[灾害·事故] 美国结构工程师川震灾区考察笔记 [复制链接] 本帖最后由 韦建生 于 2009-2-27 22:10 编辑:
Miyamoto先生(日裔美国科学家)
我们是第一支考察四川地震灾区破坏现场的外国结构工程师团队。截至2008年5月23日的统计,这场8.0级地震已经造成超过55000人死亡、 20000人失踪。后续统计的死亡数字预计还会上升。这场地震发生在中国的人口稠密地区,当地没有预计会发生如此大规模的地震。许多学校和医院倒塌,造成数以千计的学生和病人死亡。伤亡数量和破坏规模使得我们的行程充满艰辛。
我们奔赴中国研究这场地震,为地震工程研究所收集数据,并且调查我们客户受损的设施。但随着时间推移,我们的任务还演变成为国内外媒体提供技术评论以及帮助当地居民。
此行彻底改变了我,无论是作为一个人还是一名结构工程师。我永远不会忘记死亡的气味和倒塌校舍中的小书包。这是一场本来完全可以避免的工程灾难。结构工程师有责任道出问题并采取行动。
这是我在考察灾难时记录下来的个人笔记。
在此行中我发现中国政府非常开放,组织良好、能力充沛。我也发现四川人民的友好和坚韧。我忘不了一位失去家庭和所有财物的老妇慷慨地把水和面包让给我们。
我要感谢我们团队的成员:Global Risk Miyamoto的Chris Heaton,中铁十局第三工程公司的Rocky Ng。没有他们根本无法成行。我还要感谢Miyamoto International和Global Risk Miyamoto的工作人员和我们的客户,大家鼓励的邮件让我在旅途中保持清醒。尤其要感谢Tom Chan, Shin Kao和Rebecca Cully提供的技术帮助和对手稿的编辑,对于我们的旅程和这篇笔记都至关重要。Peter Yanev亲自到访过100多个地震现场,他为我们提供了重要的技术建议。King Huang也对我们提供了针对中国特点的专业意见。
我还要感谢来自NBC和NHK电视台的勇敢的现场采访人员。他们追求真相的热切和专业精神是毋庸置疑的。感谢Kondo, Irie, Dong, Pei, Ian, Kyle和Ed。
献给所有失去生命的人们,尤其是孩子们……
H. Kit Miyamoto
2008年5月于加州Davis
5月18日
原文链接
2008 年5月12日四川发生了里氏8级地震,Miyamoto International 和 Global Risk Miyamoto随即派出考察队奔赴灾区。考察队成员包括Global Risk Miyamoto的负责人Chris Heaton,中铁十局第三工程公司的Rocky Ng以及本文作者Kit Miyamoto。
上午10:30,中国成都
我们与一支NHK(日本广播公司)的摄制组会合,他们会报道我们的考察经过以及对破坏原因的推论。
成都是四川省的省会,人口超过1000万,是一个现代化城市。NHK在成都的国际宾馆与我们会合。我们出发前往都江堰市聚源镇。当地有一所中学倒塌,掩埋了700个学生。他们坚持让我们戴上口罩,因为尸体腐烂的气味令人难以忍受。
上午11:49,都江堰市聚源镇
我们沿穿过美丽林地的213国道来到聚源。这里的人口超过5万。聚源镇距成都60公里,距发生地震的断裂带约50公里。我们停下车,步行穿过被毁的商业和住宅街区来到聚源中学。
我们看见一个巨大的瓦砾堆,这曾是一所容纳1000多名学生的学校。700个学生在此死亡,还有20个失踪。该倒塌建筑的结构为非延性现浇梁柱以及预制混凝土楼板,填充墙为无筋砖砌体墙。聚源中学建于1996年,相对较新。然而,非延性混凝土构件和无筋砖砌体墙在地震中成为杀手。这种结构的建筑抵抗强烈地震的能力很差,自从1970年代中开始在加州为法律所禁止。
我们进入紧挨瓦砾堆的一栋受损但未倒塌的建筑。损坏比较轻微。可能是因为其相对于地震作用力的朝向较为有利,以及较好的建筑质量。一位当地人告诉我们,倒塌的校舍曾在原有的两层之上加建了一层。加建也许是导致这场悲剧的又一个因素。瓦砾堆旁是一个大足球场,洒满白色粉末。我们被告知几天前700名遇难学生的尸体就摆在这里,白色粉末是用于防疫的……
下午 1:30
我们来到聚源小学。这是一栋与聚源中学类似结构的4层混凝土建筑,但破坏情况明显不同。在其剪力墙上只有很少的剪切(斜向)裂缝,建筑物之间有少量撞击破坏,但没有倒塌!这是建于2007年的全新建筑。我们从其没有重大破坏的情形看到,中国最新的施工方法如果能得到广泛应用,情况可能会好很多。
