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汶川8.0级地震 序言多难兴邦

行业分类:传媒广电 发布时间:2015-04-21 14:49

2008年5月12日14时28分,这是一个让中国人哭泣的日子。这个时间发生了中国历史上最悲痛的天灾,汶川8.0级地震,地震造成了69227人遇难,374643人受伤,17923人失踪。这次地震我们深深的感受到自然对我们越来越不能容忍,为了表达全国人民的集体哀悼之情,国务院决定每年5.12为全国防灾减灾日。


汶川特大地震灾后重建中哪些抗震设计值得推广?高层建筑如何抗震?在由中国建筑西南设计研究院有限公司、中国建筑设计研究院主办的汶川特大地震5周年工程抗震设计与新技术应用研讨会在成都举行,来自同济大学、清华大学等单位的国内顶尖建筑结构学者齐聚一堂,共同探讨汶川特大地震灾后重建中汲取的工程抗震设计经验及抗震新技术应用。

借力城镇化解决老建筑抗震问题

“汶川特大地震重建中有许多值得推广的经验和经典建筑作品。”中国建筑设计研究院院长修龙说,“我向很多人说起过北川新县城的建筑,这些建筑集中了全国顶级设计师们的智慧。四川在灾后重建中的新建筑将安全、适用功能与当地的文化巧妙地结合起来了。”“对建筑结构安全的考量是我们十分重视的。汶川特大地震后,安全标准进一步提升,监管也更严格。”中国建筑西南设计研究院总工程师冯远介绍,汶川特大地震后,对学校、医院、体育场所等公共建筑的要求更高。“存量巨大的老建筑如何对待是重大课题。”修龙认为,“有些老建筑安全标准不达标又不能简单拆掉,有些老建筑安全但满足不了现在的居住要求。四川有不少历史悠久的建筑,也有很多成功的探索,比如宽窄巷子的改造,可以推广借鉴。”

如何推广?同济大学建筑设计研究院院长丁浩民认为,可借力城镇化建设解决建筑抗震的实施问题。

专业设计应与社会责任高度融合

目前中国超过250米的建筑有94栋,2013年至2018年将有164栋超高层建筑完工。此外,还建起大量外形新颖怪异的建筑,这些建筑是否存在安全方面的隐患?修龙介绍,这些造形奇特的建筑本身的确是存在一定风险,但都经过了科学合理的设计,再加上现代化的建筑技术和建筑材料,应该能达到安全标准。但修龙并不赞同外形越怪越好的观点,“建筑应该越简单、越自然越好。我们大量的新建筑应该吸收传统文化的精髓,同时融入现代的功能和技术。”

丁浩民认为,目前我国对超高层建筑的研究才刚开始,对现有体系要有一个准确的把握,并进行结构体系的创新,使它的结构设计更加合理。“比如,可以用很小的代价,即不到1%的代价,得到20%-30%的改善。”丁浩民同时认为,更重要的是社会责任,汶川特大地震告诉我们,如果专业设计技术不到位,会引起建筑质量安全,承担巨大社会责任。“所以,从这个意义上说,我们更需要对建筑结构有更深入地了解,专业设计应与社会责任高度融合。”

怎样设计建筑物才能抗震

国家汶川地震专家委员会委员、中科院院士滕吉文表示,建议把灾区建筑地震设防烈度提高到9度。建筑物如何设计才能抗震?地震设防烈度又是怎么回事?

首次引入建筑物抗震理念

“地震本身并不伤人,造成人员伤亡的,是由它引发的房屋倒塌、山体滑坡等次生灾害,其中前者又在人员伤亡统计中占绝大部分。就目前的科技能力而言,减轻地震灾害损失的最佳办法,应放在提高建筑物抗震设计上。”原建设部抗震办公室副主任、高级工程师刘志刚说。

