中國建築工程抗震工作(3 / 3)

抗震鑒定與加固

一、抗震鑒定標準

一九六六年河北邢台地震之後不久,在離京、津兩市更近的河北省河間一帶,於一九六七年三月發生了6.3級地震。為了保衛京、津地區的安全,開始了震前抗震鑒定與加固工作。一九六八年分別就京津地區新建一般民用房屋,煙囪及水塔,北京地區一般單層工業廠房,北京市舊建築製訂了抗震鑒定標準(草案),提出了《京津地區農村房屋抗震檢查要求和抗震措施要點》。

一九七五年二月海城地震以後,京津地區抗震鑒定工作再次提上日程,《京津地區工業與民用建築抗震鑒定標準》於同年九月頒發試行。

一九七六年七月唐山地震以後,抗震鑒定工作擴展到有中期地震預報的重要地區,適用於全國的《工業與民用建築抗震鑒定標準》於一九七七年十二月頒發。隨後,又編製和頒發了橋梁、室外給水排水工程設施,室外煤氣熱力工程及工業設備等的抗震鑒定標準。

一九七七年工業與民用建築抗震鑒定標準所遵循的原則是:以現行抗震設計規範、近年強震經驗和有關科研成果為依據,除對抗震鑒定要求作具體規定外,還應盡可能地列入加固處理意見。抗震鑒定與加固標準應略低於新建抗震設防標準;抗震鑒定與加固應視建築物的重要程度區別對待。這個鑒定標準,從分析和構造兩個方麵來評定建築物的抗震能力。分析評定,就是按抗震設計規範要求的地震荷載,驗算結構的抗震強度和變形及相應的安全係數。構造評定,是從構造上評定建築物的抗震能力。評定的構造項目主要有:土、磚等脆性結構房屋的高度及抗震橫牆間距,房屋尺寸及易倒塌部件的高度,配筋及材料力學性能指標,支撐布置,圈梁設置以及連接等。

二、抗震加固效益

一九七六年唐山地震和寧河地震說明,正確而合理的抗震修複與加固是減輕地震災害的行之有效的措施,震前加固與不加固大不一樣,科學加固與盲目加固大不一樣,部分加固與全麵加固大不一樣。下麵的4家工廠就是典型的實例。

(一)全麵加固,損失較小。天津發電設備廠在一九七六年唐山地震以前,發動全廠職工對廠房進行了加固。每平方米建築麵積用鋼材僅0.7公斤,震後廠房無一倒塌,生產很快恢複。震後修複加固,每平方米建築麵積耗資僅7.5元。

(二)部分加固,損失減輕。天津第一機床廠在一九六七年河間地震後作了修複加固,唐山地震前,加固了連接和支撐,損失減輕,但因未及加固圍護牆,震後圍護牆大量倒塌,有些砸塌了屋頂。

(三)未作加固,損失嚴重。天津重型機器廠與天津發電設備廠僅隔一條馬路,唐山地震前沒有加固,震後五個車間局部倒塌,三個月後才恢複生產,修複加固每平方米建築麵積耗資20元,相當於天津發電設備廠的2.7倍。

(四)修複加固不當,房倒人亡。天津第二毛紡廠中南樓係三層鋼筋混凝土框架結構,唐山地震時,柱子有81處破壞,震後急於恢複生產,隻對24個部位作了修複加固。當年十一月十五日寧河地震時,三層房屋夷為平地,造成12人死亡,17人重傷。

三、抗震加固重點

抗震加固,要在有大震危險的城市,先對要害建築采取加固措施。國家建委確定了47個重點抗震城市。國家建委和財政部一九八一年三月在印發《關於加強抗震加固計劃和經費管理的暫行規定》的通知中,規定抗震加固重點工程的範圍是:

(一)重要電力樞紐的主要電廠和樞紐變電所;

(二)主要鐵路幹線上的重要橋梁和五所一室(調度、變電、給水、電訊、信號所及行車室);

(三)主要公路幹線上的重要橋梁,港口(水、空)的指揮係統和重要設施;

(四)位於重要城市或工礦區上遊的大型水庫的大壩和泄洪、輸水建築物;

