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專家解釋:地震為何對(duì)建筑物破壞力巨大
2008-09-03 來(lái)源:中國(guó)青年報(bào) 文字:[    ]
5月12日14時(shí)28分,我國(guó)四川汶川發(fā)生了一次歷史罕見(jiàn)的大地震,震級(jí)達(dá)到里氏8級(jí),最大烈度達(dá)到11度。   

    強(qiáng)烈地震突如其來(lái),頃刻間,房屋大面積倒塌,造成人員傷亡慘重。截至目前,這次地震已造成650多萬(wàn)間房屋倒塌,2300多萬(wàn)間房屋損壞,北川縣城、汶川縣映秀鎮(zhèn)等部分城鎮(zhèn)夷為平地。   

    地震對(duì)于建筑物為何會(huì)擁有如此巨大的破壞力?地震中決定房屋損毀的因素究竟有哪些?災(zāi)區(qū)新建房屋應(yīng)當(dāng)注意哪些問(wèn)題?記者帶著這些問(wèn)題,采訪了我國(guó)建筑領(lǐng)域的專家——清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院副總工程師馬寶民、賀小崗。   

    記者:人們常說(shuō),地震來(lái)襲時(shí)地動(dòng)山搖,房屋隨之倒塌。那么,地震到底是以什么方式來(lái)破壞建筑的?   

    專家:用“地動(dòng)山搖”“山崩地裂”來(lái)描述地震到來(lái)時(shí)的情形一點(diǎn)也不過(guò)分。由于建筑物依附在地球表面,建筑物受地震破壞的方式主要受地震波的傳播方式影響。簡(jiǎn)單地說(shuō)建筑物破壞有三種方式:上下顛簸、水平搖擺、左右扭轉(zhuǎn)。多數(shù)時(shí)候,還是三種方式的復(fù)合作用。   

    地震波傳播方式有縱波、橫波、面波,由于地球表層巖性的復(fù)雜性,傳播過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)像激流中“漩渦”的復(fù)雜情況。   

    縱波使建筑物上下顛簸,力量非常大,建筑物來(lái)不及跟著運(yùn)動(dòng),使底層柱子和墻突然增加很大的動(dòng)荷載,疊加建筑物上部的自重壓力,若超出底層柱、墻的承載能力,柱、墻就會(huì)垮掉。底層垮掉后,上面幾層建筑的重量就像錘子砸下來(lái)一樣,又使第二層壓壞,發(fā)生連續(xù)倒塌,整個(gè)建筑直接“坐”下來(lái),原來(lái)的第三層瞬間變?yōu)椤暗谝粚印薄?nbsp;  

    面波使建筑物水平搖擺,相當(dāng)于對(duì)建筑物沿水平方向施加了一個(gè)來(lái)回反復(fù)的作用力,若底部柱、墻的強(qiáng)度或變形能力不夠,就會(huì)使整棟建筑物向同一方向歪斜或傾倒,在震區(qū)常?吹竭@種現(xiàn)象。   

    第三種作用是扭轉(zhuǎn)。引起扭轉(zhuǎn)的原因是有的地震波本身就是打著“旋兒”過(guò)來(lái)的,也有的情況是因?yàn)槊娌ǖ竭_(dá)建筑物兩端早晚的時(shí)間差引起的。這種情況引起建筑物扭動(dòng)。建筑物一般抗扭能力較差,很容易扭壞。震區(qū)有的房子角部坍塌,多屬這種情況。   

    一旦碰到上下顛、左右搖、扭轉(zhuǎn),三種方式共同發(fā)生,破壞力就更加可怕。在離震中較近的范圍,往往三種方式交織作用,所以破壞力很大。   

    此外,每個(gè)建筑物都有自己特定的自振頻率,如果這個(gè)頻率與地震作用的頻率接近,還會(huì)引起類似共振的效應(yīng),那樣帶來(lái)的破壞力就更可怕了。   

    還有一種破壞形式叫“液化”。如果建筑物基底是粉細(xì)沙,房子建在上面,當(dāng)大地?fù)u動(dòng)時(shí),沙粒向旁邊跑,房子就會(huì)往下沉,引起傾斜甚至倒塌。唐山地震時(shí),很多房子就是這樣損毀的。這次汶川地震沒(méi)有出現(xiàn)“液化現(xiàn)象”,但由于山體不穩(wěn)引發(fā)的滑坡卻很多,許多建在山坡上或山腳下的房子就是這樣損壞的。   

    記者:在這次地震中,大量建筑物受到毀滅性破壞,這究竟與地震的震級(jí)有關(guān)系呢?還是與烈度有關(guān)系?   

    專家:我們先要搞清震級(jí)和烈度兩個(gè)概念,不少人弄不清楚。震級(jí)和烈度是兩個(gè)不同的概念。震級(jí)是用來(lái)衡量一次地震釋放能量的大小,烈度是描述地震引起的破壞程度。一次地震只有一個(gè)震級(jí),但烈度不止一個(gè),一般情況下離震中越近破壞越大,烈度就越高,遠(yuǎn)離震中烈度減小。例如唐山地震,震中區(qū)烈度是11度,影響天津是8度,影響北京是6度。   

    有的人說(shuō)某建筑能抗幾級(jí)地震,這個(gè)說(shuō)法是不對(duì)的。應(yīng)該說(shuō),某建筑物的設(shè)防烈度是多少度。   

    建筑物的受損情況除了與震級(jí)作用大小有關(guān)外,還跟場(chǎng)地條件、設(shè)計(jì)、施工等多種因素有關(guān)。   

    記者:您剛才談到建筑物的設(shè)防烈度。那么,我國(guó)對(duì)建筑物的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是如何規(guī)定的?四川地震災(zāi)區(qū)執(zhí)行的是什么標(biāo)準(zhǔn)?   

    專家:我國(guó)1989年以后制訂的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的設(shè)防目標(biāo)要求建筑物做到“小震不壞,中震可修,大震不倒”。所謂“大震不倒”是指地震發(fā)生時(shí),實(shí)際地震烈度比抗震設(shè)防烈度高1度到1.5度時(shí),建筑物應(yīng)當(dāng)不倒塌。汶川和都江堰按現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)防烈度都是7度。這次地震對(duì)這兩個(gè)地方的影響都超過(guò)了7度。我看到過(guò)一個(gè)資料說(shuō)都江堰達(dá)到了9度,汶川更高,映秀達(dá)到11度,超過(guò)“大震”設(shè)防烈度很多。
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