我国的地震工作进入了一个以探索地震短临预报, 并进行试验性预报的新阶段我国地震短临预报要由各省市自治区的地震局做出判断, 上报当地人民政府 ; 由人民政府决定并向社会发布 ; 全社会共同采取必要的减灾措施我国曾对几次地震作出过成功的预报但地震预报难度很大, 一次或几次成功的预报并不

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镌柳
7 years ago
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1 International Reference and Chinese Resolutions of Emergency Response of City Earthquake 城市地震突发应对的国际借鉴与中国对策文 \ 罗奇峰 \ Luo Qifeng \ 上海防灾救灾研究所所长, 教授肖丽君 \ Xiao Lijun \ 同济大学结构工程与防灾研究所导读 : 最近几年, 国内外接连发生大震, 造成的生命财产损失严重, 人们感受到城市正面对地震突发的威胁, 也在思考如何应对地震灾害对照国内外应对突发地震的常用对策, 特大城市为应对突发大震, 要从提高意识落实管理技术保障和学习演练四个环节着手关键词 : 现代城市 ; 地震预警 ; 防灾演练 DOI: /j.issn 城市, 尤其是大城市, 它是政治经济文化社会活动的中心, 加之城市人口密度大, 建筑物集中且高楼居多, 生命线工程系统非常集中, 因此, 与乡村地区相比, 城市震害要严重得多 1976 年 7 月 28 日, 我国唐山发生 7.8 级地震, 整座城市化为一片废墟, 死亡人数达 24 万, 经济损失超百亿 1995 年 1 月 17 日, 日本兵库县南部的神户发生 7.2 级的地震, 据资料统计, 死亡 5400 余人, 受伤约 2.7 万人, 毁坏建筑物约 10.8 万幢 ; 水电煤气公路铁路和港湾都遭到严重破坏据日本官方公布, 这次地震造成的经济损失约 1000 亿美元我国是世界上最主要的大陆地震区之一,50 万人口以上的 52 个城市, 有 30 个位于地震基本烈度为 Ⅶ 度和 Ⅶ 度以上的地区, 占 58%;100 万人口以上的大城市 20 个, 其中 14 个位于地震基本烈度 Ⅶ 度和 Ⅶ 度以上地区, 占 70% 最近几年, 国内外接连发生大震, 造成严重的生命财产损失, 人们感受到城市正面对地震突发的威胁, 也必须思考如何应对地震灾害一各国常用地震应对举措 ( 一 ) 地震监测与地震预报地震监测是利用专门的仪器对地震活动和地震微观前兆进行观测记录和分析地震监测主要由国家和各省市自治区地震局负责, 也有其他部委学校科研部门和企业参与, 我国现在有千余地震台站, 组成覆盖全国的网络美日俄欧洲南美洲等各国都建立了地震观测台网, 日夜监视全球发生的大小地震地震监测为地震的预报和研究提供了宝贵资料希望能像气象预报那样开展地震短临预报是人们的愿望在 1964 年阿拉斯加 8.5 级地震后, 美国开始重视并逐渐加强地震预测研究,1965 年 Press 等提出了地震预测和防止地震灾害研究十年计划日本在 1962 年提出了著名的地震预知一一现状及其推进计划, 为今后的地震预测定下了指导原则 1966 年邢台地震是我国地震工作的重要转折点, 周恩来总理两次亲临地震现场视察慰问, 并向地震工作者提出了一定要搞好地震预测预报的号召从此, 宏观视野 42

