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我们从汶川地震学到了什么

发布日期:2022-05-12     点击:

郭迅

(防灾科技学院教授、副校长)

2008年5月12日汶川M8.0级地震夺去了8.7万多同胞的生命,这也促成了国务院批准每年的5月12日作为我国的“全国防灾减灾日”。汶川地震虽然过去十四年了,那血淋淋的场景仍历历在目。可是,这些年来我们在防御地震灾害方面又有哪些进步呢?设想一下,如果汶川那样的地震离开原地几百公里再现一次,我们做好准备了吗?我们能有把握说再不会有成千上万的伤亡吗?习近平总书记指出要“真正把灾害消灭在萌芽之时、成灾之前”,我们做到了吗?

汶川地震五年之后,2013年4月20日,距汶川地震震中不足百公里芦山县发生7.0级地震,尽管是周六上午,学校不上课,群众大都在外劳作,但地震仍然夺去了两百条生命。在芦山地震灾区可以看到,刚刚竣工的教学楼、食堂和体育馆严重破坏,震碎的残墙断柱散落四周,设想一下,如果当日不是周末,又会有多少师生惨遭厄运。

应该说,汶川地震以后,国家各有关部门也拿出相当多的研究经费,用于总结反思汶川地震的经验教训,但收效难见。笔者认为,最根本的原因在于研究工作脱离实际,从业人员很少花精力到震害现场调查研究,剖析震害的原因、探究抗震的经验。

汶川地震(2008年)、玉树地震(2010年)、芦山地震(2013年)、鲁甸地震(2014年)、长宁地震(2019年)等都显示,导致人员伤亡主要有两方面因素。其一是地质灾害方面。比如地震引起的强烈地面运动,发震断层的地表撕裂、位错、裂缝,滑坡、崩塌、滚石,场地液化、震陷、堰塞湖等。地质灾害具有客观性,想通过人力改变较难,除非避开在危险区建造居民点。一般8.0级左右地震引起的强烈地面运动(惯性力)影响半径在百公里左右;断层、位错、撕裂影响沿发震断层走向展布,影响宽度几十米;滑坡、崩塌和滚石影响限于靠近震中的陡坡和深谷;场地液化和堰塞湖仅影响河湖岸边及靠近震中的高山深谷地带。

第二方面主要是人为因素,特别是设计失当。包括抗震设防水准过低,建筑材料低劣,建筑结构体系选择及构件布置失当等。汶川地震后仅有极少部分地区抗震设防水准提高了。目前我国近60%的国土面积设防水准低于Ⅶ度,与我国的地震多发态势和总体经济水平的反差实在太大了。日本和智利等多震国家在地震多发区的抗震设防可达Ⅸ度,因而即使发生8.0级左右的地震,也很少造成人员伤亡,7.0级左右的基本零伤亡。以土墙、土坯及松散堆砌的红砖、砌块作为承重结构的房屋在我国广大农村及中小城镇还大量存在,这些房屋难经地震摇晃。2015年尼泊尔地震的一幅幅画面就是我们现存薄弱房屋经历地震后结果推演。结构体系及构件设置不当有隐蔽性,普通人难以识别,但从震后结果的对比上可以理解。比如汶川地震中采用混凝土框架结构的北川中学、漩口中学等粉碎性倒塌,造成极为惨重的伤亡,而紧邻发震断层的白鹿中学采用具有完善的圈梁构造柱的砌体结构则毫发无损。仔细想来,这二者的结构体系在抗震方面有显著的差异,产生这样强烈对比的后果并非偶然。这一实例也说明像汶川地震这样的强烈地震也不是不可抗御,工程措施方面是可以大有作为的。

汶川地震后,部分科研人员在国家相关部委的支持下,抓住汶川震害不放松,在震害现场选取正反两方面的房屋典型,深刻剖析,目标紧盯“房屋历经强震而不倒塌”。通过多个循环的分析、实验工作,基本理清了我国建筑抗震设计的技术思路。总结为几句话,即“整而不散,延而不脆,匀而不偏,冗而不单”。在汶川地震中凡是经得起考验而存活的建筑都具有上述特征,相反只要房屋结构存在“散”“脆”“偏”“单”四类缺陷中的一条,则必倒无异。

“散”主要体现在纵横墙间连接薄弱,构造柱缺失或不足,圈梁缺失、不足或不封闭,竖向构件(墙、柱)与水平构件(梁、楼板、檩条等)连接薄弱等;“脆”主要体现在承重墙为生土、土坯等脆弱材料或为干砌或泥结红砖,结构中存在又硬又脆的短柱等;“偏”的缺陷在中小城镇临街建筑中普遍存在,比如多层底商砌体房屋底层各道纵墙刚度差异超过3倍,多层框架有不均衡设置的半高填充墙或窗间墙等;“单”主要体现在抗侧防线单一,缺少冗余备份,如易形成层屈服机制的纯框架,位于十字街头建筑的拐角采用“金鸡独立”式的柱等。图1是散、脆、偏、单缺陷的典型构造。

应该看到,在2008年汶川8.0级地震的极震区(映秀和北川)仍有一批表现相当顽强的建筑,通过深入剖析这些榜样建筑的构造特点,可以发现它们无一例外很好地遵循经典力学原理,在构造上呈现“整而不散”“延而不脆”“匀而不偏”“冗而不单”。大量细致的实验和理论分析工作揭示了这些经得起8.0级地震考验建筑的秘密,所得到的结果如果得到推广应用,将极大地提升我国整体抗御地震灾害的能力。

(a) (b)
(c) (d)
图1散、脆、偏、单的典型构造