破壞性地震建筑物應急評估方法及對策研究

周美麗 侯 煒

(1.廈門工學院 福建廈門 361021； 2.華僑大學 福建廈門 361021)

0 引言

破壞性地震是嚴重威脅人類安全、恐怖的自然災害，會造成一定的人員傷亡和建筑物破壞，嚴重時更會造成不可估量的經濟和社會損失。城市由于建筑密集，人口集中，經濟發達，地震災害給城市帶來的生命安全和經濟損失威脅更為嚴重。地震實踐表明，地震中造成人員傷亡的主要原因有：

(1)房屋建筑的破壞和倒塌；

(2)地震作用引起的其他次生災害，如地裂、山崩、海嘯及水災、火災、瘟疫等交叉環境；

(3)社會環境的影響，如饑餓、社會動亂及恐慌引起的突發疾病等[1]。其中，房屋建筑的破壞和倒塌引起的人員傷亡、財產損失更為普遍和嚴重。

建筑震害造成的人員傷亡主要表現為：

(1)建筑倒塌過程中屋蓋、樓板、墻體等構件將人員砸、壓、埋導致傷亡；

(2)重返房內或逃生過程中非結構構件(填充墻、玻璃、天花板、屋檐等)以及建筑內部設施(書架、懸掛物、裝飾物、立柜等)墜落或傾倒造成的傷亡。

破壞性地震發生后，受災地區政府通常要根據地震強度和震害規模(死亡人數和經濟損失等)啟動相應等級的應急預案。應急期內，除了搶險救災、醫療救治以及向災區人民提供生存必需的衣食外，還需安置受災群眾，對受災房屋進行應急評估。中華人民共和國建設部令第148號《房屋建筑工程抗震設防管理規定》[2]第十七條規定：“破壞性地震發生后，當地人民政府建設主管部門應當組織對受損房屋建筑工程抗震性能的應急評估，并提出恢復重建方案”。《國家地震應急預案》[3]和各級地震應急預案也做出了對建構筑物和基礎設施破壞程度、環境影響程度等開展災害損失評估的規定，需要開展破壞性地震建筑物應急評估工作。震后建筑物的應急評估是城市地震應急預案的重要組成部分。強烈地震造成大量建筑物損壞甚至倒塌，受主震及余震影響會造成進一步的財產損失和人員傷亡。為防止災后再次發生威脅人身生命安全的二次災害，且為后續恢復性建設提供基礎資料，必須對災區建筑物進行應急評估。

本文對震后建筑物應急評估概念、判定方法、實施及對策進行闡述和研究。

1 建筑震害應急評估基本概念

1.1 建筑震害應急評估目的

震后受災建筑應急評估目的，是為在建筑物遭受地震災害后，盡可能迅速地判定由于其后的余震而發生的倒塌危險性以及建筑物的局部墜落或翻倒的危險性。根據此判定結果，可為受災建筑物永久修復之前的使用提供有關危險性狀況的相應情報，防止災后再次發生威脅人身生命安全的二次災害。需要注意的是，應急評估工作不對受災建筑物進行經濟性判定，也不對受災建筑物可否永久使用(或繼續使用)進行判定，與恢復性階段建筑安全評估鑒定目的不同。所以，災后建筑應急危險等級的判定結果與日后更詳細的安全評估鑒定結果允許存在誤差。

1.2 建筑震害應急評估的意義

(1)排除險情，避免進一步增加人員傷亡。

地震過后，一些嚴重破壞或局部倒塌的建筑周圍斷壁殘垣，個別構件松垮歪斜。對于這一類建筑，通過應急評估，需在建筑周圍放置障礙隔離設施，并在有倒塌、崩潰危險的直接相鄰區域設置封鎖屏障帶等，禁止非搜救人員靠近，以確保公眾安全和保護周邊建筑財產安全，避免進一步人員傷亡。

(2)判定在余震頻發階段建筑是否可以繼續使用，有效減少室外露宿人數和避免造成人員的二次傷害或財產損失。

震后大量居民被安置在臨時避難場所，環境惡劣，增加政府負擔。由于對災后自家房屋的破壞及危險性了解不足，居民或不敢回家，或回家搶運財物，增加了余震頻發階段居民受到二次傷害的幾率。通過應急評估，告知民眾所處建筑的危險程度，緩解了民眾心理焦慮的心情。對基本完好和輕微損壞的房屋經過簡單修整，可以允許立即入住，可有效減少室外露宿人數。同時，對于中等破壞或嚴重破壞的房屋，限制或禁止人員進入，可有效避免人員二次傷害。

