2008年5月12日14时28分,四川汶川县发生7.8级强烈地震,其波及范围之大,30多年来罕见,全国十几个省,乃至越南、泰国都不同程度感觉到了震感。地震像一个突然降临的魔鬼,带来了无数的人间惨剧。灾难发生后,建筑的抗震问题,再次成为人们关注的焦点。本刊记者来到中国建筑科学研究院工程抗震研究所,专访了该所副所长程绍革研究员。
传统建筑抗震为被动型抗震 据程绍革介绍,根据国家地震局研究得出的相关数据,我国将建筑抗震设防烈度的区域划分为6度区、7度区、8度区、9度区4个等级。北京为8度区,也就是要求建筑物抗震设防烈度为8度。地震级数是指地震的能量,而烈度是指地震的破坏程度。二者不太容易进行科学的换算,如果进行简单换算的话,设防烈度为8度的建筑大约相当于能够抵抗里氏6.5级的地震。
我国建筑方面采用的常规的、传统的抗震设计基本上都属于被动型抗震,也就是完全靠抗震结构构件的破坏来抵抗地震。当地震来临时,在建筑物晃动中抗震构件之间会发生裂缝,这些裂缝会消耗一部分地震的能量,来减少对地震建筑物的破坏,它的代价就是结构会发生损坏,需要地震过后进行修复。如果这些结构构件不破坏,那么后果就会是非常严重的。
按照《建筑抗震设计规范》,抗震设计的大理念是“大震不倒、中震可修、小震不坏”。要求建筑在发生较小强度地震时,结构不允许发生任何破损。在发生设防烈度的地震时,比如北京发生烈度为8度的地震,允许结构构件发生损坏,地震后经过结构修复,建筑物要能够继续正常使用。当发生罕见的超过设防烈度的大地震时,建筑物可能内部损坏比较严重,结构无法修复,但要求尽量保证建筑不倒塌、不伤人。所有的建筑物,不管是民用住宅还是工业用建筑、机关学校,都要严格按照这个规范来设计建造,通过精确计算和采用构造措施来保证规范的执行。
“建筑物不管是什么样的结构,都是必须要达到国家规定的抗震标准的,因此,对于不同的建筑结构,其高度也是有限制的。”程绍革举例说,比如砌体结构,也就是我们通常说的砖混结构,就只能盖6层,突破6层就违反了规定。还比如框架抗震墙结构,就可以盖20多层,而像国贸这样的摩天大楼,就属于筒体结构。根据不同高度的建筑就会用不同的结构形式与之对应。
建筑抗震新技术及应用 抗震的新技术方面,目前在我国应用的比较广泛,技术上也比较成熟的主要有两种。
一种叫基础隔震。主要原理是在楼房的基础部门和上部结构之间增设一个隔震层,主要的材料是橡胶垫。这样当地震发生时,下面地基摇晃时上部结构不容易受到影响。这种技术在地震烈度越高时优势就越明显,其经济成本也相对比较高,因此用在8度及8度以上的高烈度设防区比较多。目前在我国已经在几百万平方米的建筑中进行了应用,其中应用这项技术最大的一个建筑工程就在北京的通州区。
另一种技术叫消能减震技术。主要是在建筑的上部结构的构件中放置一些元件,在地震中上部结构变形时,这些元件能够吸收一部分地震的能量,目的是保护建筑主体。这种技术的应用也比较广泛,主要应用于老建筑,例如对北京火车站、北京饭店等老建筑的抗震加固上。这几年在新建的建筑上也有应用。
此外,目前国内也有不少在建住宅采用了全钢结构或者轻钢结构,这种在国外别墅项目比较常用的技术,例如纳帕集团开发的住宅全部采用钢结构。钢结构相对于混凝土结构来说,它的优势在于结构比较轻巧,结构轻的话地震力就会小形性能好,不容易破损。根据当年台湾大地震的有关报道,类似的轻钢结构住宅,均未在地震中受到严重破坏。
要从每一次灾难中吸取教训 对于我国建筑抗震的技术水平,程绍革表示,我们国家在这方面基本上属于先进水平。一些其他国家的最新技术,我们国家很快就能够掌握。像前面提到的基础隔震和消能减震技术,在日本等抗震技术比较先进的国家应用也非常广泛。
但由于这些新技术应用的造价比较高,不少地产开发商和业主不愿意多花这部分钱。而且一般的单位也不具备相应的技术能力,因此在推广上还是受到了一定的限制的。目前这些比较领先的技术主要应用于城市中特别重要的建筑上,与日本这样的地震多发国家同时也是抗震技术的领先国家相比,还存在着一定的差距。
此外,现在人们的抗震意识也越来越松懈。比如,居民住宅中客厅设计的面积有越来越大的趋势,程绍革认为,住宅中墙体跨度的增大对抗震效果肯定是会有影响的,所有的建筑设计时,设计单位必须经过抗震计算,不达到标准不能施工。如果设计单位经过计算,达到了国家的抗震指标,安全性应该还是没问题的。 对于目前社会对此次汶川地震后希望国家更严格强制措施的呼吁,程绍革表示,我国对于建筑抗震的监管一直是很严格的。尤其是在1976年唐山地震之后,当时国家成立了很多抗震研究部门。但随着时间的推移,30多年过去了,没有发生造成重大伤亡的强烈地震,人们的思想相对来说也有些松懈。一些抗震研究部门也逐渐撤销了,专门从事地震研究的部门在减少。
程绍革认为,经过这次四川汶川县地震,应该会对抗震研究有一个大的推动。“亡羊补牢,为时未晚。每一次地震过后,我们都要会从中吸取教训,为以后面对灾难时积累经验。”
本刊记者 刘狄/文