原题:“应提高公共建筑抗震设防等级” ----专访国际知名结构抗震工程专家、湖南大学土木工程学院院长肖岩
本报记者薛小林 发自四川成都
非结构构件损坏是新教训
记者:这次大地震发生后,你和你带领的团队第一时间赶赴灾区,对建筑倒塌和受损的情况进行了考察,考察结果怎么样?
肖岩:5•12地震发生的时刻我在美国,我是13日晚上赶回国的。到现在为止,我们土木工程学院已派去了四个调查组,最早去的两个老师在14日进川随湖南省交通厅考察和紧急鉴定桥梁结构的损毁情况,对其是否可以正常使用或是否需要限载作出紧急判断。我们第二梯队重点考察了都江堰、绵阳、北川、安县、绵竹、德阳、广安等地。我们特别应邀对在绵阳的西南科技大学校区进行了较为全面和详细的调查。对于这些结果我们还在整理和分析中,也要等强震观测记录等信息公开后进行更为细致的分析。此外,我们还特别考察了西南科大的应急措施,觉得该校在这次地震后的应急处理能够为今后学校等大型机关单位的应急处理提供一个很好的案例。
这次地震灾害总的来说我觉得需要总结的东西非常多,很多问题也是世界级的,所以国际学术界也非常关注。这次地震首先造成了非常广和严重的地质灾害,这么大规模的各种各样的地质灾害在以往地震中也不多见。从对建筑物和桥梁的破坏来讲,我倒不觉得特别惊讶,主要可能是由于地震烈度高于设计设防造成的,结构的破坏形态也无非是整体性差而造成的落梁、墙体倒塌,由于没有良好的强度和变形能力,而造成的支撑楼板等上部结构的柱发生破坏等等。这次灾害还有些现象是国内以前没有出现的,比如,现在经济发展了,建筑的装修,如吊顶、吊灯、玻璃幕墙、广告牌等等大量使用,而这些非结构构件的损坏也占了经济损失的很大一个份额,这些都是新的教训,需要加强有关设计。这也从一个侧面说明,社会经济的发展并不直接意味着抵御灾害能力的相应提高。
记者:你曾到美、日等国的地震现场参与考察,并把研究成果应用于加利福尼亚等州的工程实践,和这些国家相比,我国这次地震对建筑的影响有什么特点?如何借鉴美、日等国在建筑抗震设计方面的经验?
肖岩:与1989年旧金山地震、1994年的洛杉矶地震、1995年的日本阪神地震等国外几次大地震相比,汶川地震并非是大城市直下型地震,也就是说地震没有发生在大城市及其周边地下,否则城市遭受破坏的程度、人员伤亡可能会更大。
实际上我们国家的抗震研究在世界上还是很先进的。但研究和工程实践水平还是有距离的,这也反映了一个国家综合工业化水平。因此我觉得我们还是需要认真吸取美国日本等国的经验教训。
现行抗震设防标准只是起码等级
记者:从我国目前的经济实力和实际情况来讲,应该在建筑方面采取哪些应对防御措施?
肖岩:从当前科学技术水平和国家经济实力出发,对破坏性地震都应从两方面防御。硬件方面,加强工程性防御,尽可能提高工程建筑的抗震能力,采用先进的设计方法和技术来保证建筑物的延性、强度,保证结构完整性,合理配置钢筋,牢固连接,采用隔振、阻尼装置等等,使得建筑抗震设计达到“小震不坏,中震可修复,大震不倒”的要求;对已建成又有抗震隐患的建筑物进行抗震加固,提高它们的抗震能力;消除现有建筑存在的安全隐患,加大对各类建筑物(构筑物)抗震设计和施工质量的监督检查以及对乡镇和农村建筑的检查鉴定力度,加强抗震设计。
“软件”方面,对地震等自然灾害防御工作做好宣传、组织和管理,协调全社会做好各方面的防震减灾准备。借鉴日本、美国等国经验,多进行公众地震防灾演习,提高社会公众防御意识,提高政府应急能力和社会抵御灾害的能力。从市民的角度,每个家庭都应有一定的救急药物和救急用品包括水、食品的储备。地震是一个强大的自然灾害,对地震灾害的防范准备也会加强一个社会抵御其它自然和人为灾害的水平。
记者:一般都认为,达到国家规定的建筑设计规范和标准,房子就安全。但是这次达到标准的房屋也出现损毁。这是为什么呢?
