專訪四川省建筑設計研究院總工程師趙仕興:建筑抗震設計為何如此重要?

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所屬分類:減隔震新聞

9月5日12時52分,四川甘孜州瀘定縣發生6.8級地震,震源深度16千米。此次地震有感范圍廣、震感強度大,除四川省外,重慶市、云南省、陜西省、貴州省等多省均有震感報告。而據當地居民反映,震中附近多地出現建筑物倒塌、受損、墻體開裂、家具位移等情況。

國內外震例表明,在絕大多數地震中,建筑物倒塌和破壞是地震中人員傷亡的主要原因。可以說,建筑承托著萬千生命之重,而一個建筑物抗震能力的強弱,往往在設計階段就已決定。

據了解,目前我國已基本形成覆蓋可行性研究、勘察、設計、審查(含抗震審查)、驗收、工程質量安全檢查等環節的建設工程抗震管理體系。但同時也面臨不少亟待解決的問題,比如一些建設工程抗震設防強制性標準未得到嚴格執行等。

如何提升建筑抗震能力,讓人們住得更安全?近日,《每日經濟新聞》記者(下稱“NBD”)專訪四川省工程勘察設計大師、四川省建筑設計研究院有限公司總工程師趙仕興,從專業角度解讀我國建筑抗震技術發展進程及現狀,并據此給出相關提升建議。

農村建筑普遍抗震性能較差

NBD:結合歷史經驗和專業角度來看,為什么建筑抗震設計很重要?

趙仕興:了解這個問題,首先需要對地震災害有一個基本認識。在各種自然災害中,地震的危害是最大的,在20世紀地震造成的死亡人數占所有自然災害死亡人數的一半以上。地震具有突然性,基本無法預測,具有巨大的破壞力,同時地震往往還可能引發一系列次生災害,如1923年東京7.9級大地震引起的城市大火、2004年印尼蘇門答臘9.3級地震引起印度洋海嘯,從而進一步加重危害。

中國是世界上地震災害最嚴重的國家之一。據相關統計,全世界約35%的7級以上大陸地震發生在中國。從我國地震帶分布情況看,除了東部的臺灣以外,其他基本都集中在西部,比如云南、四川、西藏、新疆、甘肅等省份。新疆和西藏地廣人稀,四川和云南人口較稠密,地震帶來的損失會更大,地形地貌更復雜,救災難度也更大。所以,四川的防震減災形勢非常嚴峻,對此我們應該有一個清醒的認識。

歷史上的一些大地震中,農村基本上是房屋倒塌率最高、也是損失最嚴重的地區,主要原因就在于農村的建筑基本都沒有經過專業抗震設計,施工也不規范,抗震性能差。

一般來講,只要是正規設計、正規施工的建筑,其抗震能力在設計階段就已基本決定。抗震設計水平的高低也直接影響著房屋在地震中的表現。相信隨著我國對抗震防災工作越來越重視,抗震設計水平越來越先進,地震帶來的損失也會越來越小。

NBD:我國《建筑抗震設計規范》經歷了幾次調整?現行標準主要有哪些內容?

趙仕興:抗震設計是一門結合了數學、力學、材料學等專業的工程學科,因其內容復雜、專業要求高且對建筑安全性影響大,是結構工程師大學時期最重要的課程之一。《建筑抗震設計規范》是我國建筑抗震設計最重要的一部技術標準,也是結構工程師人手必備的專業技術規范。

從歷史進程來看,自1978年第一版規范正式實施以來,先后經歷1989年、2001年、2010年幾次調整更新,基本在十年左右就有一次比較大的修訂。總體來說,隨著我們對地震災害經驗教訓的積累和專業研究的不斷深入,抗震設計規范也越來越完善、越來越豐富、越來越科學。

