重视建筑场地及选择.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除重视建筑场地的选择 提高城乡整体抗震性能中国地震局兰州地震研究所 研究员 孙崇绍 甘肃省是地震多发地区，历次大震造成了严重的人员伤亡和经济损失。去年汶川特大地震所带来的惨痛灾害使我们记忆犹新。震后居民点的重建，特别是随着近年来我省经济的发展，大规模的经济建设使得城镇规模迅速扩大，都是摆在我们面前的重大任务。历次震害在为我们带来巨大损失的同时，也为我们提供了宝贵的经验，其中主要的就是建筑场地的选择。 建筑物所处的场地条件对震害的影响已为历次大震的经验所证实。汶川大震给我省的陇南、甘南等市（区）造成了严重的灾害，也充分显示出了场地条件的影响。2008年6月8日，经温家宝总理签署的中华人民共和国第526号令汶川地震灾后恢复重建条例中明确指出：“地震灾后调查评估获得的地质、勘察、测绘、水文、环境等基础资料，应当作为编制地震灾后恢复重建规划的依据”（第二十八条）。条文中指出的地质、水文等基础资料，都属于场地条件的范畴。 我省地域广大，自西向东纵横驰骋一千八百余公里，穿越河西走廊、祁连山区、西秦岭及陇南诸山，跨越内陆、黄河、长江三大流域，场地极其复杂，即使位于同一地形地貌单元内，也往往因场地条件的多变，使得震害有较大的差异。当前，除了灾区的重建之外，我国正在朝小康的道路上逐步迈进，群众在走向富裕的同时，新建漂亮的房屋已成为切实的行动，在居住条件逐步改善的大形势下，提高城乡抗震减灾能力，建筑场地的选择是重要的前提。 一 场地对地震动参数的影响 历次大震都说明了场地条件对地震动的特性有很大的影响：一是对地震动的放大效应，二是频谱成分的改变。影响的因素有场地土的厚度、性质以及局部的地形条件。自20世纪40年代以来，有了强震记录仪，对这一问题的说明就从经验的范畴走向了用强震记录数据的分析研究。首先，较软的场地土有较大的放大效应，反映到震害的分布上就是较软场地上的建筑物震害偏重，这是多次大震所证明的事实。现将去年5月12日的汶川大震时，设在兰州市区的一些强震仪记录的部分数据列于表1，将水平向峰值加速度的虚拟矢量与场地土厚度的关系绘于图1，可以在一定程度上说明这一问题。表 2008.5.12汶川地震时兰州市各地的强震记录（闵祥仪、周民都提供）强震台位置所在地貌单元场地土厚度（m）2008.5.12汶川地震时的记录峰值cm/s/s等效剪切波速Vse（m/s）EWNSUD水平向矢量博物馆T2后缘4.0-7.266-6.5254.2679.766487.8崔家崖漫滩10.07.25215.774-14.66317.361286.5儿童公园T111.0*17.28417.2559.81124.402245.4*雁滩高漫滩16.0-4.6827.902-7.5489.185216.8刘家堡T214.016.920-15.486-8.46822.937281.0西固T220.020.14112.997-8.53623.970257.1地震局T116.0-11.582-17.933-21.14321.384295.2观象台T222.014.83510.2186.98418.013207.4什川高漫滩16.02.19.83.010.022249.8河口T43021.720.67.329.920234.2西果园黄土塬？3022.916.512.328.225167.1和平黄土塬？