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水电建筑支社 刘全宇
2008年在我国四川西部汶川———北川龙门山断裂带爆发了特大地震。震级8级、震源成300公里条带,震源深度10公里,极浅,因此造成破坏之大波及大半个中国,甚至国外,实属“千年地震”之最,重灾区10万平方公里,人员死亡和失踪8万多,伤45万;倒塌房屋1500万间,使数千万人沦为难民,噩讯传来全国人民悲痛万分,党和政府第一时间作出反应,以最快的速度下令人民解放军13万进入灾区,胡锦涛总书记、温家宝总理第一时间进入震中,鼓励全党、全军、全国人民与灾区群众奋起抗震救灾。全世界对中国党、政、军给予最高评价,表示最大的钦佩、敬意并伸出援手,对灾区人民捐款、捐物表示最大的仁爱之心;对遇难同胞致以沉痛的哀悼!
由汶川特大地震联想到西昌抗震设防,作为一名建筑结构设计工作者,食不甘味,夜不成眠。西昌是我的第二故乡,在此工作生活已二十九年。从成都飞西昌,从几千米上空俯看:邛海如大半月、泸山小而葱茏,两面夹持的是三千米以上的北部大凉山脉,南面是毛牛山、磨盘山山脉,西昌坐落在大凉山接近峡谷的斜坡上,风景是如此秀丽,如同汶川、青川高山峡谷之中风景如画,也如同洱海苍山大理之秀和西山龙门滇池代表的昆明之美,以上均是发生过大地震的地方,这也是地震地质一大奇观。
一、西昌是国家密切关注的抗震设防地区
早在60年代邢台地震时国家就关注到西昌抗震。国家地震局西南烈度队1977年出版了一本书《西南地区地震地质及烈度区划探讨》,在一篇有份量的论文中,从活动断裂带、历史地震、地质构造、发震概率四个方面分析了安宁河断裂带将可能进入新的强震活动区,得出四点结论,即下一次强震可能发生在小江断裂带(包含西昌地区)。在另一篇论文“西昌———渡口地区地震活动特征及地震危险性”中,从四个方面得出如下论述:石棉———元谋带未来100年内将发生一次M(M为震级)≥7.2级地震,两次6.7≤M<7.2级地震,四次6≤M<6.7级地震。这个带的中间点就是西昌。
以西昌为原点,其向东向西各20公里地段内曾在1536年3月19日发生7.7级地震(俗称新华地震);1732年1月29日在黄联关发生6.7级地震;1850年9月20日在邛海核桃村(赫逃村)发生7.5级地震。1850年是清道光三十年,当时西昌仅3万人口,死伤2.9万,连县衙也倒塌,县大老爷被压毙(泸山地震碑林博物馆)。
以上三次地震分别间隔196年和118年,而1850年至今已158年了。也就是说该文判定的时间段从现在起,在69年时段内将发生如上所述强烈地震。当然所谓地震周期论也是一种假设,因为地下太复杂,只能用概率论来解释这个“周期”。国家在60、70年代主要关注了安宁河断裂带和则木河断裂带,而没有过多关注汶川大地震所在地:龙门山断裂带。而恰在今年5月12日下午2点28分发生了特大地震。国家把西昌定为全国仅有的四个设防烈度最高的设防地区,在邛海建立了地震中心站,昼夜不停的监视着西昌地区的震情(其它九度设防的地区为云南下关———大理,山西临汾,甘肃固原)。
二、国家颁布几次抗震规范的情况
1.1974年抗震规范,提出了小震不裂,中震可修,大震不倒。
2.1978年抗震规范,是在唐山大地震后颁布的,增加了很多唐山地震调查经验的内容。3.1989年对规范又有大的修改称TJ11-89规范。4.1996年又对89年规范进行多条增补再版。