不幸的是,老式非延性混凝土结构带来的危险不独是中国的问题,而是世界范围的问题。我们必须正视在所有地震带上的这类建筑,以避免将来的悲剧。
小学校长让我们评估一下建筑的安全性。显然聚源镇还没有建立起建筑安全检查体系。我们采用了加州标准的快速检查法对其进行了评估,建议他在重新使用前必须进行维修。如果他们有类似加州和日本的检查制度会有很大帮助,我们有数以千计的志愿工程师来检查和标注建筑物的安全性──红色表示不许进入,黄色表示不能随便进入,绿色表示安全。
下午 2:15
在距倒塌中学约1英里的地方,我们见到一座施工中的办公楼。它已经快要完工,结构形式与小学类似。它受到的破坏只限于非结构构件。我们跑进这座建筑,NHK的制片人和摄像紧跟着我们。这帮家伙真是敬业!为了缩短在受损建筑中的时间,我们有时会跑几步。在这座建筑中,我们见到许多摇摇欲坠的天花板。不出所料,看不到拉结钢筋。简单的拉结钢筋体系本来能够降低建筑物的损坏及缩短停业时间。
下午3:30,都江堰幸福镇
我们进入幸福镇,这里有超过30万人口。镇中心距离震中约50公里。我们停下车,步行穿过镇中心街道。我们的第一印象是幸福镇受损并不严重。当地人把我们带到小学校。
我们穿过一个隧道样的门进入学校操场。我不敢相信自己的眼睛:4层校舍倒塌一地。我们遇到一个带着小女孩照片的年轻母亲。她说她7岁的女儿死在瓦砾之中。我自己有三个年幼的孩子,在看到小女孩的照片时我想起了他们。校舍的结构形式与我们上午在聚源看到的一样。通过适当的抗震补强和翻修,本可以避免校舍倒塌。
下午4:30
我们想沿213国道驶向震中,但镇外的道路已被警察封闭。由于滑坡的危险,我们今天不能再往下走了。
下午4:45
我们回到幸福镇继续调查。走在一片死寂的废弃街道上,我们看到一座倒塌了一半的5层住宅楼。建筑的转角完全塌到了街道上。看起来是由于楼层间的柱子失去了支撑上部的能力。值得关注的是就在它旁边几乎同样的另一栋楼却没有严重受损。也许是建筑质量以及重要结构细部的不同造成了如此不同的结果。
在我们返回车子途中,很多当地人围着让我们检查他们那些多层住宅楼的安全性。我们竭尽所能帮助了他们,但数量实在太多了。
下午6:10
最后一站,我们查看了一座倒掉压死了200个病人的医院。它是建于1980年代的混凝土建筑。我得说,看到这么多的死亡和满目疮痍,不禁让人非常压抑。我希望能让全世界的政府和建筑商都知道这场地震中的教训,从而挽救更多的生命。
明天我们会进一步接近震中……
5月19日
原文链接
上午 11:30
我们北上前往绵竹,它位于断裂带东面10公里。由于距离很近,我们预期会看到严重的破坏情形。我们的第一站是位于绵竹以南10公里的一个变电站,我们看到倒塌的围墙。变电站遭受的破坏限于蓄水池水管的破裂以及一些设备的歪倒。
中午12:25
我们沿着美丽的乡村道路前行,稻田、水牛、烟叶田以及中国画里那种农舍……然后,几条受损的烟囱。我们马上停车。这是绵竹以南5公里的一家玻璃厂。烟囱是无筋砖砌体,大约50米高。如同常见的情形,烟囱顶部的10米掉到了地面上。高处较大的加速度造成了这种破坏。我们被邀进入工厂。厂长说他预计工厂要关闭半年。他需要重建烟囱。在仓库区,玻璃瓶堆了15英尺高,大约10%的库存掉下来摔碎了。
中午1:04 午饭时间
由于各处食物和水的供应有限,我们回到车上喝了点从酒店带出来的瓶装水,吃掉了国航在旧金山国际机场发给我们的芝士和饼干(幸亏我们留住了它们)。路上没有厕所。幸亏天气很热,我们喝下去的水都变成了汗,所以不必停车“唱歌”。
下午1:15,绵竹
我们进入这个51万人口的城市,把车停在市中心。一群当地人马上聚到我们的车周围开始对着我们大喊起来,让我们一头雾水。我们所信赖的本地伙伴Rocky Ng冷静地处理着。中国这个地区有许多少数民族,和成都人大不相同。他们更加矮小,口音也很重,我们的翻译很难和他们沟通。我们了解到这里死亡人数超过1 万,还有7000人在城市以北20公里的地方被掩埋。
我们来到实验学校,和一个女学生聊了一下。她的英语不错,她告诉我们地震发生时如何从学校跑出来。在这栋大楼的入口处,混凝土柱在承受最高弯曲应力处呈爆炸状。如果摇晃再长点时间,这栋楼说不定就会垮掉。柱子的破坏说明水平箍筋不足,似曾相识──非延性混凝土。我们赶紧离开了大楼。
下午 2:15
我们在一栋完全倒塌的农舍前停下来。这里唯一剩下的只有一个老旧的门口。一对老年男女用水和面包欢迎我们。天气潮湿炎热,温度超过30℃,但明知他们已经一无所有,还失去了15位家人,我们怎么忍心接受他们的馈赠?
