根据土耳其当地时间9日的航拍画面显示,土耳其南部和东部受影响较严重的省份有大量建筑倒塌,城市损毁严重。
土耳其地震中建筑损毁惨烈,这让建筑抗震再次受到关注。为何此次土耳其地震中房屋垮塌严重?建筑抗震如何防患于未然?南方日报、南方+记者邀请了建筑抗震领域的专家带来解读。
为何土耳其房屋垮塌如此严重
根据卫星照片,土耳其南部卡赫拉曼马拉什省的蒂尔克奥卢,很多建筑物已经化为废墟;靠近震中的土耳其加济安泰普省的伊斯拉希耶受损严重,多幢建筑倒塌,大量的碎片散落在地面……
土耳其南部卡赫拉曼马拉什省蒂尔克奥卢地震前后卫星对比图
这次地震为何会对建筑物造成如此剧烈的破坏?
中国地震局工程力学研究所研究员聂桂波解释,地震作用下影响建筑物破坏程度的因素有很多,首先与地震作用本身有关,地震震级越大,震中距越小,震源深度越浅,建筑物的破坏越重。
根据中国地震台网正式测定,02月06日09时17分在土耳其发生了7.8级地震,震源深度20千米,当天下午又发生了一次震级为7.8级的地震。除了有几十次余震以外,在地震发生后10个小时内还有多次强震,形成了震群型地震。
同济大学土木工程学院结构防灾减灾工程系研究员贾良玖告诉记者,地震发生时,地震释放的巨大能量会引起建筑结构的振动,导致建筑结构产生振动加速度和位移。而且结构相当于一个放大器,地面输入到结构的加速度和位移通常会被结构继续放大。这次土耳其地震是浅源地震,震中离地面的建筑物很近,它输入到结构的能量很大,就会造成比较大的破坏。
除此以外,建筑物的破坏程度也与地震所在位置建筑的抗震设防烈度有关。“显著超出本地设防烈度的地震造成的建筑物破坏会愈加严重,特别是目前世界各国仍存在着大量未经抗震设计和未采用抗震构造措施的房屋,这些房屋在地震作用下都是非常脆弱的。”聂桂波说。
“根据清华大学陆新征教授团队提供的初步分析数据,这次土耳其地震引发的结构水平地震力已远高于我们国家的最高设防标准了。”贾良玖说。
贾良玖表示,按照设防目标建造的建筑,在95%以上的地震荷载下可能都是安全的,但剩下的那5%来的时候,可能就扛不住了。
“这种极端情况叫超罕遇地震,又有学者称之为巨震,也逐渐引起一些学者的关注:在巨震情况下我们怎么办?”贾良玖说。
应对巨震,建筑抗震还需要做哪些努力
我国目前规范抗震设防的基本思想和原则是“三个水准”,简单说就是“小震不坏、中震可修、大震不倒”,其中“大震不倒”就是针对罕遇大地震的要求。
“基于我国抗震设计规范设计建造的建筑,基本上能够保证‘三水准二阶段的设计目标’,当遭遇高于本地区的基本设防烈度预估的罕遇地震时,大部分建筑物可以保证不发生倒塌,保持建筑的完整性,确保位于建筑内部的人员有足够的逃生通道和逃生空间,最大限度减轻人员伤亡。”聂桂波说。
我国第一栋橡胶支座隔震房屋汕头澄海隔震住宅楼,在1994年台湾海峡地震中安然无恙,内部居民毫无震感
贾良玖认为,作为结构工程师在进行概念设计时,需要考虑高于国家规范要求的荷载情况。“即使国家规范里面没有要求那么大的荷载,但是在超过设计荷载的时候,要尽量做到即使结构坏了,但建筑也不会倒,这叫防倒塌设计。还有韧性设计,变形大一点,但是不要倒。最好修复成本也不要太高,地震后还能维持建筑的正常使用功能。现在已有相关技术。”
“采用相关减隔震技术后,通常还是会增加一些造价,但抗震性能可能会得到较大幅度的提升。”贾良玖说。
做好抗震,并不仅仅是科学家和工程师能够完成的任务。
贾良玖提到,抗震除了工程师设计以外,还需要整个产业链来保证,从设计、建造到维护都很重要,有一个环节没做好,地震来的时候都无法起到预期效果。
“以减隔震建筑的维护为例,如果隔震结构的隔震装置被卡住了,或者是减隔震产品锈掉了或者漏油了,那就起不到预期的作用了,有时候反而会导致更严重的破坏。因此,减隔震产品的制造质量以及合理的构造设计和维护也非常重要。”贾良玖说。
抗震设防永远在路上
“我们至今还是不能准确把握某个地区的地震发生概率及其设防烈度等级。”贾良玖说。
“地震是随机的,我们国家的规范是根据成千上万条地震波的记录,分析之后得到的一些平均效应。但现有的统计数据还是非常有限的,一方面人类的寿命相对于地震周期来说还是很短的,另一方面现代地震记录仪的发明至今也只有近百年的历史。”贾良玖说,“所以说抗震设防永远在路上。”
聂桂波指出,我国建筑目前仍以传统的抗震技术为主,主要是通过提高结构的刚度和材料的强度来满足结构地震下的安全性要求,这种设计思想基本上能够保证结构在常规地震作用下的安全,但面对诸如汶川地震一类的特大地震时则存在着一定的挑战,从本次的土耳其地震也能看到这种抗震设计存在着显著的局限性。
“此外,这种设计思想过分强调结构刚度和材料强度无疑会极大增加建造成本。”聂桂波说,“而减隔震技术可以有效减轻地震作用下结构的损伤和响应,显著提高结构的抗震能力及防灾性能,有效保护非结构构件和室内设施地震下的安全,因此受到了越来越多的关注和重视,在我国取得了越来越多的应用。”
隔震体系与传统抗震体系对比
聂桂波提到,云南、四川、甘肃、海南、山西等十多个省市政府相继出台鼓励建筑减隔震技术应用的文件,减隔震技术在这些地区逐步得到应用。此外,政策推动力度加大成为推动建筑减隔震行业发展的有利因素。
“目前我国已经建成的减隔震建筑在1万栋左右,随着经济持续发展和人民对建筑安全的高度关注,减隔震技术将应用得越来越广泛。”聂桂波说。
【记者】段江含 吴彬彬