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加州的建筑物为什么抗震

(2010-04-17 22:10:48) 下一个


玉树地震发生于2010414日,震中位于人口稀少的青海省玉树藏族自治州的玉树县境内。中国地震台网称7.1 级, 美国地质勘探局的监测认定为里氏6.9级。玉树地震已造成近千人死亡,上万人负伤。地震导致大量房屋损坏,学校倒塌,甚至州委办公楼也不能幸免。

 

形成鲜明对照的是,十天前南加州和墨西哥居民经历的一次类似地震,那就是发生在 201044日美墨边境的下加利福尼亚(Baja California )地震。美国地质勘探局的监测认定規模为7.2 级。此次地震造成3名墨西哥人死亡。尽管这次地震是最近 18 年 南加州最大的(笔者就住在南加,体会到地震的威力),地震地区人口相对稠密,但地震的影响很小,美国方面无人死伤,无建筑物损坏。

 

类似的对比还有 2010112日海地发生的里氏7.0地震和2010227日发生的8.8级 智利大地震。海地地震导致太子港大量建筑物倒塌,死亡人数超过 20 万人。智利地震同样是浅源型的,地震释放的能量要比海地大地震还大 80 倍,亦比汶川大地震強16 , 但地震只造成486人死亡。

 

为什么,为什么同样的地震造成的结果是如此不同?结论是不言而喻的 — 建筑物的质量不同。

 

让我们看看加州的建筑物为什么抗震吧!

 

1906 年发生的旧金山大地震推动了抗震设计的建筑法的出笼。在随后的各次大地震中,如 1925 年加州圣巴巴拉(Santa Barbara)地震, 1933 年长滩(long Beach) 地震,1971 年的圣费尔南多(San Fernando)地震, 1989 年普里塔(Loma Prieta)地震和1994年的北岭(Northridge)地震,随着人们更多地了解地基和建筑物对地震反应的关系,美国和加州政府及时吸取教训总结经验,使其建筑法(building code)不断得到完善和健全。

 

比如 ,1933年的长滩(long Beach)地震。它发生在310日下午5 55分,震级只有6.2 级,长滩附近许多学校的砖瓦建筑倒塌,其中有5名儿童死于校内。如果这次地震早几个小时发生,可能有更多学生会死于非命。尽管灾难有限,但政府还是吸取了教训,很快通过了强制性的学校建筑法。 80年过去了,加州的中小学建筑从未因地震而倒塌过,加州居民至今感谢大力促进此法诞生的查尔斯 - 菲尔德(Charles Field)先生,此法也以他的姓命名之。

 

又如 , 1971 29日发生的洛杉矶北面的圣费尔南多(San Fernando)地震。震级只有6.6 级,死亡人数也不多。这次地震的最大特点是地面开裂10英里,圣费尔南多断层带上的两所医院因之倒塌,其中一所还是新的、以抗震标准建立起来的。死者中主要是医院的病人和工作人员。地震后,加州通过两项与建筑有关的法律,第一条是医院建筑安全法 ,更重要的是通过和实施了Alquist-Priolo地震断层分区法(AlquistPriolo Earthquake Fault Zoning Act)。这一法律是加州地质学家注册时的必考内容。该法要求加州地质部门和地质学家精确绘制并更新 地震 活动断裂带在地表面的迹线图,强制规定在一定范围之内不准建立住人建筑。两位加州议员的姓名也随着这一条法律而流芳百世。

 

再比如,1989年发生在硅谷附近的洛马-普里塔(Loma Prieta6.9级地震。许多人至今对连接旧金山与奥克兰的海湾大桥垮塌记忆犹新。57人的死与这次地震直接有关,地震造成大量建筑在软土地基上房屋的损坏。尽管财产损失巨大,但大量记录下来的数据以及随后的研究结果却极大地促进了地质学家和建筑学家对软土地基上建筑物与地震反应关系的认识,加州乃至整个美国的建筑法因此得到了极大的加强。我在这里要顺便忠告住在美国尤其是加州的华人们,买房还是要买90年代之后建造的。同样,1994年北岭地震之后,联邦和州政府花了巨资加固了所有高速公路的高架桥,完善了桥梁法。

 

加州的建筑法就这样完善起来了。结果是这次美墨边境发生的强烈地震,其伤亡人数为零。

 