(3)初步評定房屋震害情況，為恢復重建工作提供基礎資料。

建筑震害現場應急評估，是震后建筑安全性評估的一項重要前期工作。通過評估人員的現場應急評估，可初步評定房屋震害情況，劃分各類結構的不同應急危險等級，為應急期結束后的恢復重建工作提供基礎資料。

1.3 應急評估概念及特點

“應急”一詞含有“暫時性”和“緊急性”兩方面的意思[4]。發生破壞性地震后，必須在短時間內作出大量判定，具有緊急性和快速性的一面，以及因在判定時未必經過充分的調查檢討，可能與過后充足時間內進行的受災調查結果出現差異，即暫定性的一面。震后的應急期通常為一周左右，在如此短的時間內，對成千上萬棟房屋進行震害快速評估，其工作量和工作強度是巨大的。因此，必須采取既便捷快速又有效的方法進行評估工作。應急評估的適用范圍也要注意，它一般只適用于主震-余震型地震后的建筑應急評估，并應在地震部門給出地震震情趨勢預測結論后開展工作。考慮到評估條件和目的以及建筑危險等級判定方法而定。同時，在余震強烈活動時期，應暫停應急評估工作。

房屋震后應急評估與平時抗震鑒定，兩者的目的、方法和結論的用途不同：應急評估工作不對受災建筑物進行經濟性判定，也不對受災建筑物可否永久使用(或繼續使用)進行判定，也不對抗震加固提出建議。所以，災后建筑應急危險等級的判定結果與日后更詳細的安全評估的鑒定結果允許存在誤差。

2 建筑應急評估方法

2.1 建筑物地震破壞等級

震后建筑物應急評估，首先需要對震損建筑物的破壞情況進行調查，是現場調查的重要內容。根據不同結構類型的房屋破壞程度，把相同結構類型建筑物進行地震破壞等級分類。根據應急評估需要，建筑地震破壞等級應以余震時可能造成人員二次傷害的潛在危險作為劃分原則，分類可為建筑危險度應急評估提供直觀的判斷依據。

在震后應急期內，對建筑及居民形成的潛在危險主要包括：

(1)建筑整體沉降、傾斜以及相鄰建筑物和場地環境影響；

(2)結構構件的損傷和破壞；

(3)墜落和傾倒物的損壞和變形；

(4)其他(藏有危險品發生泄露、管線爆裂、危險氣體外溢等)，其中評估時主要以前3項為主。也就是說，在劃分應用于應急評估的地震破壞等級時，不能僅僅考慮建筑整體或構件的損傷，還有其他任何會造成人員二次傷害的潛在危險。為了更好地和恢復性建設階段緊密結合，參考《建筑地震破壞等級劃分標準》[5]和《地震災后建筑鑒定與加固技術指南》[6]相關規定，將建筑物按破壞程度從小到大可劃分為5個地震破壞等級：①基本完好級；②輕微損壞級；③中等破壞級；④嚴重破壞級；⑤局部或整體倒塌級。這樣，在應急評估中，針對以上4種潛在危險對應5個地震破壞等級。

需要注意的是，不同結構類型建筑物的破壞等級劃分標準也不同，需要制定更為詳細的、針對性更強的不同結構類型房屋的地震破壞等級劃分標準。詳細的劃分標準，可以為現場檢查人員提供依據，配合相應的調查表格，可以快速地完成評估項目。我國人口眾多、房屋密集、結構類型多樣，一旦發生破壞性地震，評估工作量將十分龐大，各結構類型建筑地震破壞等級劃分標準需考慮這種工作量及復雜性，應盡量簡單而明確，通過定性描述進行等級劃分更為合適。劃分標準可按不同結構類型和3項主要應急評估內容進行具體劃分，每個評估內容項均對應于5個地震破壞級別，如表1所示。這種劃分標準僅適用于建筑震害應急評估，應區別于其他房屋震害評估的地震破壞等級。

