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城市地震灾害“金字塔法则”,巨大的抗震效益
我国有80%的国土面积位于抗震设防区,抗震设计是建筑结构设计中的一个重要组成部分,抗震设计是否合理直接关系到建筑的抗震质量和水平。应该达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的标准,保证人们的生命财产安全。按照安全效益的“金字塔法则”原理:设计时考虑1分的安全性,相当于加工和制造时的10分安全性效果,而能达到运行或使用时的1000分安全性效果。
抗震设计关键在把关
我们国家的抗震规范在世界上还是比较先进的,但是在抗震设计方面还存在着一些问题。我们的建筑设计市场比较混乱,有的业主为了节省开支找的设计部门也不是很规范,设计水平不高,还有一些业主迷信国外的设计事务所,请一些水平不是很高的国外的建筑师进入中国市场。这些建筑师有的来自非地震区,对我国地震区建筑的特点、对建筑结构的设计概念尤其是结构抗震的概念等方面并不是很了解。
建筑设计存在问题还在于,一开始在制定方案阶段,有的业主或建筑师并不注重建筑的结构合理性,只重视建筑的外形观形式,在建筑方案设计之初没有结构工程师介入,从而导致建筑在结构设计中存在一定的问题。正常的程序应该是建筑师在做方案时结构工程师做参谋。同时,建筑物的抗震设计存在的问题,也有的属于结构工程师自身的原因,他们对抗震概念不很清楚,对规范理解也不很深入,不知道哪些问题需要解决,哪些因素是不需要考虑的,在这种情况下硬要建一些很复杂的建筑,那就很难做好。还有一个问题就是有的业主把钢筋混凝土建筑建得很高,从而使其梁柱变粗变大,墙就又多又厚,致使结构自重很大。结构越重,地震的反应也就越大,建筑的安全性能就很难保证。
要解决类似的问题,质量审查部门要严格把关,国家建设部的有关部门在这方面做了很多工作,取得了较好的效果。通过安全审查方式可以保证我们建筑工程抗震的最低目标,有利于提高建筑的质量。对于一些复杂的建筑还可以通过组织专家论证会加以解决,专家会针对问题提出宝贵的意见,也有助于工程建筑抗震能力的提高。最重要的是我们自身要充分重视建筑物的抗震设计,要不断地借鉴和总结国外的先进做法,取长补短。我们现在有专门的抗震审查和施工图审查,但是专门的抗震审查和施工图审查有所不同,对于超限的高层建筑在建筑物的初步设计阶段需要进行抗震专项审查,而每一项施工图均要进行施工图审查;还有一个不同就是施工图审查是由专门的审查机构进行审查,主要针对建筑是否违反国家规定的强制性规范和强制性条文进行审查。而抗震的专项审查是由专家委员会进行审查。如果等到建筑建成再进行审查已经来不及了,这样对于施工图审查和专门的抗震专项审查一定要给予足够的重视,而不能流于形式进行审查,要做到各项审查中各司其职,这样才能保证抗震设计的安全性。
“流行风”要服从“铁规范”
时下的建筑都追求窗子愈开愈大,墙体愈来愈少,这已经成为住宅建设的“流行风”。在砌体结构房屋抗震设计方面的一个问题,即墙体薄了,而窗子却愈开愈大,内纵墙被分割成支离破碎的几段,横墙也由于开间愈来愈大而减少了。