5041.172-44.159-24.78260.375221.2* 汶川地震发生时，儿童公园台已迁至相距不远的盆景园内，场地土层的数据与表中所载略异由表可以看到，场地土的厚度由地震博物馆的不足4m至和平乡的50m以上，地震动的峰值加速度（虚拟矢量）由10cm/s/s增加至60cm/s/s，增大了6倍，兰州市各地的震中距都在五百余公里范围内，相差不过10km左右，可以排除震中距的差别影响，地震动强度的差别主要是由于场地土厚度的差别而造成的。当然其中除了场地土厚度的影响而外还有地形的影响，这点下面还要提到。频谱成分的影响直观上往往不易察觉，但是对建筑物的破坏能起到重要的作用。总的趋势是软土地基上地震动的长周期分量增多。兰州市内两个场地加速度反应谱对比，其中东大坪场地，该场地位于黄河南岸的IV级阶地之上，土层（黄土状粉土）的厚度达48m；东方红广场东口的场地，位于黄河南岸的I级阶地之上，场地土的厚度仅8m。不同的线条是输入了不同的地震动时程计算得到的。由此图可见，两个场地的反应谱差别很大，输入的地震动尽管有差别，但场地的特性在反应谱上的差别更为明显：东大坪场地土层厚，场地软，反应谱的“拐点”周期比广场东口要长得多。可见，软场地对长周期建筑物（高大建筑物）抗震稳定性不利。除场地土厚度的影响而外，地形对地震动特性的影响也是不可忽视的。我国多次中强以上地震的经验表明，孤突地形（特别是软岩构成的孤突地形）对地震动有放大作用。表1中的和平台就建在斜坡的上方，坡高在30m左右，局部地形有放大作用。因此该台记录到的地震动强度大可以说是场地土的厚度与局部地形的双重影响。5.12大震时，我省陇南山区地形的影响特别明显，建在斜坡高处或靠近陡岸边缘处的村落，其震害远比相邻平地上村落的震害严重。我国现行的建筑抗震设计规范中严格规定了地形对地振动强度的放大作用，我省在汶川大震后制定的甘肃省陇南、甘南灾区震后恢复重建建筑抗震技术规程对地形的放大作用也有明确的规定。二 场地条件对地震地质灾害的影响地震地质灾害主要指地震引起的崩塌、滑坡、滚石、砂土液化、泥石流以及活动断层的错动等危及建筑物安全的不良地震地质现象，这些现象严重影响着建筑物以致整个居民点的安全，强烈的地震所引起的滑坡足以埋掉整个的村落，造成灭顶之灾。如1920年海原地震时，我省静宁县界石舖以东突然发生巨大的滑坡，将孙家村整个埋掉，几百口人无一逃脱，惨绝人寰。汶川大震时北川县城就因滑坡造成严重的震害，很多房屋不是地震直接振倒的，而是山体滑坡或崩塌下来的土体掩埋的。在我省，地震地质灾害可能发生在下列地段：1 黄土地区山坡上的洼地、凹槽，坡积土层厚度较大，疏松，湿度较大的地段，受震时易发生下滑，滑动体的大小与堆积层的厚度及规模有关。2 黄土地区坡下临河的凹岸地段，凹岸是河流测向侵蚀的地段。由于河流的冲刷，坡下的支撑逐渐减弱，遇到地震时极有可能下滑，如武山磐安镇对面的山坡就属于这种地段，1718年通渭大地震时发生了宽达数百米巨大的滑坡，滑坡的上缘直逼山脊，酿成了极大的灾害，滑坡的面貌至今仍清晰可见。3 山坡较陡，特别是坡下有人为活动，挖方造地进行建筑的地段，这种地段不但上方土体不稳，坡下更是滑动受害的地段，对于这种地段除了躲避而外，更重要的是不宜贪图方便，随意在山坡前沿挖方造地，须经当地主管部门的许可并征得坡上居民的同意后，方可动工。4 基岩山区应特别注意岩体裂隙的发育情况。当山坡上岩体破碎、有倾向坡外的裂隙、且裂隙的倾角小于坡脚时，山体的稳定性最差，地震时易沿着这组裂隙下滑，汶川地震时，很多滑塌发生在这种地段。5 砂土液化多发生在地下水位较浅、地表以下20m以内有饱水粉细砂的地段，鉴定砂土液化应按规范的要求，由专业人员进行。