房子的结构是砖墙和木框架屋顶,铺黑色的轻质瓦片,比我们去年在7.3级新泻地震后见到的日本瓦片还要轻。
这些轻质、无粘结瓦片在地震中被震落其实有助于减少建筑物所受的地震力,因为减少了建筑的惯性质量。但是,没加钢筋的土坯或砖墙在受到地震力时毫无稳定性。我们和他们多聊了几句并祝福他们,此外我们还能做什么呢?我们临走时,NBC摄制组过来告诉我们街那边有所学校受损严重,请我们一起过去。
下午 2:40
我们来到汉旺武都小学,这里的三栋建筑,两栋完全垮塌,剩下的一栋塌了三分之一。这所学校建于1998年,采用的是当地常见的建筑模式──非延性框架支撑预制混凝土楼板,无筋砖砌体填充墙。我进到半塌的建筑中向NBC和NHK的摄制组讲解了这种建筑的危险性。200个孩子死于此处。
每个人都应该知道尽快对这些建筑进行抗震加固的重要性。在中国建筑设计规范中,这个地区是地震中度设防区。这场地震无论从哪些方面看都不止是中度,所以区域划分可能需要调整。
媒体提到要追究为这些学校垮塌负责的人或政府官员。这会很难,因为许多受损建筑整个塌掉而且被拆除了。没有证据的情况下,很难确定垮塌是因为建筑规范、工程设计还是施工质量的原因。我们强烈认为应该把注意力放到今后如何在世界范围内避免这种垮塌的发生。采用新的混凝土剪力墙和其他支撑体系来加固这种类型的建筑并不困难。世界银行的资金正支持对伊斯坦布尔的学校进行加固。土耳其的学校一定程度上与中国学校类似。我们公司正在协助伊斯坦布尔政府实现这些加固计划。
下午 3:50
汉旺,死亡之镇。称其为“死亡之镇”,是因为其所受破坏太过彻底。镇子的人口曾有6万之众,但没人知道有多少幸存。汉旺位于大熊猫故乡龙门山脉的入口,周围环境让我联想到中国画中的情景。震中就在附近的山脉中。我们走过镇中心,见到4层高的中学。墙上有很多剪切裂缝,但建筑物还没倒。我们跑了进去,NHK的摄像勇敢地跟进来。
这栋建筑的破坏是典型的沿走廊墙体发生的“短柱”破坏。短柱的形成是因为窗框上下侧的填充墙紧挨着钢筋混凝土柱,效果等于缩短了柱子,导致柱子吸引更多的地震力,遭到剪切破坏而不是弯曲破坏。而柱子在抵挡弯曲力时会更有韧性(即更安全)。
这些柱子像被炸过一样,所以我只能向摄像师做了一个尽可能简短的对“短柱”成因的解说,然后迅速离开了那里。穿过学校操场时,我们又得踏过许多白色粉末……
下午 4:25
我们进入当地的医院综合楼,看到了惊人一幕:软弱楼层失效的5层混凝土建筑。这栋楼建于1999年,首层是车库,形成了软弱楼层。首层柱失效,导致5层建筑整个“坐”下来变成了4层。在垮塌的首层废墟之下能看到几辆被压成薄饼的汽车。在此地遇到的一个人告诉我们,他妻子是这家医院的病人,被压在里面7天了,还没救出来。
这家医院上面的楼层没有垮塌,所以很多人能够逃生。我见到一条由几张床单绑在一起拼凑出来的逃生绳从高处的窗户和阳台上垂下来。很显然,在没能得到即时帮助的情况下,屋里的人自力更生,用它尽快逃出了大楼。 |
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