抗震建筑是減少地震損失最直接有效的方法

周昌賢

[摘要]對于這次四川大地震的體會，這次地震我們單位受到國家地震局的委托去現場做調研，在分析總總原因之后，還是覺得應該在源頭做功夫，就是建筑抗震問題。

[關鍵詞]四川地震抗震建筑

中國分類號：TU5文獻標識碼：A文章編號：1671-7597(2009)0610107-01

一、前言

這次四川汶川5.12地震后，我們廈門地震勘測研究中心，受到國家地震局的委托，對四川的地震進行了災后評估，得出結論，還是要在源頭上做好建筑物的抗震要求，才能確保人們群眾的安全。

相較于其它科學或天然災害，人類對地震的了解相對而言比較欠缺，總要在一次一次的地震災害中汲取教訓學習經驗。整個中國社會與人民在這次的汶川地震付出了極大的代價。在緊急救災工作告一段落之后，相關單位必定會進行全面的勘災，而國際上的地震研究社群也必定投入一定的關注，從科學的角度去探討震害的原因并提出對策建議，其目的除了留下紀錄外，最重要的還是要從中取得經驗。因此，觀察地震災害所呈現的現象，從科學與社會經濟發展過程等層面，綜整出可能的致災原因與防范之道，探討在災后重建與城市化的過程中如何去建設抗震的建筑，在源頭上防患于未然，做好準備面對下一個大地震，才不會讓這次震災慘痛的代價自費。從全球的重大地震災害調查中可以發現，95％以上的人命傷亡都是因為建筑物受損或倒塌所引致的。一些國際上造成重大傷亡的地震災害都呈現出類似的現象，除了地震規模(震級)大外，主要還是因為大量沒有經過良好抗震工程設計與施工的房屋倒塌。而且這些房屋經常是完全倒塌成一堆石塊廢墟，將人活埋；這樣的場景在1999年8月17日土耳其的伊茲米特(Izmit)地震、2001年1月26日印度的布吉(BHUJ)地震、2005年10月8日巴基坦的克什米爾(Kashmir)地震以及此次的汶川地震等死亡人數超過2萬人的災害地震中都極為類似。因此，探討建筑物于地震中受損倒塌的原因，并加以防范，從工程上建造經得起強震的抗震建筑是減少地震災害最直接、最有效的方法。

然而，不是符合抗震標準的房子就不會被震倒。假如建筑物遭受極端地震的襲擊，超過其抗震標準，那么建筑物還是可能嚴重受損或倒塌的。以這次汶川地震的規模來推算，在龍門山斷層附近距離斷層線20公里范圍內的地震動強度可能高達0.3g以上(地震烈度8度以上)，約相當于中國抗震規范烈度9度的設防地震水平，但實際耐震設計的標準只有7度(成都)左右。換言之，建筑物只有7度的耐震能力(符合抗震標準)，卻遭受了9度以上的地震襲擊。有些城市雖然距離龍門山斷層較遠，理論上震波會隨距離而衰減，但可能是因為地質較松軟，而在當地發生震波放大的效應(地盤效應)，這也會使地震烈度超過抗震標準而成為重災區。因此對地震與活動斷層的充分研究也極為重要。

二、慎防“四不、一沒有”

從全球重大地震災害調查的結果我們綜合得出了一個結論，所有的地震災難都是因為“四不、一沒有”造成的，簡單的說，“四不”就是建筑物的抗震設防標準不足、設計不當、施工不良和使用維護不善，而“一沒有”就是沒有防災意識。總的來說，房子被震垮，通常是前述幾個因素交互影響的結果。若有兩個以上因素同時存在，房子被震垮的可能性就大大提高，災難也會產生。

以下我們就從全球的重大地震及此次汶川地震的經驗，分別就“四不、一沒有”來逐項探討災害的原因與防范之道。

(一)抗震設防標準不足

這是指地震所引起的地震動烈度太大超過預期的標準。建筑物的抗震設防標準是經過科學統計分析而計算出的各地的地震危害程度，并綜合考慮經濟與風險等因素而決定的。在極端情況的大規模地震下，實際地震烈度還是有可能超過設防標準的以1999年臺灣地區“9·21”集集地震為例，集集地震是因為車籠埔斷層(逆沖斷層)活動而造成，在當時因為對車籠埔斷層的調查研究還不夠充分，以致低估了它的地震危害程度；因此，耐震設計規范只將車籠埔斷層附近區域的設計地震定為0.23g(約相當于中國烈度標準的8度)，但災區實際的地震動超過0.4g(相當于中國烈度標準的9度)，因而在車籠埔斷層附近區域造成了相當大的災害。此次汶川地震也有許多類似的地方，同樣是逆沖斷層龍門山斷層活動引起，在災區附近的實際地震動烈度遠大于抗震設防標準烈度，而導致嚴重的災害。這樣的情況是世界各國都普遍存在的問題，必須加強活動斷層的調查研究與地震危害評價，這需要政府與負責單位投入更大的經費與人力。

(二)設計不當

地震中倒塌的房子如果不符鋼筋水泥建造的基本要求，鋼筋嚴重缺乏，沒有達到鋼筋量的最低要求，水泥強度有問題，嚴格來說，這些都不能稱為鋼筋水泥建造的房子，它的抗震能力比磚石造的房子好不了多少，地震倒塌時瞬間變成巨大的石塊堆將人活埋，這是造成慘重傷亡的主因。這些建筑可能設計不當或者根本未經專業(抗震)設計。建筑物的設計必須依據抗震設計規范的規定，配合學理的分析驗算來決定柱、梁及墻等主要抗震構材的尺寸與配筋，并且需符合詳細的耐震設計與施工細節標準；這樣的房子縱使遭遇超過設防標準的地震而破壞，也不至于發生完全坍塌成石堆的現象，人命的傷亡還是可以得到相當降低的。