(五)關係國計民生的特別重要的工礦企業、事業單位的主要車間和關鍵設施;

(六)重要城市的供水、供電、通訊、交通、醫療、消防、糧食等要害係統的關鍵設施;

(七)地震時有可能發生嚴重次生災害(如火災、水災、爆炸、毒氣及放射性汙染等)的關鍵設施;

(八)特別重要的公共建築。

住宅建築要著重加固抗震能力很差而又值得加固的多層住宅。

四、抗震加固經費和材料

抗震加固經費由3個渠道解決:

(一)企業的折舊基金、大修理費、房租等方麵的資金;

(二)地方機動財力;

(三)國家計劃安排的抗震加固措施補助費。

國家撥給的抗震加固措施補助費中帶有相應的材料。

根據對27個省、自治區、直轄市和46個部門的統計,一九七七年至一九八四年全國共支出抗震經費22億元(其中國家補助10億元,其餘為自籌),共加固了各類建築1.7億平方米,以及一批煙囪、橋梁、電器設施和水壩。

五、農村建築抗震

農村建築有無抗震措施,結果大不一樣。一九六六年河北邢台地震造成嚴重傷亡和房屋倒塌。震後采取村村按抗震要求統一規劃及改土房為磚房等抗震措施,一九八一年十一月在原地再次發生強震,房無倒塌,人無死亡。與此相反,江蘇省溧陽縣在一九七四年地震之後的重建中沒有采取抗震措施,一九七九年又在原地發震,房屋倒塌比一九七四年多4倍。

農村房屋采取抗震加固措施也能減少損失。例如,一九七九年內蒙五原地震時,五原縣第二中學有32棟校舍,震前加固的12棟,震後完好,未加固的20棟,破壞嚴重。又如,一九八一年四川道孚地震,道孚縣郵電局和糧庫震前作了加固,震後完好。地震以後15分鍾就同外界取得了通訊聯係,群眾很快得到了糧食。新建的符合抗震要求的房屋無一倒塌。

根據上述經驗,著重抓了對地震區農村建設的指導,如培訓人員,提供標準設計圖紙,舉辦設計競賽,編印通俗資料和掛圖等。此外,還組織各地對地震區農村房屋進行調查研究,提出適合當地農民習慣的各種提高現有房屋抗震性能的措施。

抗震設計規範

一、抗震規範的編製

地震災害主要來源於人造工程的毀壞。對於新建工程,製定抗震設計規範,並作為法令頒布,監督執行,是保障工程安全的根本措施。但是,抗震設防標準的可接受程度,又同一個國家的經濟實力和科學技術水平有著密切的關係。

中國在大規模經濟建設中,對一些重要建築考慮了抗震設防,當時主要參考蘇聯地震區建築規範。由於將抗震設防費用估計過高,以及經濟條件的限製,抗震設防標準訂得過低,大量的一般工業與民用建築都沒有作抗震設防。

一九六四年曾經草擬過《地震區建築抗震設計規範》,但經多次易稿和討論,並未正式頒布。

一九七二年開始編製《工業與民用建築抗震設計規範》,一九七四年正式頒發試行。這是中國的第一本正式頒布的抗震設計規範。由於這本規範遲至建國後二十五年才頒發,致使地震區的大量已建工程缺乏必要的抗震能力,全國約有六、七億平方米建築需待加固。

一九七六年唐山地震以後,對一九七四年頒發的《工業與民用建築抗震設計規範》進行了修訂。主要修改有:適當提高設防標準,一般建築的設計烈度改按基本烈度采用,不再降低1度;增加考慮飽和輕亞粘土(粒徑大於0.05毫米、顆粒占總重40%以上)的液化問題;對結構影響係數作了調整與更細的分類;除原定9度區外,8度也考慮豎向地震荷載;根據唐山地震經驗,側重充實了構造措施。新的規範(TJ—11—78)已於一九七九年八月一日起實行。其他諸如《室外給水排水煤氣熱力工程抗震設計規範》、《水工建築物抗震設計規範》、《水運工程水工建築物抗震設計規範》以及《鐵路工程抗震設計規範》等,均已先後頒發施行。現在,已著手進一步修訂和充實現行抗震設計規範。為了便於實際應用,還編製了抗震設計手冊等資料,供設計人員參考使用。

