地震突显木结构房子的保护神角色 8月23日,午睡刚醒,忽然觉得房顶来回振动,哗哗作响,开始以为刮风了(这里常刮大风),没有引起多大注意。可是抬眼望望屋外,视力所及的大树小树,全都枝不动、叶不摇,静静地立在那里,没有大风吹拂的样子。这才意识到:地震了! 这时我比较镇定。一是没有听说这里有发生强烈地震的地质背景,也没有听到要发生强震的传闻;二是住的木头房子,建造质量比较好,抗震能力较普通砖石结构、砖混结构髙;三是已经晃荡一会了,没有继续增强的样子,即使房子有点破坏不会很大;四是也想到,一次地震就是几秒几十秒的时间,已经震开了,我们住在二楼,想跑也没有时间。1966年邢台地震一次较强的余震,人在地上站都站不稳,挪步很困难,想跑也跑不动。见机行事吧,发现不行了,钻到桌子底下躲一躲。 响声与晃动停止之后,一切归于平静。打开电脑一看,地震就发生在我们居住的弗州,震中离我们不是很远,震级5.9级;再查房屋倒塌、人员伤亡情况,除了华府国家大教堂有些破损之坏,好像没有其它坏消息。 记得在国内时,当地发生3点几级的有感地震,我跟着一些专家、技术人员到震中附近调查受灾情况,发现好些农家的房子掉砖掉瓦,墙体出现裂缝。1976年唐山7.8级地震,传到京津地区,烈度降了很多了,天津市宁河县、汉沽区、中心城区,总体房屋破损达到60%,全市死亡人数达24000余人;北京很多道路被毁,许多房屋倒塌……今次弗州5.9级地震,属较大的破坏性地震,离破坏性强烈的“强震”只差0.1级,居然能够房不倒,屋没塌,人员没伤亡,财产无损失,应该算个不大不小的奇迹吧。 出现这个奇迹的根源在于房子的结构与质量上:这里的民房与商、办楼都是设计比较合理、施工质量比较好的木结构,一些髙层、超过层的房子都是抗震能力很强的钢筋混凝土框架结构。本文仅简述前者--有关木结构房子抗震的一些问题。 古今中外的无数事实表明,经过科学设计与建造的木结构房子具有较强的抗震能力。 先看近些年国内一些强震的调查结果: 1976年,河唐山7.8级地震,震后现场考察表明,唐山市区砖石、砖混结构的建筑几乎毁坏殆尽,而附近农村的木结构房子损坏较轻,很多房子没有倒塌; 1996年3月,云南丽江7级地震,丽江的房子虽然都是向联合国科教文组织申报文化遗产的老房子,但由于都是木结构体系,设计建造时都已釆取了抗震措施,结果在强烈地震的破坏下能够做到墙倒柱不倒,最大限度地减少了人员伤亡与财产损失; 2008年汶川8.9级大地震,据现场考察的专家介绍,倒塌的大多是仿古建筑、仿洋建筑和豆腐渣工程,而真正的砖木结构古建筑、真正的现代建筑则经受住了大地震的考验。 此外,我国还有不少久经震害考验而屹立不倒的木结构古建筑,如著名的山西应县木塔,建于1056年,总髙67.31米,经过近千年的风雨侵蚀和多次地震考验,木塔下面几层的承重的木构件经多年的重压都已经变了型,但整个构架还是保持着原来的姿态;天津蓟县独东寺观音阁,建于辽代统和二年(公元984年)距今已过千年了,经历了多次地震,特别是1976年唐山大地震,它巍然不动,只有墙体有些裂缝。 下面是加拿大国家林产业技术研究院调研了过去40多年世界上主要地震中将近50万栋木结构建筑后公布了的数据: 地震 | 里氏震级 M | 预计受到 “强烈震动” 的木结构房屋数量(栋) | 总伤亡人数(人) | 木结构房屋中的伤亡人数(人) | 阿拉斯加1964 | 8.4 | - | 130 | <10 | 加利福尼亚圣费尔南多 1971 | 6.7 | 100,000 | 63 | 4 | 新西兰埃奇克姆 1987 | 6.3 | 7,000 | 0 | 0 | 魁北克萨格奈市 1988 | 5.7 | 10,000 | 0 | 0 | 加利福尼亚洛马普列塔 1989 | 7.1 | 50,000 | 66 | 0 | 洛杉矶北岭 1994 | 6.7 | 200,000 | 60 | 16+4* | 日本神户兵库县南部 1995 | 6.8 | 8,000** | 6,300 | 0** | 注:*山坡上基础被破坏导致房屋倒塌。 ** 与轻型木结构房屋(即2x4木结构)相关。 7次地震,总计死伤6600余人,因平台框架建筑损坏而丧生为34人,占总数不到0.5%。其中,1964年发生在美国阿拉斯加州威廉王子湾的大地震,是北美有史以来最强烈的地震之一(里氏8.4级)。尽管震级极高,死亡人数只有130人,其中122人死于地震引起的海啸;1994年美国加州北岭6.7级地震,地震区约有20万栋木结构建筑,破毁的只有20栋,占万分之一;日本神户6.8级地震,死伤8000人中,无一发生在木结构房子中,那里的房子都是轻型木结构房屋。 人们更会对几个月前日本宫城的8.9级特大地震中木结构房子超强的整体性能记忆犹新。不仅许多房子在震魔淫威中仍旧傲然屹立,而且还有很多房子被汹涌的海啸卷进大海后仍然完好无损 ,让我们再一次见识了木结构房屋优越的抗震能力。 在人们的印象中,木头房子是很不坚实的。有一个家喻户晓的三个小猪盖房子的故事,老二盖的就是木头房子,大灰狼憋口气一吹,房子倒了……如此弱不经“气”的房子,怎么在抵抗破坏力高过成千上万颗原子弹威力的地震摧残呢? 人类几千年来的历史经验与现代先进的科学实验研究显示,构成地震破坏力的因素相当复杂,而木材复杂的内部结构也会导致其物理力学性能的多变,科学合理地利用木材性能中有利于抗震的一面,是提髙木结构房屋抗震性能的前提;大多数木框架房屋出色的抗震性能,更是建立在木结构建筑体系的几个特性之上的:(1)典型的木框架房屋其面板和饰面钉接在大量木搁栅、墙骨柱之上,从而为地震力提供了附加的传力路径,一旦某一连接点超载,其超载部分的荷载可由相邻的连接点分担;(2)木材具有较高的强重比,因而木结构一般比其它类型的结构重量轻;(3)木框架体系采用钉接节点,因而使结构体系有很好的柔性,因此能够在地震中吸收和耗散能量;(4) 经工程设计建造的木框架建筑,其结构用面板与墙柱、搁栅共同构成剪力墙和楼盖横隔,组成了有效的抗侧向力的建筑组件。此外,木框架建筑本身也在不断演变,新型的木基建筑材料的引入,科学研究所带来的更好的细部设计,以及从过去地震中吸 取的经验教训,都为建造更优质的房屋提供了保证。我国知名建筑学家、同济大学教授阮仪三,也有一段我国古建筑抗震特点的论述,摘录于下:木材是建筑材料中较为轻巧的,木材也富有弹性,又便于加工。用木材做成的柱、梁、屋架的构架结合,都是在木材本身上开挖槽孔,做出榫头,用卯榫相互连接,这种连接是柔性而不是刚性的,就好比人体关节运动原理一样,极有利于防震抗压。一些大型建筑,柱顶上支撑着一个大屋顶,而这些屋顶的支点都是落在一个个斗拱上,这些 斗拱也是用一块块木头做成特殊的构件,巧妙的搭接在一起,托住了巨大厚重的屋顶。发生地震时,这些木构架的柱子和梁架,柱头的斗拱就充分发挥出柔性的作用,可以减弱或抵抗地震的震波。古代传下来的谚语说:墙倒柱不倒,房塌屋不塌。就是科学地说明了这些道理。地震发生时,不会压死人。 通过地震震害调查,也发现了若干木框架房屋存在的抗震的薄弱环节,如:有的房子建立在软弱底层之上;门窗和车库门等大面积开孔会使墙体面积过小, 不足以抵御地震形成的侧向力;基础与木结构的连接上,有些旧房在建造时没有使用锚栓将木框架结构与基础连接在一起,在地震中这些房屋可能会从基础上滑落;一些房子的无支撑的矮墙削弱了房子的抗震性能; 无筋砌体烟囱在地震中极易毁坏,烟囱坍塌又可能殃及烟囱以下的屋顶和墙体;此外,地震时,室内未固定的家具的倾倒,滑动或滚动的物件会来回冲撞,遮篷和幕墙(如墙砖)会落下而伤及路人,燃气灶及热水器也很容易翻倒或移位,造成煤气泄露,并且可能引起爆炸。 地震是迄今为止人类遭遇的最大的难于预测也很难预防的自然灾害,绝大多数的人员伤亡都发生在房子里。无数血的教训告诉我们,在木材资源比较丰富、经济技术条件又较好的地区,大力建造木结构及其他木基轻质结构房子,提高建筑物的抗震能力,是预防地震灾害一项方便而又经济可靠的措施。但愿有可能发生地震灾害的地区,大家都能受到木结构房子等各种抗震能力优异的房子的护佑,人人平安,万世平安。 |