剖析5.12地震中的房屋倒塌
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角度：建筑设计、施工、规范、房屋现状
素材来源：新闻视频资料、成都及灾区实地踏勘、地震历史文献、
文字编写方式：网络文字汇编、个人专业知识解析和经验总结
目的：让更多的人明白生存现状，正确面对大自然，创建更加可靠的安居乐业环境，表达个人的行业观点和建议


一、关于地震的基本知识点
（一）名词解释： 
1、地震震级：  震级是表征地震强弱的量度,通常用字母M表示，它与地震所释放的能量有关。一个6级地震释放的能量相当于美国投掷在日本广岛的所具有的能量。震级每相差1.0级，能量相差大约32倍；每相差2.0级，能量相差约1000倍。也就是说，一个6级地震相当于32个5级地震，而1个7级地震则相当于1000个5级地震。目前世界上最大的地震的震级为8.9级。



2、地震烈度：   地震发生时，人们通常用地震烈度来描述地面遭到地震影响和破坏的程度，简称烈度。烈度大小是根据人的感觉，室内设施的反应，建筑物的破坏程度以及地面的破坏现象等综合评定的，它的单位是度。用来划分地震烈度标准的是地震烈度表。不少国家根据本国实际制定了地震烈度表。我国现行的《中国烈度表》，最低为一度，最高为12度。一度时人完全感觉不到；三度时少数静止中的人有感；四至五度睡觉的人会惊醒，悬挂物摇晃；六度时房屋损坏，墙体微细裂缝；七至八度破坏，地面裂缝；九至十度房屋倒塌，地面破坏严重；十一至十二度为毁灭性的破坏。


3、地震波： 震源及其附近，震动一开始都表现为冲击式的，然后形成规则的波，向四周传播出去，这种波称为地震波。地震波是一种弹性波，岩石中各质点有规则地震动并依次传导，然后各自回到原来静止的位置。质点从静止位置到波峰的高度或波谷的深度，叫振幅；从波峰到波谷的全部振动幅度叫双振幅；从波峰到波峰或从波谷到波谷之间的距离叫
波长；波前进一个波长的时间叫周期，地震波包括体波和面波，体波又分为纵波和横波。弹性体内质点振动方向与波的前进方向相同的叫纵波(也叫p波或压缩波)，它是引起地面颠簸的地震波，这种波在地壳中传播速度较快，每秒钟达5—6公里。弹性体内质点振动方向和波的前进方向互相垂直的叫横波(也叫s波或剪切波)，它是引起地面物体水平摆动的地震波。横波在地壳中传播速度较慢，每秒钟仅为3—4公里。地震静波传到地表，产生一种沿地球表面传播的波，很象平静的湖面上投石后产生的水波，这种波称为面波（也叫L波余生请多指教今日开播)，它的传播速度最慢。强烈地震发生时，首先是纵波到达地表，引起地面上下颠簸，接着横波到达，开始左右(或前后)摇摆。纵波和横波以不同角度与地面接触，加上面波的作用，使地表产生复杂的震动，造成各种破坏现象，出现山崩、地裂、喷沙、冒水、滑坡以及建筑物的倒塌、人畜伤亡等。



（二）历史回顾
百年来中国大地震
年初一祝福语
  1920年 海原地震
  1920年12月16日20时5分53秒，宁夏海原县发生震级为8.5级的强烈地震，震中烈度12度，震源深度17公里，死亡24万人，毁城四座，数十座县城遭受破坏。
  1927年 古浪地震
  1927年5月23日6时32分47秒，甘肃古浪发生震级为8级的强烈地震，震中烈度11度，震源深度12公里，死亡4万余人。
  1933年 叠溪地震
  1933年8月25日15时50分30秒，四川茂县叠溪镇发生震级为7.5级的大地震，震中烈度10度，叠溪镇被摧毁。
  1950年 察隅地震
  1950年8月15日22时9分34秒，西藏察隅县发生震级为8.5级的强烈地震，震中烈度12度，死亡近4000人。喜马拉雅山几十万平方公里大地面目全非，雅鲁藏布江被截成四段。
  1970年 通海地震
  1970年1月5日1时0分34秒，云南省通海县发生震级为7.7级的大地震，震中烈度为10度，震源深度为10公里，死亡15621人，伤残32431人。
  1976年 孤雁 电视剧唐山大地震
  1976年7月28日3时42分发生于河北唐山的地震，震级7.8级，震中烈度11度。同日18时43分，在距唐山40余千米的滦县又发生7.1级地震，震中烈度9度。唐山市区建筑物多数基本倒平或严重破坏，铁轨发生蛇形扭曲。242769人死亡，164851人受伤。