6 活动断层属于危险地段，断层在发震时错动的力量是目前的工程措施所不能抵御的，因此，仅靠提高建筑物的强度不能抗御这种灾害。经验证明，危险限于发震断层，非发震断层在地震时不参与错动，不造成地基错动的灾害。至于哪条断层属于活动断层，则要听从专业人员的意见，因此，在居民点或城镇选址或扩建时，事先对场地要做科学的选择。7 泥石流大多发生在震后，一种情况是地震时将山坡上的土层震酥，遇到大雨，雨水携带着山坡上的固体物质下泻，形成泥石流；另一种情况是地震在河流或冲沟的上游形成了堰塞湖，而后由于某种原因引起了堰塞湖的溃坝，湖中的积水奔腾而下形成泥石流，后一种情况尤其严重。以上所列举的是地震地质灾害的类型。但是地震地质灾害的规模不等，较小的灾害用现有的工程措施可以抵御，这种地段属于抗震不利场地；较大的灾害现有的工程措施所难以抗拒，这种地段属于抗震危险场地；而抗震性能良好、基本上不发生地震地质灾害的地段称为有利场。平坦、开阔，土质密实，地下水位较深的中硬土地段属于这类场地，如稳定的基岩场地、戈壁滩、坚硬的细土平原、平坦的河谷地段等都属于抗震有利场地，这是首选的建筑场地。三 选择建筑场地应注意的事项在选择场地时，首先应选择抗震有利地段；对存有一定问题的抗震不利地段，应设法避开或采取相应的工程措施予以克服；应避开危险场地，不在这种场地上布置建筑物。在我省，选择建筑场地时应注意以下几种情况：1 我省内有大片的地段属于抗震有利场地，如地形平坦、地下水位较深、场地土较硬的地段，条件允许时这应是首选地段。2 不良的场地土、软弱土，如饱水淤泥质土，未经夯实的人工填土，新近的冲积、淤积土层；易液化土：饱水粉细砂，粉质土等；不均匀土，如故河道，半挖半填等地段。这种地段在遭到大地震时，常由于地基的破坏而引起或加重整个建筑物的破坏，这样的破坏我们称之为“地基失效”，当不得已需在此类地段修建建筑物时，光靠提高其结构强度不能奏效的，抗御的方法是对地基的处理。3 不利的地形，如条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质陡坡，河岸或边坡的边缘等地段。这种地段震害加重的原因多是局部地形对地震动的放大作用。对坡上的建筑物，抗御的方法是提高地震影响系数。建筑抗震设计规范中对于地形的放大作用有明确的规定，甘肃省陇南、甘南灾区震后恢复重建建筑抗震技术规程中也规定：当地形比高超过30m时，水平地震影响系数应作增大调整，以抗御地形对地震动放大的影响。4 不利的地形除放大作用外，在地震时产生的小规模滑坡属于抗震不利地段，可作为建筑场地，但要采取工程防护措施，当然也可以避绕，躲开这种不利地段。大规模的滑坡发生地段属于抗震危险地段，不宜选为建筑场地。5 有些断层尽管属于非发震断层，但是其断裂带宽度很大、岩体破碎。对这样的断层带应当做不利的场地土来处理，尤其应避免不使建筑物跨在断层之上，或一半坐落在断层旁边的岩石上，一半坐落在断层带上。多年以来，省局在场地性能研究、建筑场地的选择方面进行了大量深入的工作，自上世纪80年代以来，省局在兰州、西安、天水、宝鸡、西宁、张掖等大中城市进行了地震小区划。在各地小区划中，采用多指标综合的方法，对城区的构造、地形、场地土等与场地有关的因素均作了详细的研究。研究成果对西北地区的城镇规划、场地选择、抗震设防等起到了积极的作用。如在我国地方标准兰州市建筑抗震设计规程（试行）中，就采用了省局的地震小区划中对场地类型、地震动参数的详细划分以及对黄土地震灾害的多年的研究成果。特别是去年汶川大震后，在省建设厅