2 我国的地震工作进入了一个以探索地震短临预报, 并进行试验性预报的新阶段我国地震短临预报要由各省市自治区的地震局做出判断, 上报当地人民政府 ; 由人民政府决定并向社会发布 ; 全社会共同采取必要的减灾措施我国曾对几次地震作出过成功的预报但地震预报难度很大, 一次或几次成功的预报并不能说明地震预报可以仿照一个模式, 无数漏报使我们深刻认识到地震前兆的复杂性, 地震预报仍是人类尚未解决的重大科学难题 ( 二 ) 抗震设防与抗震设计抗震设计就是要确定建筑物达到一定的抗御地震灾害的能力, 要采取基础结构等抗震措施, 达到抗震设防要求我国对一般建筑的抗震设计的目标可以用小震不坏, 中震可修, 大震不倒来概括小震不坏, 是指当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震 ( 或称小震 ) 影响时, 建筑物般不受损坏或不需修理仍可继续使用 ; 中震可修, 是指当遭受本地区规定设防烈度的地震 ( 或称中震 ) 影响时, 建筑物可能产生一定的损坏, 经一般修理或不需修理仍可继续使用 ; 大震不倒, 是指当遭受高于本地区规定设防烈度的预估的罕遇地震 ( 或称大震 ) 影响时, 建筑可能产生重大破坏, 但不致倒塌或发生危及生命的严重破坏为达到抗震设防目标, 必须按规范做好抗震设计, 即地震作用抗震措施和抗震构造措施地震中遭受严重破坏的建筑, 不少都暴露出抗震设计或建筑施工质量的问题 ( 三 ) 减震隔振与抗震加固震害调查表明, 地震灾害造成的经济损失和人员伤亡主要源于建筑物和工程设施的破坏倒塌, 在一些原先认为的低烈度区, 会发生超乎我们估计的高烈度破坏如我国唐山, 原是 6 度地震烈度设防区, 在 1976 年唐山地震中出现 11 度破坏 ; 日本神户原是 5 度区 ( 与中国美国欧洲等国将地震烈度划为十二个等级不同, 日本的地震烈度分为 0-7 度八个等级 ), 在 1995 年阪神地震中出现最高的 7 度破坏 ; 我国汶川北川都是 7 度设防区, 在 2008 年汶川地震中出现 11 度破坏因此, 为减轻地震灾害, 减隔震技术得到越来越广泛的利用隔振, 是在建筑物的基础底部设置隔振设施, 减少输入到上部结构的地震力, 减少上部结构的反应, 提高结构的安全性 ; 这种技术一般适用于较低的建筑工程减震, 则是在建筑物中设置消能阻尼部件, 虽然输入地震动没有减少, 但由于阻尼装置吸收了一部分能量, 就减小了结构的地震响应, 提高了结构的抗震性能 ; 许多高层大型桥梁结构都采用了这类消能装置二美日和我国的地震对策 ( 一 ) 美国 1 重视强震观测美国自 1932 年就建设了世界上第一个强震动观测台站并于次年获得第一个地震加速度记录从那以后到 1972 年, 美国共有 575 台强震仪此后, 美国联邦地质调查局和加州地质调查局分别实施了国家强震动观测计划和加州强震动观测计划到目前为止, 国家强震动观测计划共在 645 个固定台站布设了 900 套强震动观测设备, 其中约 300 个布设在自由场和 2 层以下建筑物内,250 个 ( 部分为 3 通道以上 ) 布设在大的建筑物桥梁以及大坝水库和电力设施上加州强震动观测计划共建设了 900 多个强震台, 其中 650 个布设在自由地面,250 个布设在建筑物大坝以及桥梁上加州理工学院还与其它单位联合组建了包括 670 个强震动台站在内的台网, 建立了地震动信息速报系统此外, 为研究场地条件对地震动的影响以及土的非线性特征, 一些组织还布设了近 40 个井下台阵 2 重视抗震设计 1994 年 1 月 17 日美国发生 6.7 级北岭地震, 直接和间接死亡 58 人, 受伤 600 多人, 财产损失 300 多亿美元 ;1995 年 1 月 17 日日本发生 7.3 级阪神地震, 总损失达国民生产总值的 1-1.5%;1999 年 9 月 21 日我国台湾南投县集集镇发生 7.3 级地震, 三周后, 台湾官方公布死亡 2321 人失踪 39 人受伤 8722 人这些震害使人们看到一次中等大小的地震, 其造成的灾害是政府社会和人们难以承受的于是在二十世纪末, 美国科学家和工程师提出了基于结构抗震性能的抗震设计理论, 它是抗震设计理念的一个重要发展, 