中國建築工程抗震工作(2 / 3)

一九八三年五月,建設部正式向全國印發《全國抗震防災“六五”計劃綱要》。這個綱要確定了12個抗震重點地區,即:

(一)京津唐地區;

(二)晉冀豫交界地區;

(三)蘇魯皖交界地區和揚州—銅陵地震帶;

(四)晉冀蒙交界地區;

(五)滇東、滇南、滇西北和川西—藏東地區;

(六)陝甘寧交界地區;

(七)祁連山地區;

(八)東南沿海的泉州、汕頭一帶地區;

(九)海南島北部和雷州半島北部地區;

(十)遼東半島地區;

(十一)鄂爾多斯塊體的西南和西北邊緣地區;

(十二)東北鬆遼平原兩側地區。

綱要將原已確定的38個重點抗震城市增加到47個,增加的9個城市是:自貢、西昌、廈門、泉州、汕頭、海口、西寧、嘉峪關、鹹陽等。並再次明確以煙台、徐州兩市為試點,編製城市抗震防災規劃。綱要規定在農村先抓好176個有震情背景地區的重要城鎮生命線工程的抗震加固。

一九八四年四月召開的第六次全國抗震工作會議,對地震基本烈度6度地區重要城市的抗震設防與加固,設備抗震加固等製定了相應的規定。同年十二月,全國城市抗震防災工作會議製定了《關於城市抗震防災規劃編製工作暫行規定》,從而使城市抗震防災規劃編製工作從試點向麵上鋪開。

一九八五年四月召開的第七次全國抗震工作會議,總結了唐山地震以後九年來的抗震工作經驗,對全國抗震係統的先進集體和先進個人進行了表彰。

全心應對地震災害

千百年來,中國人民在清理地震廢墟,重建家園的同時,又在不間斷地研究探索和尋求對付未來地震的對策。積數百次強烈地震,特別是本世紀六十年代以來的強烈地震的經驗,這些對策可歸結為以下六條:

一、正確認識地震危險和危害;

二、製訂抗震防災法規和規劃;

三、探索研究與發布地震預報;

四、對人造工程采取抗震措施;

五、技術培訓,改善設計與施工技術;

六、做好應急避難,震後救援和重建。

經驗證明,這六條戰略性對策是緊密聯係、互有影響的,忽視或者忽略其中任何一條,都將使其他各條的實施受到影響。對地震危險和危害沒有或者缺乏認識,就不會或不積極采取其他各條防災策略;專業人員不掌握工程抗震技術,工程抗震設計和加固就難以奏效。事實上,這兩條常常得不到應有的重視。抗震法規和規劃是把成熟的而又有效的減輕地震災害的措施規範化、法律化,以強製實施。應急避難,震後救援和重建是臨震和災後必須采取的對策。而地震預報和工程抗震則是當代減輕地震災害的基本戰略對策。工程抗震已被多次強烈地震證實是一種可靠而經濟有效的帶有根本性的對策,因為目前地震預報尚未過關。

中國的地震防災工作,主要由建設部、國家地震局、民政部及地方政府負責。其中工程抗震方麵由建設部所屬抗震辦公室負責。整個抗震防災工作則由國務院領導並負責協調。

唐山地震的工程震害

唐山地震是新中國建立以後首次發生在人口稠密、工業集中地區的強烈地震。這次地震的宏觀震中位於唐山市內鐵路以南的市區,烈度高達11度。11度區麵積達27.5平方公裏。10度區從古冶到豐南縣城,麵積約為367平方公裏。在11度區內各類房屋幾乎全部倒塌,有些磚砌煙囪從下部傾倒,有些磚筒壁水塔從根部倒塌;鋼筋混凝土橋墩折斷,橋麵塌落;地麵出現大量裂縫和塌陷;有的地段錯開1.5米左右;地下水大量湧出。唐山市其他部分為9—10度,天津市為7—9度,北京市為5—7度。7度以上的地區廣達33300平方公裏。

這次地震使各類工程破壞極為嚴重。唐山市生活用房95%,生產用房80%嚴重破壞和倒塌,許多設備被砸壞,地下管線斷裂,磚煙囪全部被震壞。地震區公路橋梁百分之六十、鐵路橋梁百分之四十遭到破壞,鐵軌變形,公路路麵裂縫、坍塌。一些水壩嚴重開裂。數以萬計的機井遭到破壞。噴水冒砂地區廣達24000平方公裏,毀壞大量機井與農田。開灤煤礦礦井巷道大量湧水。唐山市通信、供水、供電、交通、醫療等要害係統全麵破壞。