北京地区,原来墙体一般是360毫米厚,经抗震验算能够符合要求。现在由于节能的要求,砌体结构大多采用240毫米厚的砌体另加保温的做法。墙薄了,窗大了,内纵墙不连贯了,横墙也少了,抗震性能肯定不如以前。对量大面广的砌体结构房屋,新的《建筑抗震设计规范》对墙厚240毫米的多层砌体房屋,其层数和总高度的限值仍与原规范相同。譬如对设防烈度为8度时分别为6层和18米,这是根据多次震害的调查得出来的。而现在有些建筑由于“窗变大、墙变少”,同样还是6层18米高,这只有更加精心设计才能达到所需的抗震要求,否则安全无保障。唐山地震和其他历次地震总结出来的经验是:房屋是小开间的,层高在3米以下的体型规正的房屋,在8度区也可保证大震不倒。而如果开间很大、平面奇形怪状,倒塌的就多。
还有一个现象,在房屋的转角部位开角窗,而没有采取可靠措施。从抗震要求来说,房屋的四个角都是非常重要的,特别容易发生震害,尤其是砌体结构房屋。如果四个角坍塌了,楼板就难以支承。目前有些设计单位迫于业主的压力──业主认为这样好卖,你不设计我就找别人去设计,有的建筑师不得已就照业主要求去设计了。当然,不管业主怎样要求,建筑师也不应该设计出不安全的房子。除了规范对计算有要求外,还有构造措施方面的要求,不能简单认为计算够了就没有问题了。唐山大地震之后的一段时间内大家都非常谨慎,谁也不敢乱来。现在好像感觉唐山“7。28”地震是遥远的事了,加上业主的短期行为,只要房子卖掉了,就什么都不管了。国家有规定,业主、设计、施工、监理等单位对工程要终身负责,但是如果没有更详细的规定或者限制来约束种种不规范的行为,问题本质上难以解决。
奇形怪状的建筑加大了抗震设计的难度。目前,国内许多建筑工程造型各异,的确改变了过去千篇一律的状况。但“多姿多形”也带来了新问题。现在一些大中城市在大量建造一些大体量的公共建筑,这些大型公共建筑很多采用国际招标,有些建筑的体型奇形怪状,这在国外的地震区是很少建造的。因为抗震的基本原则是要求建筑的平面应尽可能地规则、对称,建筑的立面和竖向也尽可能地规则,而那些奇形怪状的建筑是不符合抗震的基本原则的。要想做好这种不规则建筑的抗震设计,除精心设计外,还要舍得较高的投资。
规范是抗震安全设计的生命线。抗震设计规范是我们建筑工程抗震设防的“标尺”, 1949年以来,我国一直都很重视抗震设计规范的研究制定和修改完善工作。1959年和1964年两次起草并于1964年颁布了我国第一部抗震设计规范——《地震区建筑抗震设计规范草案》。1974年对其进行修订,发布了《工业与民用建筑抗震设计规范(试行)》。1976年唐山大地震后,建设行政主管部门和工程技术专家认真分析了震害情况后,又对1974版的规范进行了修订,于1978年发布了《工业与民用建筑抗震设计规范》。改革开放以后,积极借鉴国外标准规范的先进经验,全面修订了1978版的规范,于1989年发布了《建筑抗震设计规范》,并于1993年进行了局部修订。现行的《建筑抗震设计规范》从1997年开始修订,2001年修订完成,于2002年1月1日正式施行,这实际上已是中国第四代规范。
抗震设计规范作为国家的强制标准在保障建筑结构安全以及建筑的正常使用方面起着非常重要的作用,直接涉及到人民生命财产安全。日本北海道8级地震,倒的房子不多,很关键的一点就是其建筑的抗震性能非常好。在我国地震区建设中,在我国地震区建设中,要严格约束房地产开发公司为追求利润、速度,随意突破规范的行为。
“流行风”要服从“铁规范”,人民生命重于泰山!