唐山大地震之后,中国开始实施建筑抗震规划,但直到 1998 3 月才版布《防震减灾法》和《建筑法》。汶川大地震学校建筑物大规模倒塌的事实表明,中国建筑法的执行是相当成问题的,尽管中国政府是最有钱的政府,政府却不能落实建筑法,哪怕是局限在中小学校舍上。四川省教育厅公布了对于汶川地震校舍倒塌调查的原因归结为:“一、地震超过了预计强度,学校校舍抗震难以抵御如此强烈的地震;二、灾情发生在上课期间,集体伤亡人数比较多;三、教室楼面负荷大,学生疏散时又集中在楼梯间,走廊、楼梯是建筑中比较薄弱的环节,所以造成了一定的损害;四、倒塌的相当多校舍建筑时间比较长,校舍陈旧落后;五、学校建筑在抗震方面本身就存在着设计方面的先天性缺陷”。这些结论再一次表明中国建筑法本身就有极大缺陷,而且还没有专门的学校建筑法。地震后笔者与很多华人一样捐款抗灾,但作为地质学家,我更希望看到中央和地方政府亡羊补牢,学习美国的抗震方法,提升和强化建筑法。但青海玉树的一次不大不小的地震告诉我们,政府在学校建筑上是没有吸取教训零作为的。

 

一个人如果在同一个错误上一犯再犯,他就是一个没有希望的人。同样,一个国家一个政府在同一个问题上不吸取教训一错再错,那就是没有希望的政府。地震尽管是天灾,但有效减轻地震灾难实在是政府的天职。政府要救灾,但国家更要立法和执法,更不要像四川省教育厅一样用种种理由去 逃避责任。

 

我期待中国也有学校 建筑法和医院建筑安全法。或者就叫温家宝学校建筑法,吴邦国高速公路桥梁法吧,让法律的提案人和法律一样流芳百世。

 

FYI: 199611月,在伦敦召开的 “地震预测框架评估”国际会议上,与会者达成一个广泛的共识:地震本质上是不可预测的,不仅现在没法预测,将来也没法预测!美国地质勘探局明确表示,他们不会预测地震,他们会通过帮助提高建筑物的安全性来长期减轻地震灾害,而不是通过试图实现短期预报来减轻地震灾害。

 

地震科普

 

震级是指地震的大小,是表征地震强弱的量度,是以地震仪测定的每次地震活动释放的能量多少来确定的。国际上通用里氏分级表.震级每相差 1.0级,能量相差大约30倍;每相差2.0级,能量相差约900.

 

地震烈度是指地震影响和破坏的程度。影响一地地震烈度的五要素:震级、震源深度、震中距、地质结构、建筑物。烈度在同一次地震中是因地而异的,它受着当地各种自然和人为条件的影响。对震级相同的地震来说,如果震源越浅,震中距越短,则烈度一般就越高。同样,当地的地质构造是否稳定,土壤结构是否坚实,房屋和其他构筑物是否坚固耐震,对于当地的烈度高或低有着直接的关系。

 

中国地震烈度表(简要)

7度;自行车、汽车上任由感觉,房屋轻度破坏-局部破坏、开裂,经小修或者不修可以继续使用;牌坊,烟囱损坏,地表出现裂缝及喷沙冒水;

8度;行走困难,房屋中等破坏-结构受损,需要修复才能使用;少数破坏路基塌方,地下管道破裂;树梢折断;

9度;行动的人摔倒,房屋严重破坏-结构严重破坏,局部倒塌修复困难;牌坊,烟囱等崩塌,铁轨弯曲;滑坡塌方常见;

10度;处于不稳状的人会摔出,有抛起感,房屋大多数倒塌;道路毁坏,山石大量崩塌,水面大浪扑岸;

11度;房屋普遍倒塌;路基堤岸大段崩毁,地表产生很大变化,大量山崩滑坡;

12度;地面剧烈变化,一切建筑物普遍毁坏,地形剧烈变化动植物遭毁灭。

 

汶川地震震级8.0,烈度在青川可达11-12度;但同等级别同等类型的地震如果发生在洛杉矶,即假设震级、震源深度、震中距、地质结构一样,地震的烈度可能为8-9度。道理很简单,建筑物的抗震能力不一样。

 

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