唐山地震災害之所以如此嚴重,從工程方麵來說,主要原因是:過去對唐山市的地震基本烈度估計過低(僅為6度),在抗震設計規範設防要求(當時一般為7度及7度以上)以下,因而幾乎所有房屋、工程設施和設備都沒有抗震設防;大量磚結構和鋼筋混凝土預製裝配式結構都經不起強震的襲擊。唐山、豐南以南以及濱海地區發生大麵積砂土液化,加重了震害。主震之後發生了7次6級以上強餘震,形成累積震害,特別是當天下午發生的7.1級餘震及十一月十五日的6.9級寧河地震,使大量受損而未倒塌的建築物加重了破壞或被震倒。例如長800米的灤河公路橋,主震後仍可行車,7.1級餘震時,橋麵落入水中;極震區在人口密集的城市,形成加重災情的重要原因。

唐山地震以後,許多專業隊伍到現場調查研究,總結經驗。現從城市地震防災觀點,擇要概述如下。

一、房屋建築

房屋建築的倒塌是造成人員傷亡和設備破壞的主要原因。因此,研究其破壞機製和防倒塌措施是減輕地震災害的迫切課題。

多層磚房在唐山市有數百棟倒塌,主要是承重磚牆剪切裂縫的擴展所造成。但是少數磚房,在縱牆與橫牆交接處設置鋼筋混凝土構造柱,並在每層樓蓋處與封閉圈梁連接起來,震後,牆體雖有裂縫,但未倒塌。中國一些單位在以後所作的單片牆和整體房屋模型試驗也證明,這一約束砌體的措施可以限製和延緩剪切裂縫的開展,提高抗倒塌能力。

裝配式單層鋼筋混凝土廠房在8—11度區大量倒塌。在高烈度區有些房屋因柱從根部或截麵變化處折斷,屋蓋塌落。而屋蓋及柱間支撐係統薄弱,則造成房屋縱向倒塌。屋架與柱連接不牢、屋麵板與屋架連接不牢以及端跨承重山牆倒塌等,也是廠房倒塌的原因。但是,柱子強度足夠、支撐係統完整的輕型屋蓋廠房以及折板屋蓋廠房一般均未倒毀。可見,支撐、連接和柱是影響這類廠房倒塌的關鍵部位。無筋磚柱廠房抗震能力很差,往往因磚柱下部斷裂或局部崩落而倒塌。

鋼筋混凝土框架房屋在10—11度區倒塌率不高,但嚴重破壞者較多。倒塌皆因柱毀所致,而柱的主要震害有:上、下端水平裂縫,主筋壓屈,柱身剪切裂縫及保護層剝落、鋼筋滑動等。有強度較高的實心磚填充牆或鋼筋混凝土嵌板的純框架房屋沒有倒塌,填充牆起了抗剪牆的作用。一座二層無梁樓蓋結構采用螺旋箍筋,底層未倒,說明螺旋箍筋效果良好。

地下結構在10—11度區破壞很輕,而地麵建築幾乎盡皆倒塌。而且,凡有地下室的房屋破壞都比沒有地下室房屋輕。但是,地下結構破壞同其周圍土質有關,一般位於鬆軟土層中的破壞較重。還應注意避免出入口被倒塌物所堵塞。

磚煙囪在唐山震區數以萬計,幾乎全遭破壞,在上部半高沿豎向及環向灰縫配筋者仍在上部斷裂,成段倒下。但是,少數豎向鋼筋錨在鋼筋混凝土環向圈梁中的磚煙囪,震後完好如初,說明錨固可靠的豎向鋼筋發揮了作用。用外包角鋼或扁鐵沿豎向及環向加固的磚煙囪,沒有破壞,提供了成功的加固經驗。