城市气象灾害祸不单行的气象灾害
目前我国是世界上受气象灾害影响最严重的国家之一,气象灾害对我国造成的经济损失占GDP的2%左右。在各类自然灾害造成的总损失中,气象灾害造成的损失占70%左右。在影响中国的20多种自然灾害中,除地震以及与人类活动有关的次生灾害与气象无直接关系外,其余均与气象灾害有关。台风等热带气旋夏季经常在我国东南沿海登陆,随着这些地区经济的发展,造成的损失逐年增加。2004年夏季,中国各类气象灾害共造成近千人死亡,1。1亿人受灾,约占全国总人口的8%。
气象灾害有一些总的特点:
一是具有明显的季节性。由于气候变化的周期性和季节性,城市气象灾害也多呈周期性和季节性。如台风、暴雨、龙卷风和雷电等重大灾害性天气都发生在夏季,大雪、冰冻、大雾等灾害性天气都发生在冬季,春季和秋季灾害性天气相对比较少。因此夏季是一年中防汛减灾的最重要时期。
二是具有连锁性。城市里交通、通讯、供水、供电、供气等工程之间联系十分紧密,一旦发生气象灾害,损害其中的某一个系统,很容易造成连锁反应,产生一系列次生灾害和衍生灾害,出现祸不单行的现象。次生灾害是由气象灾害引发的新的灾害,是气象灾害的连锁反应。比如:气候因素不仅是农业、林业病虫害发生发展的环境条件,也是许多灾害的触发或诱发机制;暴雨不仅可以形成洪涝,而且常引发泥石流和塌方等;台风除了造成大风、洪涝灾害外,又是引起巨浪和风暴潮的因素;干旱、大风是形成森林、草原火灾的重要条件等。
三是具有集中性。城市由于人口和经济集中,发生同等剧烈程度的气象灾害,损失要比周边地区大。根据国内外数十年的资料统计,城市气象灾害造成的损失占城市综合致灾损失的70%左右。城市渍涝灾害大于郊区。以北京市为例:从城区两个雨量站(松林间和右安门)平均每年降水量与四个平原郊区气象站(通县、丰台、大兴、昌平)平均每年降水量的差值的每五年平均值变化趋势可以看出,随着城市化发展,城区降水量大于周边郊区降水量的趋势是同步增大,特别是1979年后,这种城区降水量增大趋势有一个跃升,到90年代初,平均每年城区要比郊区多60毫米(相当于一个暴雨日的雨量)。
四是种类多。根据气象灾害的成因、性质及其危害人民生命财产等情况来看,气象灾害大致可划分成洪涝、干旱、热带气旋(或台风)、冷冻害、风暴、连阴雨及其他,共7类18种之多,细分可达数十种,甚至上百种。
五是范围广。在一年四季中,无论是在平原、高山、高原、海岛,还是江、河、湖、海以及空中,凡是有人类活动的地方,都可发生气象灾害,只是各地、各季节出现灾害的种类、频次和危害程度有所不同。
六是频率高。近40年来,我国每年平均出现旱灾7。5次,涝灾5。9次,冻害2。9次。特别是每年平均登陆我国的热带风暴和台风有7个之多,约为日本、美国的2倍,菲律宾的1。5倍,居世界各国的首位。
七是持续时间长。有些气象灾害常常连季或连年发生。江准地区梅雨期长达50多天,致使发生严重洪涝灾害。近40年内华北地区出现春夏连旱或伏秋连旱的年份达16年,特别是在80年代几乎连年少雨干旱,华北明珠白洋淀及许多河流干涸数年,也是历史上少见的。华西秋雨和江南低温冷害、干旱等灾害都有连年发生的记载。
八是群发性突出。由于气象灾害是在大范围环境流场的背景影响下发生的,因此许多地区或许多灾害往往在同一时间内发生。1983年4月25日至30日,由于强寒潮的侵入,全国大部地区相继出现了暴雨、冰雹、大风、冻雨、结冰、严重沙尘暴,近海大风持续了3~5天,造成85人死亡,数亿元的经济损失。
联合国公布的“1947~1980年全球10种主要自然灾害”中,有5种是气象灾害,其余部分多数与气象关系密切。因此,了解气象灾害特点,加强减灾科技发展,是提高减灾效益的重要环节。在监测预报灾害性天气方面,目前中国城市特别是大城市灾害性天气监测预警系统存在三大不足:大城市及周边地区小尺度探测系统能力相对较弱,不能满足小尺度监测预警需求;软件系统的相对滞后和探测产品的集成度不高;突发灾害性天气事件发布窗口不畅,没有一个及时、有效、畅通的信息发布渠道。专家们建议,加强大城市灾害性天气监测预警,应制订主要针对大、中城市的“城市气象灾害监测预警条例”,从法律体系上确立监测预警工作的地位;同时在大力加强大、中城市及周边区域的综合探测系统硬件建设的同时,重点加强软件系统建设,包括实时动态监测、临近预警服务体系等。
城市气象灾害越演越烈的热岛效应(1)
什么是热岛效应
“城市尚余三伏热,秋光先到野人家”,这句古诗说明早在陆游那个时代,人们就已察觉城市暖于郊区。
城市热岛效应是一种城市化的