（三）中国的地质现状

  1、中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。1900年以来，中国死于地震的人数达55万之多，占全球地震死亡人数的团结就是力量 歌词53%；1949年以来，100多次破坏性地震袭击了五一小长假去哪玩22个省(自治区、直辖市)，其中涉及东部地区14个省份，造成27万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的54%，地震成灾面积达30多万平方公里，房屋倒塌达700万间。地震及其他自然灾害的严重性构成中国的基本国情之一。

2、我国的地震活动主要分布在五个地区的23条地震带上。这五个地区是：①中国省省省及其附近海域；②西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部；③西北地区，
主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓；④华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山一带、山东中部和渤海湾；⑤东南沿海的广东、福建等地。我国的中国省省省位于环太平洋地震带上，西藏、新疆、云南、四川、青海等省区位于喜马拉雅-地中海地震带上，其他省区处于相关的地震带上。中国地震带的分布是制定中国地震重点监视防御区的重要依据。
由此可见，我们生存的自然环境并不优越，只有尊重自然才能与地球和谐的共存。

二、从专业角度说明现行建筑设防现状

   1、我国建筑物设防标准是6度到9度（地震烈度），在9度设防的地区建筑物都不允许超过三层。

   2、此次发生地震的四川汶川等地，房屋抗震设防的标准是7度。房屋设防标准与地震等级不同，7度与震级相对应该是5级左右地震，新修订的汶川地震是8级，烈度达到11度，远远超出了房屋设防的标准。


   3、国家对各地设防标准的设置也是经过很多方面因素综合的，每提高一个设防标准，建筑的投资就要提高10%

   4、汶川、北川、都江堰、成都等城市抗震设防烈度为7度，本次地震的等级高达8.0级，如果按照抵抗8级地震的标准来设计，那么当地的设防标准就要达到11度，这一标准远远超过了国家设防标准。

    5、目前一般民用建筑的设计使用周期为50年。
   
从以上我们不难看出，由于过去的国家经济的状况制约
三、5.12地震房屋倒塌分析

（一）本次地震破坏力的方式

      1、在本次地震中，波及地区的成都市区民众都有相似的感受（在此细化为）：整个大地竖向猛烈跳动了3-4次后，停顿约半秒钟时间开始横向左右摇摆，起初摆动频率约1秒钟，后来逐步加强，30秒后达到约3次/秒并保持，约一分钟内有纵横两向震波以及反射回波合力产生旋转应力（复杂面波）而且频率极高，致使人脑由晕瞬间麻木，约2分钟开始绝望。（注：本人楼层亲身感受，当事地面在场人员口述看见建筑物有扭转现象，事后都江堰踏勘一建筑屋顶框架八角楼柱子扭断倾倒姿态）

     从地震的破坏力方式来讲，地震开始那几秒的竖向震动（纵波）是最具有破坏性质的，其对建筑物产生巨大的垂直冲击力并在地球引力作用下，高速高频地对建筑结构施加竖向N倍的荷载，而后产生的水平波（横波）又是大多数房屋倒塌的直接元凶，而地震旋转合力是造成房屋瓦解蹦离的杀手（面波）。有了速度就有了杀伤力，即便质量再小的物体。

     2、在震中临近地区，我们看到倒塌的建筑不是很多，特别是在汶川城区，但80%的建筑物虽然表面损伤不大，但其内部墙体结构破裂损伤却很厉害已经不能居住了（成都电视台有报道）。这说明在震中竖向纵波表现强烈频率高，而水平横波的波长超出了震中城市
范围的跨度，因此少了房屋倒塌的直接因素，从而也几乎失去了产生旋转合力的条件，留下了许多身负内伤的未倒建筑，许多的山体岩层脆断滑坡。然而震中正上方的映秀城却受到强烈地震纵波的毁灭打击。

     3、在震中地区空间直线距离40-60公里范围的城市，我们看到了大量的倒塌房屋，几乎是整个城市的毁灭，特别是处在地震带边缘的地方。他们主要是因受到震中水平主横波波峰的第一、二轮冲击，并夹杂不同波长的横波袭击，还有旋转合力的折磨，顷刻间，无论砖瓦结构还是木制结构，以至于砖混、框架结构都散了，都倒了。（如北川、绵竹、都江堰）
（二）本次地震倒塌及破坏的房屋种类