鋼筋混凝土煙囪為數不多,百米以下者基本完好。9度區一座高180米的,按7度設計,由於強度不足,主震時在132米高度處斷裂,7.1級餘震時墜落。

農村存放糧食的土、磚圓倉,在9—10度區,除老朽者外,很少破壞,說明圓形低矮結構有較高抗震能力。

唐山地震時,在北京等地取得的強震記錄及其後取得的餘震記錄表明,地麵運動豎向與水平向加速度之比多在2/3—1.0之間。有的廠房鋼筋混凝土柱和有的磚煙囪出現多道水平裂縫,可能與豎向地動分量較大有關。

二、生命線

供電、供水、通訊及交通等生命線一旦破壞,整個城市就陷於癱瘓。因此,保障生命線的安全,對於抗震救災和恢複生產都極關重要。

唐山市供電中斷,主要是發電廠和變電站房屋建築倒塌,設備被砸壞或震壞所致。送電線路以及放在露天或地下室內而本身抗震性能又好的設備,損壞很小。震後恢複供電,主要靠京津唐電網。可見,保障主要房屋建築的安全,對設備本身采取抗震措施,並盡可能放在露天或地下室內,采取高壓送電線路和雙路供電,並使電網成環,設置備用電源等,都是確保供電的重要措施。

唐山市供水中斷,主要是供水建築(如水廠房屋、水塔等)及地下管網破壞所造成。許多管線被倒塌的建築物壓住,無法檢修。唐山地震說明,避免供水中斷的主要措施有:保障供水建築和設施的安全,用多水源分區供水,配水管用環狀管網,管道用柔性接頭,供水幹線避開建築物等。

唐山市通信中斷的主要原因是:通信建築倒塌,砸壞設備;市內通訊線路,被倒塌房屋砸斷;長途和架空明線,倒杆斷線或混線等。但地下電纜大多基本完好,震後主要靠它恢複通訊。因此,保障通信建築安全,對設備及線路采取相應措施,是保障通訊暢通的重要措施。

唐山市交通中斷,關鍵在於道路橋梁的破壞。鐵路幹線京山線及通坨線分別破壞69公裏和171公裏,路堤下沉、坍滑,路軌彎曲。橋梁主要震害有:墩台向河心滑移,橋墩折斷,梁體縱、橫向移位,落梁等。作為唐山門戶的薊運河和灤河的大橋倒塌,震後架設浮橋才恢複交通。唐山地震說明,選擇堅硬土層作橋址,加寬橋墩帽或設置擋塊,防止落梁,修建護岸或用較深群樁基礎,或在墩台基礎間加拉梁,防止河岸土體向河心滑移及其所造成的震害,加強梁板結構整體性及支座錨固等,都是防止橋梁倒塌的必要措施。

三、次生災害

唐山是中國的一個煤礦基地,雖然震後近萬名井下作業人員安全返回地麵,但礦井被淹,給恢複生產帶來極大困難。震後井下湧水相當於震前1.7—5倍,一個礦井每分鍾最大湧水量高達160立方米,要經過一年左右才能恢複正常。因此,設置備用電源和應急排水設施,是震後迅速恢複生產的關鍵。

開平化工廠液氯車間閥門被砸壞,液氯溢出,幸遇雨稀釋才避免嚴重災害。有的單位化學藥品容器被砸破,引起爆炸或火災。秦京輸油管線,由於灤河公路橋倒塌而折斷,原油流入河中,汙染了水體。

這些事實說明,對城市尤其是工礦區應特別注意防止次生災害。

四、設備

生命線的破壞、次生災害的發生,以及生產中斷,都同設備破壞密切相關。

設備多為建築物倒塌所砸壞。因此,保障建築物的安全也就是保護了設備。但是,重心低的貯罐和變壓器移位,重心高的設備傾倒,泵類設備被與其相連的管道拉裂,精密儀器失靈,細長瓷套、瓷柱折斷等設備本身的問題也不容忽視。所以,設備也要按抗震要求設計、加固。有些冶金用爐,由於停電而停風、停水,造成鐵水、鋼水凝於爐內,也是必須注意的問題。

五、城市規劃

唐山是一座有近百年曆史的舊城,人口密集,規劃極不合理,從而加重了震災。

唐山市路南區建築密度高達70%,許多人死於狹窄胡同裏。震後交通堵塞,城外壓車長達10餘公裏,市內南北幹線堵塞十多個小時。唐山市位於山腳一帶的市區破壞比其它地方輕,再次說明場地條件對震害有很大影響。由此可見,做好城市居住區、道路和土地利用規劃,可以減輕災害。