5.2001年最新规范,随着改革开放国家经济实力增强,此规范在房屋建筑内投放的钢材、水泥等建材增加更多,房屋更结实,这意味着在建筑上花钱更多,对建筑结构设计人员要求更高了。这些规范吸取了日本抗震设防的技术,如日本佐藤清教授所著“结构动力学设计”一书中提出的重点研究成果:结构物受到的地震作用大小除了与烈度、场地土、层数质点重量、结构类型有关外,最重要的是与结构的自振周期有关。在这研究成果下,原先日本东京等地只能修低矮的建筑,现在已修起了很多高层建筑。这就是规范中提出的有名公式Q=C·α·∑Wi,其中Q为地震设防基底总剪力,C为与结构类型有关系数,α为地震影响系数,与结构自振周期T成反比,这个T与一根曲线有关,α=()0.9αmax,其中Tg为特征周期值与场地,近震、远震相关。T另有公式计算,αmax为设防烈度最大影响系数。
三、西昌执行各次抗震规范情况
1.1976年唐山大地震后,西昌绷紧了“抗震”这根弦,各设计单位、用户、工矿企业在主管部门统一领导下,对建筑采取“抗震加固”,砖混结构增加外包构造柱、外包圈梁、墙身加固等,并在新设计建筑中逐渐取消了钢筋砼预制空心板,并改设计为现浇板。当时各设计施工单位都很谨慎小心、责任心强,对抗震慎之又慎,特别是对党政首脑机关、生命线工程、医院、学校建筑更为关注。当时西昌各设计单位比较落后,没有电子计算机,是极繁琐的“手算”。笔者曾对一框架结构抗震作过全过程内力分析(即竖向荷载,地震作用内力分析和叠加),耗时20多天,计算书近200页。2.1989年抗震规范的执行
笔者曾在1999年3月《凉山建设》刊物上发表了“对我州建筑结构设计、抗震中一些问题的浅见”,文中在五个方面就抗震设计提出了意见:①西昌九度设防四层砖混住宅设计问题;②临街建筑中存在的问题;③框架结构设计中存在的问题;④剪力墙(包括壁式框架)结构刚度比问题;⑤重视西昌城南开发区基础设计问题。以上五个方面详述了一些严重影响房屋结构抗震安全问题,并提出了自己的意见。
3.原州建筑设计研究院的抗震科研:滑移抗震,在电业局五层砖混住宅的基础顶面作两层地圈梁,中间加润滑层,再用Ф25钢筋下层预埋镙栓,在上圈梁阔大扁孔水平可移动,即用滑移耗去部份地震能量的方法,建成二幢,使用至今,20余年未受地震考验;与华中设计院联合研究框架基础顶面移动减震;笔者曾对空间框架抗震、框架施工中,中层出现砼质量问题作出抗震加固处理并写成论文;对梯间避震设计的论文;对不规则建筑平面,抗震出现扭转,并怎样计算扭转的论文等等。
四、近年来西昌抗震设计出现的问题
由于市场经济的发展、金钱的诱惑,政府管理机制的不到位,科技人员的思想滑坡以及政府利益、投资、开发商、承包商错综复杂的管理机制,不可避免出现以下问题。
1.砖混结构由于四层抗震计算通不过新规范,而勉强“算够”,客厅增大抗震墙体减少。2.临街建筑任意打洞行商。
3.剪力墙上下刚度比差数倍(3-4倍)。
4.剪力墙不遵守新规范而用老规范,钢筋少20%,有的房屋不经批准,私自由6层加为7层。5.不坚持原则,开发商和领导提出不合理的要求由设计人员“私了”。
6.建筑设计平面复杂、花俏、哗众取宠,大玻璃幕墙和所谓“民族装饰”,女儿墙任意不作固定,挑出屋檐越来越长等等不利抗震。
7.框架结构柱距加大,由7m、8m到9m,迎合开发商减少了柱数,减少了结构超静定次数,降低了结构安全度。