二、工程抗震的科學研究

中國工程抗震科學研究始於五十年代中期。由於第一個五年計劃大規模經濟建設的推動,開始建立工程抗震科研隊伍,在地震區域劃分,強震觀測,結構與構件的抗震試驗,抗震設計規範,以及試驗設備與試驗技術方麵,都取得了很好的成績。

六十年代,中國連續發生了多次破壞性地震。工程技術人員深入現場調查研究,總結了許多中國獨特的抗震經驗。特別是一九六六年邢台地震以後,在周恩來總理的親自關懷下,工程抗震科學研究有了顯著發展,作為工程抗震科學基礎的強震觀測得到了加強,建立與擴充了強震觀測台網。

一九七六年唐山大地震以後,擴大了研究隊伍,增設了研究機構,抗震科研得到了新的發展。

要搞好工程抗震科學研究,必須製定發展規劃。一九七八年,根據全國科學大會通過的《一九七八至一九八五年全國科學技術發展規劃綱要》及其重點項目第26項,國家建委抗震辦公室會同有關單位編製了《一九七八至一九八五年全國地震工程科學技術發展規劃綱要》。同年九月,經國家科委工程抗震專業組修改、審定後,於十月發向全國。規劃綱要確定了17個重點科研項目,即:城市地震防災技術,新建城市抗震技術,國家重點建設項目抗震問題,大地震經驗總結,強震觀測,地麵運動預測方法,結構抗震理論,模擬地震振動台研製,工業與民用建築抗震性能,地基基礎抗震,水工結構抗震技術,橋隧、擋土牆及邊坡穩定抗震技術,港口工程抗震技術,特種結構工程抗震性能,工業設備抗震技術,實驗設備的研製與測試技術,以及減震消能裝置的研究等。

強震觀測是工程抗震的科學基礎。中國目前僅布設100餘台強震儀,所得近場強震記錄甚少。八十年代,主要抓強震儀的研製與改進,強震記錄的分析處理與強震觀測台網的擴建。聯合國資助的遙測台網及中美合建的強震觀測台網(台陣)及流動觀測站等,已經投入運行。

抗震試驗裝備是發展地震工程科學技術必不可少的手段。近年來著重抓了大、中型模擬地震振動台的引進與研製。中國自行研製以及與國外聯合生產的中型振動台,有些已經安裝調試,投入運行。

抗震加固技術的研究是唐山地震以後迫在眉睫的課題。多層磚房和工業廠房及構築物的抗震加固措施,是這方麵研究的重點。已經開發出來並正在廣泛應用的抗震加固措施有:對磚砌體壓力灌漿,在磚牆上打扒鋸,在磚牆外表麵抹水泥砂漿麵層,在磚牆外表麵抹鋼筋網水泥砂漿麵層,增砌磚牆,加鋼拉杆,加鋼筋混凝土圈梁或鋼圈梁,加鋼筋混凝土構造柱及圈梁,加鋼筋混凝土抗震牆,加支撐,加支托,在柱子外麵包角鋼,在柱子外麵包鋼筋網砂漿麵層,在柱子外麵包鋼筋混凝土麵層,以及在磚煙囪外表麵加扁鋼網籠或外包鋼筋混凝土麵層等。采取這些加固措施的目的,是提高結構的抗側力強度,提高變形能力及整體性,增加結構的贅餘度,以及加強地基與基礎的抗震能力等。還編製了工業與民用建築抗震加固技術措施,並在此基礎上編製抗震加固設計規程。

為了解決經濟建設、城市建設和抗震設計規範中存在的問題,在材料和結構的抗震性能,各類結構的抗震分析與抗震措施,強震地麵運動特征和預測方法,地震危險分析與震害預測,土的動力性能與土動力學等方麵,進行了大量調查、研究與試驗工作。結構在大震作用下抗倒塌的研究,取得了相當好的成績。新中國建立以後的幾次強震經驗總結工作,正在抓緊進行中。《唐山大地震震害》一書的各個分冊,已於一九八六年陸續編成出版。