抗震建筑是減少地震損失最直接有效的方法

周昌賢

[摘要]對于這次四川大地震的體會，這次地震我們單位受到國家地震局的委托去現(xiàn)場做調研，在分析總總原因之后，還是覺得應該在源頭做功夫，就是建筑抗震問題。

[關鍵詞]四川地震抗震建筑

中國分類號：TU5文獻標識碼：A文章編號：1671-7597(2009)0610107-01

一、前言

這次四川汶川5.12地震后，我們廈門地震勘測研究中心，受到國家地震局的委托，對四川的地震進行了災后評估，得出結論，還是要在源頭上做好建筑物的抗震要求，才能確保人們群眾的安全。

相較于其它科學或天然災害，人類對地震的了解相對而言比較欠缺，總要在一次一次的地震災害中汲取教訓學習經驗。整個中國社會與人民在這次的汶川地震付出了極大的代價。在緊急救災工作告一段落之后，相關單位必定會進行全面的勘災，而國際上的地震研究社群也必定投入一定的關注，從科學的角度去探討震害的原因并提出對策建議，其目的除了留下紀錄外，最重要的還是要從中取得經驗。因此，觀察地震災害所呈現(xiàn)的現(xiàn)象，從科學與社會經濟發(fā)展過程等層面，綜整出可能的致災原因與防范之道，探討在災后重建與城市化的過程中如何去建設抗震的建筑，在源頭上防患于未然，做好準備面對下一個大地震，才不會讓這次震災慘痛的代價自費。從全球的重大地震災害調查中可以發(fā)現(xiàn)，95％以上的人命傷亡都是因為建筑物受損或倒塌所引致的。一些國際上造成重大傷亡的地震災害都呈現(xiàn)出類似的現(xiàn)象，除了地震規(guī)模(震級)大外，主要還是因為大量沒有經過良好抗震工程設計與施工的房屋倒塌。而且這些房屋經常是完全倒塌成一堆石塊廢墟，將人活埋；這樣的場景在1999年8月17日土耳其的伊茲米特(Izmit)地震、2001年1月26日印度的布吉(BHUJ)地震、2005年10月8日巴基坦的克什米爾(Kashmir)地震以及此次的汶川地震等死亡人數(shù)超過2萬人的災害地震中都極為類似。因此，探討建筑物于地震中受損倒塌的原因，并加以防范，從工程上建造經得起強震的抗震建筑是減少地震災害最直接、最有效的方法。

然而，不是符合抗震標準的房子就不會被震倒。假如建筑物遭受極端地震的襲擊，超過其抗震標準，那么建筑物還是可能嚴重受損或倒塌的。以這次汶川地震的規(guī)模來推算，在龍門山斷層附近距離斷層線20公里范圍內的地震動強度可能高達0.3g以上(地震烈度8度以上)，約相當于中國抗震規(guī)范烈度9度的設防地震水平，但實際耐震設計的標準只有7度(成都)左右。換言之，建筑物只有7度的耐震能力(符合抗震標準)，卻遭受了9度以上的地震襲擊。有些城市雖然距離龍門山斷層較遠，理論上震波會隨距離而衰減，但可能是因為地質較松軟，而在當?shù)匕l(fā)生震波放大的效應(地盤效應)，這也會使地震烈度超過抗震標準而成為重災區(qū)。因此對地震與活動斷層的充分研究也極為重要。

二、慎防“四不、一沒有”

從全球重大地震災害調查的結果我們綜合得出了一個結論，所有的地震災難都是因為“四不、一沒有”造成的，簡單的說，“四不”就是建筑物的抗震設防標準不足、設計不當、施工不良和使用維護不善，而“一沒有”就是沒有防災意識。總的來說，房子被震垮，通常是前述幾個因素交互影響的結果。若有兩個以上因素同時存在，房子被震垮的可能性就大大提高，災難也會產生。

以下我們就從全球的重大地震及此次汶川地震的經驗，分別就“四不、一沒有”來逐項探討災害的原因與防范之道。

(一)抗震設防標準不足

這是指地震所引起的地震動烈度太大超過預期的標準。建筑物的抗震設防標準是經過科學統(tǒng)計分析而計算出的各地的地震危害程度，并綜合考慮經濟與風險等因素而決定的。在極端情況的大規(guī)模地震下，實際地震烈度還是有可能超過設防標準的以1999年臺灣地區(qū)“9·21”集集地震為例，集集地震是因為車籠埔斷層(逆沖斷層)活動而造成，在當時因為對車籠埔斷層的調查研究還不夠充分，以致低估了它的地震危害程度；因此，耐震設計規(guī)范只將車籠埔斷層附近區(qū)域的設計地震定為0.23g(約相當于中國烈度標準的8度)，但災區(qū)實際的地震動超過0.4g(相當于中國烈度標準的9度)，因而在車籠埔斷層附近區(qū)域造成了相當大的災害。此次汶川地震也有許多類似的地方，同樣是逆沖斷層龍門山斷層活動引起，在災區(qū)附近的實際地震動烈度遠大于抗震設防標準烈度，而導致嚴重的災害。這樣的情況是世界各國都普遍存在的問題，必須加強活動斷層的調查研究與地震危害評價，這需要政府與負責單位投入更大的經費與人力。

(二)設計不當

地震中倒塌的房子如果不符鋼筋水泥建造的基本要求，鋼筋嚴重缺乏，沒有達到鋼筋量的最低要求，水泥強度有問題，嚴格來說，這些都不能稱為鋼筋水泥建造的房子，它的抗震能力比磚石造的房子好不了多少，地震倒塌時瞬間變成巨大的石塊堆將人活埋，這是造成慘重傷亡的主因。這些建筑可能設計不當或者根本未經專業(yè)(抗震)設計。建筑物的設計必須依據(jù)抗震設計規(guī)范的規(guī)定，配合學理的分析驗算來決定柱、梁及墻等主要抗震構材的尺寸與配筋，并且需符合詳細的耐震設計與施工細節(jié)標準；這樣的房子縱使遭遇超過設防標準的地震而破壞，也不至于發(fā)生完全坍塌成石堆的現(xiàn)象，人命的傷亡還是可以得到相當降低的。