五、城南开发区的建设问题 1989年开发区热也在西昌兴起,就选址问题进行了一次大争论,焦点是西昌向北或向南发展。因为西昌是国家重点监控的九度设防地区,专业人员特别是建筑界的设计人员力主向北:即将老城区(地质条件较好)进行大规模改造,和向老城北面浅山坡上发展,重新展开公共设施和人口街道布局,以避免城南的极恶劣的地质环境;而政府主管方则从快速、简便,选择向南,即从现在龙眼井街、长板桥一线向南推进到海河,进行大填土、大开发,建设大街道、大马路、大广场。经过十多年的开发,如今的城南开发区街道宽阔、商家云集、华灯初上,一个现代城市的风貌展现在我们眼前。
从龙眼井到长板桥一线向南推进至海河,即如今的城南开发区,是专业人员提出的烂坭区,地表以下70米以内地层由粉土、亚粘土、淤坭质土、细砂、腐质土(二十米下可见树根等物)组成,加之各层含水量较大,有液化层,尚有温泉分布,打出热水,如B-2地块(肉联厂东面),这是典型的安宁河断裂带地区(与川兴温泉、普格温泉联线可判定)。
这样的场地有如沿海的上海、杭州湾大桥所在地,但凉山州西昌市又无上海的经济、技术优势,要在这样的地质条件和发震断层附近建设工厂、设施甚至修高楼,冒着极大的地震风险。上海可以打80米深、直径1.6米的钢管桩直至可靠的持力层,而我们现在的技术手段不多,仅有Ф30cm振动灌注管打桩机,下打深度不到30米,碎石桩也仅有十多米,这样距基岩不到1/3的深度的摩擦桩就能支持参天大厦?地震不发生时大家旁若无事,事成侥幸而矣!现在建了很多高楼,有的高达近50米,而国家高层建筑设计规范是超过24米即为高层,抗震上有非常多的条款限制,以前是严禁在九度区、且三类场地土上建高楼的,据说要城乡建设部批准。不知这些高楼是否经过这样的手续。
六、科技人员的素养和职业道德问题 1.市场经济的价值取向问题
各行各业均存在人员的价值取向,建筑抗震结构人员也难免。向东南收入高的地区飞去,所谓“孔雀东南飞”。向省内收入高的地区流动,如成都,这是多年来的取向。已知多位朋友或朋友之子学有所长,在国内年薪上10万还不能满足,飞加拿大、美国去了。留不住优秀人才是凉山的一个现实问题。2.为了挣钱不顾职业道德
与包工头和某些机构打交道,离不了交易。有个别人竟然堕落到拿原则作交易,你开发商要求省钢材,我就改图纸,给你省下来,一味迎合开发商的要求,降低质量标准。
七、地震次生灾害的规划问题
1.西昌地处高山峡谷之中,有一些象汶川。未来发生大震时也可能出现山体滑坡,公路铁路中断,可能出现堰塞湖之类,人员疏散和救灾有很大难度。2.老城区房屋破旧,街道狭窄,易产生房屋倒塌,逃生困难。
3.胡乱装修,造成不符合防火规范和抗震规范,如某些火锅店,楼上包间如迷宫,地震时很难逃生。
4.有的小区,特别是失去土地的农民自建房屋十分密集。例如笔者居住的“小村”小区,居民自建的两、三层小楼紧紧相邻,中间巷道十多条,仅有一米多宽,只能容单骑摩托通过,更谈不上消防通道了。仅引发火灾就无法施救,不可能在地震来袭时成为逃生所需通道。以上问题相关部门应制定有力的对策和应急预案。
八、血的教训将使我们聪明起来
这次汶川大地震凡设防(仅7度)的地方,如汶川城、都江堰新城若干建筑裂而不倒,因此抗震这根弦永远不能松,忧患意识要警钟长鸣!我们期望,在抗震设防、预警这一块早日达到象日本这样国家的水平,那就是坚持改革开放,大力发展经济,就象我们这样的九度设防地区,建筑科技要更先进,房屋居所、工作场所建筑更加牢固。笔者希望不以深度的学术理论、计算原理来论述汶川大地震的教训,仅希望以此文唤起人们的忧患意识和业内人员的良知,须知你们手里的电脑、计算软件等等与人民生命息息相关,仅此而矣。
信息来源:九三学社凉山州市委