模也愈大。另外由于山崩、滑坡堵塞而造成的高山湖泊突然潰決，水庫(kù)和渠道潰決，以及高山冰雪快速融化等，也往往形成規(guī)模極大的泥石流。

（4）植被條件植被稀少有利于泥石流發(fā)生。（5）人類(lèi)活動(dòng)人類(lèi)某些不良的經(jīng)濟(jì)工程活動(dòng)，也是影響泥石流發(fā)生、發(fā)展