一个地震专业结构工程师的想法.
(2008-09-30 18:21:23)
下一个
linhuchong (linhuchong),
标 题: 一个地震专业结构工程师的想法.
此次四川大地震,牵动着每一个海外华人的心。 最初的伤痛和牵挂过后,与其长时间
坐在电脑和电视前让那些悲惨的画面冲击我们的视觉和情感,不如将我们的思绪强行收回,思考一下:出了捐钱和捐物之外,我们下一步应该做什么?
关于很多学校楼的粉碎性倒塌,网上现在有很多的讨论,我不想卷入一些无聊的骂战,只想从纯专业的角度说一句:
任何一个建筑物,只要它的设计和施工符合抗震规范的要求,即使是目前的设计规范不尽合理而导致结构的安全度不够而倒塌,它也应有足够的延性(ductility) 而逐步坍塌, 而不会是瞬间的粉碎性倒塌。晚一两分钟垮下来,很多孩子就会活下来。好像有一学校,40秒左右,大部分师生都逃出来了。
网上牛人很多,愿大家群策群力,为生养我们的故土贡献一份心力。下面是我初步的一些想法: (第一次在网上码这么多字,拍砖时还请手下留情)
(1) 由国家有关部门协调,对重要的公共建筑,如学校、医院等以及生命线工程(电力、通讯、输油、供水系统等)进行安全性评估。评估应包括各种可能的自然灾害 (
multihazard protection against earthquake, wind storm, flood, etc.)。地震方
面,如果国内还没有相关的、评估已有的建筑物的规范,可借鉴地震多发国家已有的研
究成果,如美国的 FEMA 310 (prestandard) or ASCE 31-03 (standard)。
(2) 目前,地震的预报是一个世界性的难题。 在我们还无法准确预报地震的情况下
,只能从结构物的抗震、减震设计来减轻它的危害。
(2.1)结构物的抗震主要考虑三方面的因素:
(I) 地震荷载是否合理? 地震荷载主要包括设计峰值加速度 (Peak Ground
Acceleration --
PGA or spectral acceleration),场地效应 (site response) 和如何构造
设计地震谱。
初步看了一下国内的结构抗震规范设计规范,设计PGA 似乎太小 。最大设计
GPA只有 0.4g
(where g=9.81m/s^2 is gravitational acceleration)。而美国1994
Northridge 地震
(6.8级)的实测最大PGA=1.0g (free ground) 和1.78g (atop small hill,
because of the
topography effects)。而场地效应的系数似乎也偏于不安全。(美国现在的
抗震规范中,
最大峰值设计加速度可达 1.5g or 1.8g in California。)此次四川大地震
(7.8/7.9 级)
的地面峰值加速度是多少? 这只有从实测的地震波中得知。
(II) 结构节点的构造设计规范是否合理 (例如,梁柱的连接设计)? 节点设
计的不合理将
直接导致结构延性 (ductility) 的降低,从而导致结构物的过快倒塌。目前
国内的抗震规范
仍然应用一些已被 1994 Northridge 地震证明应当改进的节点设计。
(III)抗震分析方法。 This is more related to engineers' qualification.
(2.2)最常用的结构物的减震方法主要包括:dampers, base isolators, etc. 由于
经济上的原因,这一技术应用的还不很普遍。但应用在学校、医院等建筑中的可行性应
予以研究。
(3) 如何评估目前国内的抗震设计规范? 最好的评估方法是用实测的地震波按照特
定的方法和规范对比。不过,诡异的是,国家地震局在地震过去近一个星期后,仍然没
有发布哪怕一个地震波。没有地震波,地震断层的机理 (fault mechanism),地震波传
播的路径特征 (path attenuation), 场地效应 (site response), 等等,都无法被
了解。衷心希望此次地震不要重蹈唐山地震后的覆辙。唐山地震后仅有两个地震波被记
录下来,而且都是余震,一个是在北京,另一个在天津被记录到,而这两个余震地震波
对于地震研究毫无用处。如果这次地震后仍然如此,实在难以向几万逝去同胞的在天之
灵交代。
(4) 加强自然灾害的监测。目前中国大陆地震监测网的密度应大大加强。同时,人大
应特别立法,对蓄意破坏自然灾害监测设备的个人和机构处以重罪。
欢迎补充!
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