表1 建筑地震破壞等級劃分標準

2.2 建筑應急危險等級劃分

在破壞性地震發生后，通常會伴隨較多余震。由于余震受損建筑物會因受到振動而進一步遭受破壞，情況嚴重時還會導致倒塌。如果不采取隔離措施，很多人可能因此受到二次災害，特別是受損嚴重的建筑物，對周邊建筑造成二次受害的可能性也會增大。因此，作為地震發生后緊急響應的重要環節，需要對受災建筑物的安全性進行判定，也可以稱為“應急危險等級”判定。應急危險等級判定，指由于房屋結構破壞，以及建筑物因部分墜落、倒塌等而危及人身生命的程度調查，并不包括受災經濟損失調查以及建筑物的詳細安全評估(繼續使用、修復、拆除等建議)方面的內容。所以，其判定原則，應為應急評估人員在現場對震后建筑物在應急期內主要潛在危險的發生可能性程度進行評定。震后建筑應急危險等級可劃分為：可以使用、限制使用、危險3個級別。日本、美國、新西蘭、臺灣地區等[4,7-9]在地震發生后，為了讓民眾更加直觀地了解到建筑物受損及進入限制等情況，對應急危險等級的評定也作出了類似規定。

2.3 建筑應急危險等級判定方法

建筑物應急評估，本質上就是對建筑應急危險等級的評定，在評估過程中，必須判定出建筑在余震下的危險性。這個過程和以人員傷亡程度評級的其他重大事故處理類似，根據評估的結果作出不同的處理措施，建筑震害應急評估的技術路線，如圖1所示。

綜上所述，應急危險等級評定內容，主要包括以下3方面內容：①建筑整體沉降、傾斜以及相鄰建筑物和場地環境影響；②結構構件的損傷和破壞；③墜落和傾倒物的損壞和變形。所以，應以所有3項評估內容中最危險評定結果作為最終評定結果。這是因為受災建筑物的危險等級判定，是對余震引起建筑物倒塌危及人身生命的危險性進行的判斷。例如，建筑物基本看不出有明顯損壞，也無倒塌危險，但余震時在建筑物入口處有墜落物或傾倒物潛在危險，也很可能危及建筑物進入人員的生命。所以，必須把此建筑物判定為“危險”等級，這樣就需要把建筑物倒塌的危險性和建筑構件及附屬物墜落或倒塌引起的危險性區別開來，分別進行判斷。應急危險等級可按圖1中的方法進行評定。

圖1 建筑震害應急評估技術路線圖

2.3.1危險

①建筑整體沉降、傾斜以及相鄰建筑物和場地環境影響；②結構構件的損傷和破壞；③墜落和傾倒物的損壞和變形；這3項評估內容中的任一種破壞，有1項以上嚴重破壞級的情況，建筑物就應判定為“危險”。外部檢查屬于嚴重破壞級的建筑物，則不需要進行內部檢查可直接判定危險等級為“危險”。對一些明顯遭受嚴重破壞或存在危險而不宜靠近檢查的受損建筑，可直接判定為“危險”。對于上述3項評估內容中，均有中等破壞級的情況也可綜合判定為“危險”。

2.3.2限制使用

對于上述3項評估內容中的任一種破壞，有1項以上中等破壞級的情況，應判定建筑物為“限制使用”。

2.3.3可以使用

建筑的地震破壞等級判定為基本完好或輕微損壞級且不存在潛在危險的情況可判定為“可以使用”。同時，如果余震對建筑物造成進一步損壞，還應該及時調整應急評估結果，以免造成進一步傷亡。

建筑應急危險等級判定，并不一定針對整棟建筑而言。例如，可根據實際情況，如主樓為“可以使用”，裙房可為“限制使用”。此外，填充墻等非結構構件在地震作用下很容易出現裂縫，如果僅按裂縫判定其破壞程度來進行建筑應急危險等級評估，則會出現大量“限制使用”或“危險”的建筑，反而加重了社會和經濟影響。可以將填充墻、出屋面樓梯間墻體、女兒墻、樓梯間墻體等非結構構件按墜落和傾倒物評估內容進行建筑應急危險等級判定，并且在評定中等破壞和嚴重破壞標準時從嚴考慮。此外，還應考慮填充墻等非結構構件破壞對整體建筑危險性及人員二次傷亡的影響，可單獨劃分其影響范圍內房屋的應急危險等級，與建筑整體應急危險等級區分對待。比如，填充墻發生中等或嚴重破壞且存在傾倒、砌體塌落，造成周邊通道堵塞、傷人等潛在危險時，可判定填充墻所處房屋及受其影響的周邊局部房屋應急危險等級為“限制使用”或“危險”，而建筑物整體應急危險等級以其他評估內容為準。建筑應急危險等級評定，如表2所示。