(三)施工不良

設計只是提出一些設計圖說，此一階段可以說是紙上談兵，建筑物必須經過施工才能真正的實體呈現。一個精良的設計若施工不良一樣會造成災難，尤其是鋼筋水泥建造的房屋，除了鋼筋與水泥的強度需要符合標準外，還有許多施工細節必須切實遵守，諸如鋼筋擺放的數量、位置、搭接位置、彎鉤角度與箍筋間距等都對抗震能力有決定性之影響。這在全球的震災調查結果與試驗研究中是一再被確認的。

(四)使用維護不善

建筑物在設計時都是根據原定的使用條件(用途)加以分析設計，若用途變更也可能導致載重變化而影響其抗震能力。更常見的是在房屋建造后，因為某些使用上的需要就直接敲除墻，甚至連柱子都敲除。有時為了增加使用空間而在屋頂增建。以上這些作為若未經詳細的工程分析并做必要之加固，都會導致房屋抗震能力嚴重下降，而在強震中受到嚴重威脅。

(五)沒有防災意識

地震災害的某些特征和其它的天然災害不同，使得無論是政府官員還是民眾都容易缺乏地震防災意識。拿臺風造成的洪災和地震這兩種天然災害來比較：臺灣地區洪災的規模雖然較小，但幾乎每年都會發生，且可以有幾天到幾小時的預警，人們比較容易有警惕；反觀地震災害雖然損失往往十分慘重，卻數十年才發生一次，且通常沒有預警，人們容易遺忘。1976年的唐山地震造成24萬余人死亡，可能因已經過了30年而逐漸被淡忘。這里要特別強調的是，所有倒塌的房屋都有抗震能力不足的問題，但抗震能力不足卻不一定是設計不當或施工不良(經常被歸類為偷工減料)

的問題。二三十年前建造的房子會經不起地震是由許多社會經濟發展過程與工程知識上的原因導致的，幾乎所有的國家都有相同問題。在早期因為社會經濟條件較匱乏，許多房屋的建造必定能省則省，安全考慮變成次要因素：加上當時的工程知識不像現在這么清楚、普及，許多抗震設計規范本身就不夠完備，沒有完全落實于建設中。這些都是早期建造的房子在地震中倒塌的重要原因，不一定是偷工減料。

隨著社會經濟的發展，我們的社會應該越來越重視防災工作，如果有防災意識的話，那些早期建造、抗震不足的房子就應該進行加固工程，地震的傷亡必定也會大大地降低。

三、幾點建議

在1999年臺灣地區“9·21”集集地震之后，除災后重建工作之外，臺灣地區也推動了一連串和地震防災有關的工作，包括；(1)加強活動斷層地震活動的調查研究；(2)對公有建筑(警政廳舍、醫療院所、學校建筑等)進行全面耐震能力調查、評估，并逐年進行加固工程；(3)強化地區防災規劃及防災教育等。基于前面的探討，我們對社會在隨著國家經濟發展而日益都市化的過程中，在地震防災工作的問題上提幾點建議：

1、加強活動斷層的調查研究與地震危害評價。此次汶川地震發生在全國地震烈度劃分為7度的地區，顯示此地震是出乎科學界與工程界意料之外的。同時也顯示都市地區(附近)活動斷層調查與地震危害評價的工作必須再加強，這是一個十分困難的工作，必須大量的經費與人力投入。如此，才能夠更合理地評定地震危害的烈度，研擬建筑的抗震標準，使房屋可以有充分的抗震能力。

2、落實抗震設計與施工。中國有先進的抗震設計規范，就可以有效提升整個都市、整個社會的抗震能力。執行上可以考慮在設計階段增加一道獨立審查的關卡，除了可以讓設計者更加謹慎地進行設計，更可以在審查時發現問題或做出更好的設計。在施工階段則增加一個專業監造的程序，可以確實提升施工質量。

3、推動抗震不足結構的加固工作。落實抗震設計與施工可以確保新建的房屋有充分的抗震能力，但既有的房屋也有抗震能力不足的問題要解決，此一問題的解決也是相當困難。可以由公有建筑、醫院和學校等和緊急救災與避難相關或者是特重生命安全的建筑做起。

4、提升全民防災意識。由于地震災害尚無法預警又容易被民眾淡忘，可以藉由重大震災的紀念日、博物(紀念)館或其它國際的震災來提醒民眾，并進行地震防災倡導，以提升全民防災意識。媒體藉由國際重大地震災害報導引起民眾注意的機會，經常做地震防災的專題報道，將地震防災及地震工程的知識普及化，例如緊急避難、鋼筋正確的搭接及箍筋的綁扎細節等知識透過傳播，進行大眾防災教育，讓民眾也具備基本的工程知識。中國近百年的地震災害記錄表明，地震導致超過65萬人死亡，這顯示中國是一個遭受地震威脅十分嚴重的國家，因此，必須嚴肅面對、檢討地震防災工作。從各級政府、科學界、工程界與民眾共同努力于抗震工作，才能降低地震災害的威脅與損失。