     1、倒塌的城镇统一建房：砖瓦结构平房（50-60年代甚至更早），早期砖木结构楼房（1976年前的建造），中期砖混结构的多层楼房（1976年后建造――-80年代中期有抗震构造标准），近期建造的砖混结构和部分大跨度框架预制楼板结构楼房（80年代初期—90年代初期）


     2、倒塌的乡村建筑：土木结构平瓦房（60-70年代甚至更早的房屋），农村单户自改造房屋（凭传统经验建筑，无建筑设计保障，80年代后期开始出现到90年代中期），农村小镇集中规划用地居民自建房屋（90年代中期开始出现，仍未有建筑设计保障），乡村小镇公用建筑，如学校、医院、事业单位部门用房普通砖木和砖混结构居多（有设计保障，但由于经济落后老房更新迟缓，至今延用70年代房屋较多）

     3、破损严重未倒建筑：80年代末期开始修建的部分砖混多层结构，90年代初修建的底框砖混结构，部分80年代中期修建的框架结构公用建筑

     4、结构轻伤但墙体破损严重的建筑：部分80年代中期开始修建的框架结构煤渣空心砖墙楼房，部分90年代修建的框架结构长条型多层建筑，部分2000年代后修建的框架结构加气砼砌块墙体多层建筑。

（三）房屋易破损部位分析
1、在地震区对未倒塌但成危房的建筑踏勘情况来看，无论何种结构的多层建筑，1-3楼遭受的破坏最为严重，特别是1-2楼的结构损伤巨大，4楼及以上情况好得多，这在2000年代后修建的房屋中表现特别明显。

2、房屋的山墙（两端）最先破损开裂，出现端墙脱（写到此处2005.5.25日青川6.4级突发）坠。

3、房屋长方向的外墙以及阳台挑梁，外走廊挡板倾覆。

4、建筑物楼梯间边墙及楼梯板平台梁。（本次地震中破损严重未倒塌建筑，无论框架还是砖混结构情况基本一样）

（三）倒塌房屋与基础形式

     1、本次地震中，在城市市区瓦解倒塌的房屋多为砖混结构楼房（多数为底层崩溃后倒
塌）；砖混结构房屋在70-80年代以刚性条形基础居多，78年前的砖混结构基本为素砼条基，基础埋深在1.5米左右，有的三层左右的楼房基础埋深在1米左右（砼条型基础无钢筋设置，只是砼厚度和宽度较“柔性条基”大，“柔性条基”内配有钢筋），部分建筑为打桩地基的条型基础。在小城镇砖混多层建筑以毛石基础为普遍.在灾区都江堰我们发现，同一排紧相连的几栋同高度同体量同时期修建的砖混结构居民楼，在中间有一栋倒塌了，其两侧的楼房只有不大的外伤，这样的倒塌让我们不仅质疑该栋楼的施工质量，更怀疑其地基处理和基础设置，当然对于浅基础楼房下的具体地质变化状况是最关键而复杂因素。

     2、框架结构房屋在灾区倒塌的也有一部分，多数为框架梁柱、预制板楼面结构，这些房屋多数为上部楼板脱落后打击下层并依次击破到底楼，崩溃后侧向挤柱梁，并在地震横波长时间作用下倒塌，但一楼的柱子和梁几乎还存在，这说明同样的抗震设防等级框架的底层比砖混结构底层结构要牢固，在地震的头10秒时间里（地震纵波破坏来临时）框架结构楼房留给了人们宝贵的逃生时机。要是我们灾区的学校和医院的框架楼房用的是全现浇楼板的话，能逃出来的孩子和大人们将多很多。框架结构的建筑基本都是采用柱下独立基础，有的独立基础下有预制桩打桩地基处理（费用高一些），90年代开始应用人工挖孔桩
连接独立柱基础，其基础持力和抗倾覆能力更强一些。

     3、在灾区未见深基础的框剪结构、筒剪结构小高层及高层建筑有蹦离倒塌现象，有外墙冰口，墙皮脱落现象。这种建筑多为带地下室的板式基础、筏式基础、箱型基础等，一般埋深都超过3米以上。

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