表2 建筑應急危險等級判定

注： 填充墻、女兒墻、樓梯間墻體等非結構構件項目內容評估時，可局部單獨劃分受其影響房屋的應急危險等級。

3 震后建筑物應急評估的實施過程及評估要點

3.1 建筑應急現場評估

應急評估在具體檢查階段的特點之一是快速”，所以也稱為快速評估。應急評估現場評估分為建筑外觀檢查和內部進行檢查兩個過程。分析國內外震害現場檢查的經驗，應急(快速)評估包括以下主要內容：①確定受災建筑評估范圍；②由外部觀察評估當前建筑結構損傷情況；③檢查其他可觀察到的非結構性風險；④根據實際情況進行建筑內部詳細檢查；⑤觀察周圍建筑環境；⑥記錄建筑現場評估詳細信息；⑦根據建筑地震破壞等級，判定應急危險等級；⑧在建筑上張貼危險警示標識；⑨禁止民眾進入被評估為危險等級(紅色標識)建筑，及有倒塌、崩潰危險的直接相鄰區域。應急評估流程如圖2所示。通過檢查和處理措施，告知民眾所處建筑的危險程度，緩解了民眾心理焦慮的心情。

圖2 建筑應急評估流程

3.2 應急危險等級標識

震后建筑物的應急評估結果，可表現為應急危險等級的分類和確定建筑的進入權限規定。為了告知民眾所處建筑的危險程度，結果評定后應在建筑上張貼相應的危險警示標識，必要時還需放置障礙隔離設施，并在有倒塌、崩潰危險的直接相鄰區域設置封鎖屏障帶等。國際上通用的應急危險等級標識用不同顏色加以區分，如“可以使用”為綠色，代表可以入住；“限制使用”為黃色，代表限制使用；“危險”為紅色，代表非救援活動禁止進入。受災建筑危險等級標識如圖3所示。應急危險標識表現為以下4個特性：①及時性。地震發生后，居民都想知道他們的房屋損壞程度如何，多久后可以入住，所以必須盡快確定危險等級。②一致性。評估小組應該經過統一、科學的培訓，以至對于房屋鑒定結果具有一致性，減少二次鑒定程序。③可見性。對于危險等級標識的公告應該張貼于醒目位置和每一個出口處，尤其是建筑有不同出口時。④權威性。公告應該由政府部門進行統一管理，居民必須嚴格遵守建筑進入權限規定。

震后建筑應急危險等級的劃分，具有很強的應急響應功能，也具有顯著的社會意義。首先，對判定為“危險”或“限制使用”的房屋，可采取果斷有效的措施阻止群眾任意進入，避免造成二次人員傷亡。其次，對判定為“可以使用”的房屋，可采取及時入住措施，居民不必長時間在臨時避難場所，緩解焦躁情緒。需要注意的是，對應急危險度判定為“可以使用”的房屋，只有在地震部門給出震情趨勢預測結論為主震余震型時，才可經過簡單修整后入住。

3.3 現場評估要點

現場應急評估時，由于時間有限，必須提前做好各項準備工作，主次分明。評估時，應該考慮以下因素：①建筑周圍環境的影響；②各構件的破損狀況；③破損構件在整個建筑(樓層)結構中的重要性；④破損構件在整個建筑(樓層)結構中所占數量和比例；⑤其他影響建筑安全的破壞情況。在現場檢查時，應對所有建筑物進行外部檢查，應急危險等級判定為輕微破壞級(可以使用)的建筑物，原則也要進行內部檢查。中等破壞級(限制使用)的建筑物必要時也要進行內部調查。外部檢查屬于嚴重破壞級(危險)的建筑物，則不需要進行內部調查。鑒于地震災區現場的工作環境、條件和時間等限制，不可能對每個構件的變形和裂縫逐一定量檢查和分析，也不可能進行結構承載能力和變形驗算。因此，主要通過肉眼判別建筑物的倒塌、傾斜、地基變形、構件破壞程度和墜落可能性，必要時可輔以儀器測量，這也是建筑震害應急評估與常規房屋抗震鑒定的重要區別。

