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建筑物抗震,国外是如何做的?

中国冶金报 中国钢铁新闻网

实习记者 樊三彩 


 

事件 

       2017年8月8日21时19分,四川省阿坝州九寨沟县发生7.0级地震,震中位于九寨沟县漳扎镇,经四川消防总局确认,距离震中不远的九寨天堂洲际大饭店(以下简称“九寨天堂”)遇难人数达6人。相比之下,当地同级别的鲁能希尔顿、喜来登酒店等未发生伤亡。那么,九寨天堂何以发生如此严重的人员伤亡?

       公开资料显示,九寨天堂建造于2003年,是九寨沟县最早的五星级酒店之一。据在当地有多年带团经验的导游介绍,2008年之后,政府要求新建建筑达到8级以上的抗震级别,由于该酒店建造时间早,因此,其是否达到8级以上的抗震级别存疑。

       阿坝州消防支队参谋长卢志华介绍称,九寨天堂建筑属于大跨度、大空间的砖混结构,主体承重能力差,目前“总体有变形,局部有倒塌。稍有大的余震,二次倒塌的可能性很大”。


       砖混结构是一种利用砖墙、钢筋、混凝土等构件组合而成的混合式结构,由于其主要以砖墙来承重,材料的脆性较为突出,抗拉、抗剪以及抗弯曲的强度较低,因此,砖混结构的建筑抗震性能相对弱一些,一般多以6层以下的低层或多层住宅为主。相对而言,框架结构建筑的抗震性能则较好,广泛运用的是钢框架及混凝土框架,其承重构件是梁和柱。九寨天堂采用砖混结构,抗震性能较差,因砖墙倒塌而造成重大人员伤亡。这再次给我们敲响了警钟———房屋倒塌与建筑物的抗震强度密切相关,具备抗震性能的高质量建筑对于减轻地震人员伤亡至关重要。

       一般而言,建筑物能否达到有效的抗震要求,一方面取决于建筑物的抗震设计因素,主要包括建筑物的结构设计,比如框架结构的建筑物一般较砖混的建筑物抗震能力更强;另一方面,取决于建筑材料,包括水泥、钢筋等。对我国目前普遍使用的钢筋混凝土结构建筑而言,高强抗震钢筋的使用是决定房屋抗震的重要一环。抗震性能好的钢筋可以在高应力、大变形情况下,最大限度地延长建筑物从发生变形到倒塌的时间间隔,为人们逃生赢得时间。


 

他山之石 

       相较于智利、日本、韩国等国,我国的地震伤亡人数、房屋倒塌数量都大很多。国外有很多值得借鉴的经验,这些经验主要集中在两方面,一是抗震钢筋等产品的开发应用二是抗震相关的法律法规、建筑制造等。 


 

韩国 

       2016年9月12日,韩国庆尚北道庆州市突发5.8级地震,此为韩国有监测记录以来震级最大的一次地震。此后,韩国国内政府、民众、相关企业抗震意识逐步提升,市场对抗震钢材的关注度也随之提高。其实,早在2011年日本大地震之后,韩国钢铁业界就看好抗震钢材产品的市场空间,各钢铁企业纷纷努力开发具备抗震性能的钢材,并通过修订韩国产业标准(Korean Industrial Standards)加快向市场推广

        为了加快普及应用抗震钢材,2016年9月1日,韩国国家技术标准院在KSD3504(钢筋混凝土用棒材)序列中添加了SD600S高强抗震钢筋型号。另外,韩国政府部门要求从2017年开始,两层以上的建筑都必须采用抗震设计,因此,韩国抗震钢材需求急剧增长。