肖岩:人们往往会有一种错觉,就是建筑物满足现有的设计规范和标准就安全。比如这次地震影响的地区抗震设防烈度为6到7度,而实际地震烈度远高于设防烈度,造成这样的严重后果。建筑、桥梁投资者管理部门,设计施工人员应当充分认识到所谓现行规范的抗震设防标准只是最起码的等级,有条件的话要尽可能提高设防水准。诚然,提高设防标准会相对提高造价,但也有很多切实可靠的设计与施工方法可以在有限的造价下改善抗震能力。这点国外,比如美国的规范就鲜明地提出了要求设计人员尽可能提高抗震设计安全度。1994年洛杉矶北岭地震后,出现了大量现代钢结构的破坏,其超出了规范和当时学术和工程界对该种现象的认识,(但结果据我所知,几乎所有的设计和制造商都被告上法庭)。所以这一点特别应当引起我们的注意。
当然,提高设防标准会相对提高造价,但也有很多切实可靠的设计和施工方法可以在有限的造价下改善抗震能力。比如,提高钢筋混凝土柱子的抗震能力无非是合理的配置纵向钢筋,注意,太多了反而不好,适当加密箍筋,就可以保证结构柱在地震时的变形能力,即使破坏也会有一定的时间容许人们可以逃生,这就是我们通常所说的延性破坏,相比之下,脆性破坏具有突发性,大梁和柱子的连接节点一散,或柱子一断,就会造成一栋大楼轰然倒下。
提高公共建筑抗震设防等级
记者:这次地震发生的地区,很多都是处在深山大川的农村地区,房屋多采用传统的砖石结构,倒塌比较严重,对这一部分建筑,应该如何应对?
肖岩:没有经过合理设计的传统砖石建筑由于其强度低,延性差,缺乏整体性,在历次地震中表现最差,(也是1976年唐山大地震的血的教训)。这次地震还是给我们留下了巨大的遗憾。我国1976年唐山大地震后对京津等地区的砖石建筑进行了大规模的加固处理。
随着经济的发展,新建的农村住宅很多采用砖石墙体上面加预制混凝土楼板的结构体系,由于往往缺乏正确的设计,这样的建筑结构在地震中由于砖墙体破坏,沉重的混凝土预制楼板坍塌造成人员伤亡的危险极大。在政府强调的新农村建设中,迫切需要开发更为合理的农村住宅体系。我们结合中南地区的丰富的竹林资源开发成功了现代竹结构房屋,由于其自重轻,强度和延性相对较高,是一种可以和北美木结构相比的良好抗震结构体系。此外,我觉得我们应当加强对小城镇和农村建设的监管力度。
记者:对于一些公共建筑,像学校、医院等机构的建筑抗震,应做怎样的要求?
肖岩:应该加强抗震设防要求的管理,特别是提高政府机关、交通、公安、消防、医院、学校等重要公共建筑、关键道路桥梁、涵洞等的抗震设防等级,以减少未来地震损失和提高灾后救援和恢复能力。因为这些都是保证灾后指挥与救援的重要场所。学校应提高抗震设防等级,一方面是出于保障自救能力有限的学生人身安全的考虑,另一方面也通常把学校作为灾后救援的中心。尽管如此,这次地震中学校建筑的倒塌也十分严重,这也是历来地震灾害的一个通病之一,其原因包括了学校建筑往往开间比较大,往往使得柱子,墙体相对较弱,需要今后切实注意。
(肖岩背景:教育部“建筑安全与节能”重点实验室主任、湖南大学土木工程学院院长、长江学者特聘教授,美国南加州大学教授。1982年天津大学结构工程专业毕业,分别于1986年、1989年获得日本九州大学工学硕士、博士学位。)
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