2008年5月12日四川汶川发生里氏8.0级强烈地震,地震造成大量人员伤亡和财产巨大损失。作为一名从事建筑材料研究的科技工作者,深感肩上责任重大。痛定思痛,需要我们深刻反思,吸取教训,采取有效措施,把灾害的损失降到最低限度,指导灾后重建和防灾避震。
一、综合分析
统计资料表明,建筑物的破坏和倒塌造成的人员伤亡,占地震伤亡人数的95%。汶川地震破坏力之大为世界罕见,震中汶川、北川地区最大烈度高达11度,大大超出了原有四川省建筑抗震设防7度的标准。但同为中心灾区,有些城镇受损惨烈,有些相对较轻;同为建筑大楼,有的顷刻间土崩瓦解,造成重大伤亡,有的却屹立不倒,为身在其中的人们争取到宝贵的逃生时间。四川汶川大地震使灾区房屋毁坏严重,在重灾区之一的绵阳,绵阳九洲体育馆屹立不倒,各系统运转良好,成为绵阳市及周边灾民的避难场所。究其原因,一方面是设计单位在6度设防地区为保障构造安全度按7度设计,同时,最重要的是该项目实施了科学的结构安全设计。因此,牢固的建筑是最可掌控的救命之根本,重视抗震设计、加强抗震设防至关重要。
地震对建筑的损害主要是对结构的损害,地震以“波”的表现形式出现,先到达地表的是纵波,表现形式为上下震动,这样的震动很容易把房屋结构震松;随后到达的是横波,呈现水平晃动,受纵波损害的房屋结构实际已经松散,在水平晃动的剪切作用下很容易倒塌。
吸取这次地震的教训,一方面应适当提高我国部分地区的抗震设防标准,对抗震等有关规范作必要的修改,尤其是对人员密集的学校和医院建筑,应该采用较好的结构体系,适当提高设防标准。研究表明,大规模提高大型公共建筑的抗震标准,投入不到该建筑总造价的10%资金,可以将其抗震性能提高一倍以上,而且灾害一旦来临可作为避灾疏散点,可见此举对抗震防灾的作用是事半功倍的。另一方面,应加强对抗震新技术的研究和应用。目前,我国国际比较流行的抗震新技术,一种是建筑物下方隔震技术,另一种是利用阻尼器吸收部分地震能量、降低建筑结构本身的受力等。从20世纪70年代后,这些技术已逐步应用到建筑、桥梁等结构工程中,其发展十分迅速。
在经济高速发展的现代社会,人类居住的城市已经成为人口高度密集、地面高楼如林、空间大跨度桥梁众多,地下电力、通讯、燃气、供水、污水管网密布的一个庞大系统。越是庞大的系统本身越是脆弱,某一个环节出现问题就会形成连锁反应,造成巨大的损失和危害。因此,如何应对自然灾害,国际上已经形成一个共识,就是预防为主,防抗救避相结合,即在灾害来临前做好各种预防措施,在灾害来临时,为应急救灾提供支撑,将损失降低到最低限度。就建设领域而言,对城市道路、建筑物、水电等基础设施做好抗震设防和规划建设等预防工作乃重中之重。
二、见证灾害
汶川大地震,各种媒体全方位地报导灾情以及救援、重建工作进展,以下是从众多的信息中提取的两个有关建筑方面的典型事实:
公建工程,尤其是学校垮塌严重,造成巨大生命损失
大地震造成了校舍严重倒塌和师生重大伤亡,令人痛惜。专家指出,学校建筑垮塌严重,是由于大部分学校建筑是不利于抗震的单跨结构,而且空间跨度大,墙与梁、柱之间的相互约束较弱,门窗面积较大。但到都江堰市聚源中学现场的专家也注意到一个现象,教学楼两边的教室全部倒塌了,而中间现浇的钢筋混凝土楼梯板由于钢筋的支撑以及梯板与梁、柱的结合而依然矗立,事实上无延性的混凝土梁柱以及无筋砌体成为垮塌的主因。
实际上,这一问题在国际上早有惨重教训以及应对方案。日本在1923年关东大地震后,确立“学生生命维系着国家未来”的最高原则,强制性规定所有学校教学楼必须使用钢筋混凝土结构。从此,学校便成为日本最牢固的建筑,同时也成为地震后灾民的第一避难场所。
村镇建筑毁损严重,亟待提高抗灾安全标准和技术支撑
此次地震灾区农房建筑损毁比较严重。从我国的村镇建设来看,主要是砖木砌体房屋,墙体是由砖、石、土坯等材料垒起来的。比如四川羌族聚集居住地房屋结构主要为石砌墙体或土墙体,由于组成这种房屋的各部分连接较差,组成房屋的各个构件连接不牢,外墙墙体间的连接、墙体与房顶的连接都是薄弱环节。另一方面,农民建房一直以自建为主,从规划、设计、施工到灾害保险等常常处于无人监督的状况,农村建筑呈现出整体上的“不设防”格局。