就內容而言,該規范涵蓋了全國各地區各類建筑抗震設防標準、設計方法和抗震設計的具體規定。在此基礎上,一些地方還會編制自己的一套標準,但前提是不能低于國家標準。

一棟建筑的抗震設防標準,一般包含抗震設防烈度和建筑抗震設防類別兩方面。全國各地抗震設防烈度在該規范或中國地震動參數區劃圖有明確規定,全國均為抗震設防區,最低為6度、最高為9度,設防烈度每高1度,地震作用就提高1倍。建筑抗震設防類別,則依據建筑物的重要性、地震后的損失程度等依次分為特殊設防類、重點設防類、標準設防類、適度設防類,特殊設防類要求最高,適度設防類要求最低,其中標準設防類占絕大多數,重點設防次之。我們常見的住宅和辦公樓一般都是標準設防類,幼兒園、學校、醫院、養老院、大型商場等為重點設防類。

社會抗震防災意識應進一步提升

NBD:現有建筑抗震技術主要有哪些?這些技術目前在我國的實際應用情況如何?

趙仕興:抗震技術一般分為兩類:一種是傳統抗震技術,簡單講就是通過“硬碰硬”的方式來抵抗地震作用,也是目前全世界采用最普遍的技術,設計和施工相對簡單,一般情況下,成本也較低。另一種是減震或隔震技術,采用“以柔克剛”的原理讓地震作用變小,設計、施工要求較高,一般情況下,成本也要高些。

目前減震或隔震技術是行業公認的最有效、最先進的抗震技術。一個典型例子是成都市郫都一中第三教學樓,上世紀九十年代設計,砌體結構,樓屋蓋采用鋼筋混凝土預制板,抗震設防烈度和抗震措施均為7度,不能滿足現行技術標準的要求。我們團隊在接手該項目進行改造加固設計時,在傳統抗震加固方案和隔震加固方案中反復研究,最后采用了隔震加固方案。這也是成都市首個自行設計的砌體結構隔震加固建筑。

不過,由于成本高、技術要求高等原因,目前減震或隔震技術推廣效果并不好。去年9月1日開始施行的《建設工程抗震管理條例》(下稱《條例》),作為1949年以來建設工程抗震管理且明確具體抗震技術的首個專門行政法規,對兩區、八大類建筑(位于高烈度設防地區、地震重點監視防御區的新建學校、幼兒園、醫院、養老機構、兒童福利機構、應急指揮中心應急避難場所廣播電視等)提出明確要求——“按照國家有關規定采用隔震減震等技術”。

《條例》發布后,采用減隔震技術的項目越來越多,但總體來說仍處于起步階段。

NBD:您之前提到,農村地區的建筑大多都沒有經過專業的抗震設計,導致地震發生后建筑倒塌率高、損失嚴重。住建部相關負責人也曾指出,一些建設工程抗震設防強制性標準未得到嚴格執行。對此,您有何建議?

趙仕興:目前來看,城鎮建筑的抗震設計還是比較規范的,最難的還是農村地區的自建房。

我認為可以從兩個方面著手:一是政府加大對農民自建房給予資金、抗震技術、政策等支持,加強監督和引導;第二點,還是要努力提高農民自身的抗震防災意識。

NBD:除此之外,我們在建筑抗震方面還有哪些改進空間?

趙仕興:首要的還是意識需要提升。無論政府部門、行業機構還是普通民眾,都應該進一步提高抗震防災意識,我們目前的重視程度是不夠的。只有整個社會都關注了,我們的建筑安全才會真正得到提升。我們經常說安全第一,但是很多時候并沒有真正把安全放在首位,反而更關注“好不好看”,或者“省不省錢”,希望我們至少能夠內在和外在并重吧。

其次,應尊重技術、尊重專業。技術上的事情,就應該由內行說了算,由技術人員說了算,由專家說了算,他們應該有很大的話語權,希望少些外部干預。

最后,應該加大對新技術的支持力度。比如云南等地近年來大力推廣減震隔震技術的效果很好,相關經驗也可供其他省份學習借鑒。

隔震支座是指結構為達到隔震要求而設置的支承裝置,是在上部結構與地基之間增加隔震層,安裝橡膠隔震支座,起到與地面的軟連接,通過這樣的技術,可以把地震80%左右的能量抵消掉。例如疊層橡膠支座(或稱隔震橡膠支座、夾層橡膠墊等)。它是一種水平剛度較小而豎向剛度較大的結構構件,可承受大的水平變形,可作為承重體系的一部分。這樣的抗震技術來源于火箭發動機的研發。

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