圖3 應急評估公告樣例

4 房屋震害應急評估對策探討

破壞性地震發生后，受災地區政府通常要根據地震強度和震害規模(波及的人口、房屋破壞程度和數量等)啟動相應的應急預案。除了向災區人民提供生存必需的衣食外，還要盡快啟動住房恢復性重建，維持社會秩序穩定。震后建筑物的應急評估工作是破壞性地震應急響應的重要部分，為了更加快速、有效地投入現場震害應急評估工作中，不僅需要震后應急期的快速反應，震前各項準備工作也尤為重要。基此，本文提出以下幾點對策：

(1)建立震前建筑防災機制

較大破壞性地震發生后，受災情況復雜，由于多數城市缺乏足夠的震害處理經驗，會給震后評估工作的順利進行帶來阻礙。為此，需要在震前就對建筑物應急評估做出充分的準備。首先，需要對城市、縣鎮、農村建筑物進行普查并記錄檔案。根據不同區域、建筑結構形式和高度分布等情況，進行建筑物震害風險評估分析，做好震前預測工作，為建筑防災提供基礎資料。同時，應加強學校的防災教育和社區培訓演練等工作。為了更好地配合和指導震后的防災工作，建立震前建筑防災機制尤為重要。

(2)做好應急評估技術人員培訓工作

開展房屋震害評估，工作量巨大。因此，為配合應急評估，應提前組織相關技術人員進行震害現場檢查和應急判定的培訓工作。經過培訓的技術人員可以對震害房屋應急評估結果作出準確、高效的判斷，保證建筑物應急評估工作順利進行。

(3)防災先進技術的綜合利用

除了管理措施需要完善，震害應對技術的綜合利用也對救災工作起到關鍵作用。目前，震后調查和評估手段主要依靠人工現場勘查或調查，耗費大量人力、物力，也會損失寶貴時間。震后搶險和評估工作要求及時、準確地獲取地震破壞信息。為此，可以利用近地表(熱氣球、無人駕駛機、小型飛機等低空平臺)遙感技術和高分辨率衛星遙感數據[10]進行地震災情信息的快速獲取，替代一部分人工勘察，并指導應急工作的進一步開展，提高建筑應急評估效率。

(4)進行建筑物應急評估方法研究

目前，國際上提出的應急評估方法，以應急危險等級和進入權限作為標準，并最終通過綠色、黃色和紅色標識劃分建筑物，作出進入權限規定。這種方法體現了快速評估理念，但更多依賴于人的定性判斷，不能量化、準確地給出評估結果，和后續恢復性建設階段的房屋鑒定結果可能有一定出入，造成信息和資源浪費。另外，對于重要性建筑(如學校、供電通訊公司、指揮中心等)，必須給出可靠的評估結果，合理、先進的震后建筑物應急評估方法研究具有重要意義。

(5)加強國際合作和交流

日本、美國、新西蘭等國家以及中國臺灣地區在破壞性地震建筑應急評估方面具有豐富的經驗。通過與先進國家或地區的合作與交流，結合我國自身國情，建立完善的震后安全評估體系，為抗震救災提供技術和管理保障。

5 結語

本文提出了破壞性地震后建筑地震破壞等級和應急危險等級分類方法。將建筑物按破壞程度從小到大劃分為基本完好級、輕微損壞級、中等破壞級、嚴重破壞級以及局部或整體倒塌級5個地震破壞等級。按建筑地震破壞等級和可能危及人身生命安全的程度，建筑應急危險等級可劃分為可以使用、限制使用、危險3個級別。

建議了破壞性地震建筑震害快速評估方法。評估方法是對余震引起建筑物倒塌危及人身生命的危險性進行的快速判斷。

震后建筑物的應急評估結果可根據震后建筑物破壞等級和受災建筑應急危險等級確定，并制作不同顏色的安全警示牌張貼于受損建筑上，同時規定限定人員進入的權限。

從健全制度和管理模式、完善應急評估對策與方法以及加強培訓、交流等方面進行了分析和建議。