        各钢铁企业也抓住时机,纷纷加大了对抗震钢筋等高品质钢材的开发。现代制铁于2010年2月成功开发出SD400S、SD500S等抗震钢筋,于2016年8月底开发了SD500和SD600抗震钢筋,并完成KS认证。该型号抗震钢筋的屈服强度下限值和屈强比等性能指标都有所优化。东国制钢通过对超高强钢筋实施严格的质量管理,不断研发新的抗震钢材产品。1995年1月份,东国制钢成功开发了高性能H型钢产品,2007年成功开发了SD600、SD700等超高强钢筋,2010年成功开发抗震钢筋。此外,浦项也开发了日本国内建筑物抗震设计专用钢材SN钢,用于浦项全球研发中心、高尺洞圆顶运动场、晋州综合运动场等建筑的抗震钢管等产品。这些新的抗震钢材产品的开发,有效拓展了韩国抗震钢材产品的普及和应用。


 

智利 

      2010年2月27日,8.8级特大地震突袭智利,并引发海啸。据智利官方数据显示,截至3月17日,地震和海啸造成的死亡人数为630人。而与之相隔不久的海地7级强震,遇难人数多达20多万人。专家认为,智利地震的破坏性堪比100个海地强震,但死亡人数却远远少于海地,可以说,智利创造了一个抗震奇迹。

       智利能够取得抗震奇迹的原因主要在于以下3方面:

       一是抗震标准要求高。自1985年遭遇8级地震造成170多人死亡后,智利政府就要求所有建筑都按照抗击9级地震的标准来设计。智利的建筑质量标准极高,建筑验收标准极严,特别是抗震指数等同于自然灾害相关的行业标准,依照法律严格执行。

       二是巧妙的抗震设计。智利广泛采用“强柱弱梁”的抗震设计:通过梁的断裂来缓冲地震能量,但是柱不会断,尽可能保证楼房不会整体倒塌,从而在最大程度上减少伤亡。受地震影响,圣地亚哥机场候机楼连接高速公路的一座桥梁在一端塌陷。设计师回应称,只有一端固定,大地震来时,没有固定的一端受力后会自然塌下来,既保护了候机楼,又保护了公路。

       三是不建太高的建筑。圣地亚哥除了市中心有一些高层建筑,老城区多是低层建筑。在康塞普西翁等中小城市,多是一层或二层楼的建筑。


 

日本 

       众所周知,日本是一个多地震的国家,在抗震建筑的设计和建设方面有丰富的经验。日本每次发生地震后的建筑物的低损害率也得益于其在建筑设计和建筑材料方面的精心考虑。

       首先,日本对建筑法更新及时,且非常严格1950年,日本发布了《建筑基准法》。其后,每发生一次大地震,日本国土交通省都会组织进行建筑抗震调查,并根据调查结果对《建筑基准法》加以修改。1995年阪神地震发生后,经过修订的《建筑基准法》规定,高层建筑必须能够抵御7级以上的强烈地震,且具有100年以上的建筑寿命。按照日本《建筑基准法》的规定,一个建筑工程在获得政府部门开工许可后,除了要上交设计图纸、施工图纸外,还必须提交建筑抗震报告书。主要内容是根据地震的不同强度,计算不同的建筑结构在地震中的受力大小,进而确定建筑的梁柱位置、承重以及施工中钢筋、混凝土的规格和配比。

       其次,从建筑材料的角度来看,日本选材格外讲究。日本房屋建筑中普遍使用具备轻质、高强、高韧等特性的新型材料,如木、轻钢、复合材料等。其中树脂、加气混凝土、碳纤维等材料,即便倒塌坠落,也不会对人体造成严重伤害,而且安装方便,盖房子跟搭积木一样轻松。

       此外,日本还建立了完备的抗震减灾体系。日本目前已建立了一套电脑化的地震报警系统,能在大地震发生几秒钟内切断煤气、水、电等公共设施的供应,以保证能源、通信、供水等现代“生命线”在地震以后仍然能继续运转。另外,近年来,日本一些城市出现兴建“抗震抗灾公寓”热潮,这种公寓抗灾功能强,具备共同的储备粮仓库、抗灾饮用水井和紧急医疗救护室,甚至拥有供直升机起降的场地。 




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