(三)施工不良

設計只是提出一些設計圖說，此一階段可以說是紙上談兵，建筑物必須經過施工才能真正的實體呈現(xiàn)。一個精良的設計若施工不良一樣會造成災難，尤其是鋼筋水泥建造的房屋，除了鋼筋與水泥的強度需要符合標準外，還有許多施工細節(jié)必須切實遵守，諸如鋼筋擺放的數(shù)量、位置、搭接位置、彎鉤角度與箍筋間距等都對抗震能力有決定性之影響。這在全球的震災調查結果與試驗研究中是一再被確認的。

(四)使用維護不善

建筑物在設計時都是根據(jù)原定的使用條件(用途)加以分析設計，若用途變更也可能導致載重變化而影響其抗震能力。更常見的是在房屋建造后，因為某些使用上的需要就直接敲除墻，甚至連柱子都敲除。有時為了增加使用空間而在屋頂增建。以上這些作為若未經詳細的工程分析并做必要之加固，都會導致房屋抗震能力嚴重下降，而在強震中受到嚴重威脅。

(五)沒有防災意識

地震災害的某些特征和其它的天然災害不同，使得無論是政府官員還是民眾都容易缺乏地震防災意識。拿臺風造成的洪災和地震這兩種天然災害來比較：臺灣地區(qū)洪災的規(guī)模雖然較小，但幾乎每年都會發(fā)生，且可以有幾天到幾小時的預警，人們比較容易有警惕；反觀地震災害雖然損失往往十分慘重，卻數(shù)十年才發(fā)生一次，且通常沒有預警，人們容易遺忘。1976年的唐山地震造成24萬余人死亡，可能因已經過了30年而逐漸被淡忘。這里要特別強調的是，所有倒塌的房屋都有抗震能力不足的問題，但抗震能力不足卻不一定是設計不當或施工不良(經常被歸類為偷工減料)

的問題。二三十年前建造的房子會經不起地震是由許多社會經濟發(fā)展過程與工程知識上的原因導致的，幾乎所有的國家都有相同問題。在早期因為社會經濟條件較匱乏，許多房屋的建造必定能省則省，安全考慮變成次要因素：加上當時的工程知識不像現(xiàn)在這么清楚、普及，許多抗震設計規(guī)范本身就不夠完備，沒有完全落實于建設中。這些都是早期建造的房子在地震中倒塌的重要原因，不一定是偷工減料。

隨著社會經濟的發(fā)展，我們的社會應該越來越重視防災工作，如果有防災意識的話，那些早期建造、抗震不足的房子就應該進行加固工程，地震的傷亡必定也會大大地降低。

三、幾點建議

在1999年臺灣地區(qū)“9·21”集集地震之后，除災后重建工作之外，臺灣地區(qū)也推動了一連串和地震防災有關的工作，包括；(1)加強活動斷層地震活動的調查研究；(2)對公有建筑(警政廳舍、醫(yī)療院所、學校建筑等)進行全面耐震能力調查、評估，并逐年進行加固工程；(3)強化地區(qū)防災規(guī)劃及防災教育等。基于前面的探討，我們對社會在隨著國家經濟發(fā)展而日益都市化的過程中，在地震防災工作的問題上提幾點建議：

1、加強活動斷層的調查研究與地震危害評價。此次汶川地震發(fā)生在全國地震烈度劃分為7度的地區(qū)，顯示此地震是出乎科學界與工程界意料之外的。同時也顯示都市地區(qū)(附近)活動斷層調查與地震危害評價的工作必須再加強，這是一個十分困難的工作，必須大量的經費與人力投入。如此，才能夠更合理地評定地震危害的烈度，研擬建筑的抗震標準，使房屋可以有充分的抗震能力。

2、落實抗震設計與施工。中國有先進的抗震設計規(guī)范，就可以有效提升整個都市、整個社會的抗震能力。執(zhí)行上可以考慮在設計階段增加一道獨立審查的關卡，除了可以讓設計者更加謹慎地進行設計，更可以在審查時發(fā)現(xiàn)問題或做出更好的設計。在施工階段則增加一個專業(yè)監(jiān)造的程序，可以確實提升施工質量。

3、推動抗震不足結構的加固工作。落實抗震設計與施工可以確保新建的房屋有充分的抗震能力，但既有的房屋也有抗震能力不足的問題要解決，此一問題的解決也是相當困難。可以由公有建筑、醫(yī)院和學校等和緊急救災與避難相關或者是特重生命安全的建筑做起。

4、提升全民防災意識。由于地震災害尚無法預警又容易被民眾淡忘，可以藉由重大震災的紀念日、博物(紀念)館或其它國際的震災來提醒民眾，并進行地震防災倡導，以提升全民防災意識。媒體藉由國際重大地震災害報導引起民眾注意的機會，經常做地震防災的專題報道，將地震防災及地震工程的知識普及化，例如緊急避難、鋼筋正確的搭接及箍筋的綁扎細節(jié)等知識透過傳播，進行大眾防災教育，讓民眾也具備基本的工程知識。中國近百年的地震災害記錄表明，地震導致超過65萬人死亡，這顯示中國是一個遭受地震威脅十分嚴重的國家，因此，必須嚴肅面對、檢討地震防災工作。從各級政府、科學界、工程界與民眾共同努力于抗震工作，才能降低地震災害的威脅與損失。