刘志刚是我国最早从事建筑物抗震研究的专家之一,据他介绍,我国的建筑物抗震规范是在一次次灾难教训中逐渐改善的。新中国成立时,首次引入建筑物抗震理念是第一个五年计划(1953~1957年)期间,在苏联援建中国的151个工程中,首次引进了建筑物的抗震设计规范。1966年河北邢台地震,引起国家有关部门重视,于1974年颁布《建筑抗震设计规范》;1978年吸取唐山大地震的经验教训,对部分内容予以修正;1989年又再度修改。我们现在使用的是2001年版《建筑抗震设计规范》。《建筑抗震设计规范》中的抗震设防烈度,是根据国家地震局公布的《烈度区划图》确定的。

据刘志刚介绍,建筑抗震设防标准是“小震不坏,中震可修,大震不倒”。所谓中震,是指建筑物要达到所在地区在《烈度区划图》中划定的烈度标准。小震、大震,是在这个标准下调、上浮1.55至1度。如在汶川地区,它的一般建筑物的抗震烈度是7度,就是说在发生烈度为5.45的地震情况下,建筑物不应该损坏;在烈度为7度的情况下,建筑物仍可修复;在发生8.3度或9度的情况下,建筑物不应该倒塌。在发生地震时,即使烈度超过建筑物的承受极限(大震),某些韧性好的建筑物也不是瞬间倒塌,应该有逃生时间。

基础隔震让建筑物有缓冲

鉴于地震预报仍然是世界性的难题,各国都将重点放在如何提高建筑抗震性能上。

许多国家在研究和应用抗震建筑的时候,离不开抗震理论的指导,其中“基础隔震”作为最为成熟的抗震理论,已经在国内外得到了广泛应用。

“基础隔震”是在建筑物底部与地基之间,增加适当的缓冲物,使建筑物在受到地震波作用后的加速度反应大大减弱,同时让建筑物的位移主要由隔震系统提供,从而使建筑在地震过程中发生的变形非常小,达到防护目的。目前的基础隔震技术主要分为两大类:叠层橡胶支座;滚动、滑动支座,包括砂垫层、石墨垫层。在实践中隔震建筑的抗震效果令人惊叹,这促使各国相继制定出适合自己国情的隔震设计标准,尤以中、美、日三国最具有代表性。

我国的《建筑抗震设计规范》(2001年)在基础隔震设计目标上规定:在遭受小强度地震影响时,建筑结构基本不受损坏和影响使用功能;当遭遇设防烈度的地震影响时,不需修理仍可继续使用;当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时,将不发生危及生命安全和丧失使用功能的破坏。

美国在《建筑统一设计规范》(1997年)中规定了如下隔震设计目标:受中、小地震作用时,结构元件、非结构元件或建筑物内的设备等不出现破坏;受大震作用时,隔震体系不出现破坏,结构原件不出现大的破坏,非结构元件不出现重大破坏,并且不影响结构的功能。日本在《日本建筑隔震设计指南》中的隔震设计目标较为简略:在大地震时,隔震建筑上部结构构件不会产生破坏,人员安全和财产安全可以得到保证。

加装“阻尼器”消耗地震能量

在抗震加固技术上,国内外目前广泛采用的是消能减震技术,即在建筑结构中增加各种“阻尼器”。在物理学上,使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用,称阻尼。安置在结构系统上的“特殊”构件,可以提供阻力来耗减运动能量的装置,就称为阻尼器。这种阻尼器用在建筑物的关键节点上,可大量消耗地震波输入到建筑物的能量,保护主体结构免遭破坏。与增强梁、柱、墙来提高抗振动的传统方法相比,阻尼器消能减震技术具有保持建筑原貌、效果明显、节约经费和缩短工期的优势。

据介绍,美国旧金山的威尔斯·法戈银行大楼在1989年地震中受损,其加固就采用了金属阻尼器;美国波士顿的一幢35层建筑在1996年进行抗震加固,共安装了40个黏滞流体阻尼器。国内在这方面也有不少的工程应用,1997年沈阳市政府大楼在抗震加固中采用了摩擦耗能阻尼器,1998年启动的首都防震减灾示范区中,北京的一些标志性建筑如火车站、北京展览馆、北京饭店等,均采用黏滞阻尼器进行了加固。


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