有利于针对不同抗震设防要求场地条件以及建筑的特点, 采用不同的性能目标和抗震措施 3 重视地震保险美国政府主导地震保险以加州为例, 地震保险主要是由州地震主管部门提供, 为的是对费率实施严格的监管, 保证保险公司应对地震灾害具有充足的偿付能力美国的地震保险的特点一般体现为 : 附加险不限额主要针对居民个人住宅近年来, 美国地方政府也在计划推广将更多的市政设施加入地震险覆盖范围 ( 二 ) 日本 1 重视烈度速报系统日本气象厅自 1991 年开始引进烈度计, 宏观视野 43

3 至 1996 年实现全部以仪器测定烈度目前, 日本布设约 600 台烈度计, 构成了全国性烈度观测网气象台依靠这个观测网, 当发生烈度为 3 度 ( 日本烈度表 ) 的地震时, 约在 2 分钟内就发布各地烈度速报, 并与电视台联网, 及时告示国民除气象厅观测网之外, 地方自治区及公共企业, 还根据各自的需要, 布设的烈度计约有 1000 台日本气象厅发布的烈度是根据仪器测定而换算的烈度等级由于有仪器测定的数值, 就很容易细分烈度基于此, 近年日本气象厅相应地修订了烈度表, 即烈度 5 度和 6 度又分别细分为弱和强两个等级这样, 原来的八个等级 (0 ~7 度 ) 的日本烈度表变为十个等级的新烈度表 2 重视地震预警系统日本气象厅构建的地震早期预警系统于 2007 年 10 月上线, 并推广到日本全境该预警系统能够开展工作, 主要得益于日本境内密集分布的地震测站 ( 大约每 20k m1 座 ), 以及计算机能够迅速计算出地震发生地点与震波传播方向的能力当地震发生后, 邻近震源的地震测站会根据最先到达的 P 波信号, 首先判断所发地震的强度一旦地震烈度在 4 度以上 ( 根据日本地震烈度分级 ), 相当于麦加利地震烈度的 6~7 度时, 该系统便会发出预警截至 2009 年年底, 它已累计向高级用户发布了 2100 次地震预警, 向公众发布了 11 次地震预警, 几乎 80% 的预警烈度偏差不超过一度 3 重视防灾抗震演练日本将每年的 9 月 1 日定为防灾日, 每年的 8 月 30 日到 9 月 5 日定为防灾周, 全国在此期间要举办各种防灾演习和宣传教育活动防灾日演习为年度例行性演习, 在日本各地轮流举行防灾日前后, 各大新闻宣传媒体都会广泛宣传报道有关地震预测预报和各地防灾抗灾训练情况, 相关方面还通过发行防灾标语, 编印灾害资料, 举办防灾展览等活动强化人们的减灾意识, 提高防灾能力在 3 11 地震发生后, 国际社会对地震给日本带来的灾难表示惋惜和同情的同时, 也对日本应对重大灾害的能力和镇定表示惊叹美国国际事务专家史黛西怀特表示 : 若说世界上有个地方, 准备好了应付这样的历史性灾难, 那一定是日本 ( 三 ) 中国 1 重视地震预报尽管地震预报是世界性难题, 包括美国等一些国家的地震学家还公开宣称地震预报的不可能性, 但我国仍然非常重视地震预报, 将地震预报列为地震局的工作任务经过几代人不懈的努力, 我国临震预报取得了一定成果自 1970 年中国地震局成立至今, 地震部门有记录的地震预测至少 77 次, 其中强震 31 次, 中震和有感地震 46 次我国成功预报了辽宁海城 1975 年 2 月 4 日的 7.3 级地震, 大大减少了人员伤亡和经济损失, 经联合国教科文组织评审, 被确定为世界上唯一一次成功的大震的短临预报而载入史册 2 重视抗震规划在城市化进程加快的过程中, 提高整个城市抵御自然灾害的能力对于保护居民的生命财产安全和减少国民经济损失非常重要为了提高城市的综合抗震防灾能力, 城乡建设部根据中华人民共和国城市规划法中华人民共和国防震减灾法等有关法律法规, 于 2003 年制定并公布了城市抗震防灾规划管理规定, 明确指出城市抗震防灾规划应当包括以下抗震防灾措施 : 市区级避震通道及避震疏散场地 ( 如绿地广场等 ) 和避难中心的设置与人员疏散的措施 ; 城市交通通讯给排水燃气电力热力等生命线系统, 及消防供油网络医疗等重要设施的规划布局要求 ; 地震可能引起水灾火灾爆炸放射性辐射有毒物质扩散或者蔓延等次生灾害的防灾对策三地震预警系统 ( 一 ) 地震预警系统的工作原理地震发生后, 地震波从震源向外传播, 其中传播最快的是 P 波, 速度约为起主要破坏作用的 S 波速度的 1.73 倍, 而电磁波的速度 ( 约 30x104k m/s), 几乎是 S 波速度 10 万倍基于这些速度差异, 地震学家和工程师发明了地震预警技术当地震发生时, 震中附近的地区, 最先记录到地震 P 波后, 如果能立即根据它确定地震震级 ( 地震学中一般是用后到的 S 波的最大振幅来确定震级 ) 和影响区域, 并即时通过电磁波信号向远离震中的地区发出预警, 就能在 S 波来临之前为人员撤离和采取避震减灾措施赢取一段时间, 这就是地震预警的基本思想 ( 二 ) 地震预警系统的日本应用因为地震预警系统可以让人们提前得到预警信号, 确保有时间避难和紧急逃生, 确保机器的自动停止, 减轻设备的损失, 危化品生产与储存也能得到紧急安全处置, 这在很大程度上可以降低地震的危害地震预警的实质就是与地震波中对我们危害最大的剪切波 (S 波 ) 赛跑, 多跑赢一秒, 就能多获得一秒的希望 2011 年 3 月 11 日日本宫城县以东海域发生 9 级地震, 预警系统在震后 12 秒 ( 监测到地震波后 5.4 秒 ), 针对专门使用者宏观视野 44

4 发出第一次预警 ; 震后 15 秒 ( 监测到地震波后 8.4 秒 ), 通过电视广播等媒体发出公共预警距离震中 130k m 的仙台市的市民有 20 秒的应对时间, 而距离 376 公里的东京市, 有超过 40 秒的应对时间在东京, 电视上正常播放的节目内容被响亮的警报声打断, 代之以日本广播协会 N H K 播送的早期地震警报电视警报出现后一分钟, 第一次强烈震动撼动了东京地区, 高层建筑开始摇晃, 数百万人逃到室外日本气象厅构建的这套地震早期预警系统从 2006 年开始为高级用户服务,2007 年 10 月开始为公众服务截至 2009 年年底, 已累计向高级用户发布了 2100 次地震预警, 向公众发布了 11 次地震预警, 几乎 80% 的预警烈度偏差不超过一度目前, 美国墨西哥土耳其罗马尼亚哥斯达黎加和我国台湾地区也都做过此类研究, 并着手建立这一系统四特大城市应对突发大震的对策建议对照国内外应对突发地震的常用对策, 特大城市为应对突发大震, 要从提高意识落实管理技术保障和学习演练四个环节着手, 采取以下具体措施 : ( 一 ) 抗震防灾要从城市规划做起较之震后救灾, 震前制订抗震防灾规划十分重要制定城市抗震防灾规划, 有利于了解城市所处的地震环境, 划分出抗震有利地区与不利地区, 为城市发展规划打下基础 ; 有利于明确抗震设防标准和防御目标, 给出城市建筑工程基础设施系统等的抗震要求 ; 有利于为城市建设和工程建设的抗震设防提供科学合理的依据 ; 有利于加强建设工程的抗震设防监管, 做好重要工程场地地震安全性评价工作 ; 有利于做好城市建筑物抗震性能普查工作, 在抗震性能评价的基础上, 找出薄弱环节, 提出抗震加固改造的方案对策和措施 ; 有利于指导城市抗震防灾工作, 充分发挥政府各有关职能部门的作用, 调动社会各方面的力量, 建立抗震防灾保障体系, 有计划有组织有目标地实施防抗避救相结合的方针, 提高现代化城市综合抗震能力 ( 二 ) 抗震防灾要从设计规范做起在建筑设计中, 一定要严格执行抗震设计规范 ; 对重要工程建筑, 对超出规范要求的重要建筑和工程项目, 必须精心做好抗震设计, 进行专家论证和试验验证抗震设计理论不是一成不变的, 上世纪末发展起来的基于抗震性能的设计理论的核心思想, 就是要将可能因未来地震造成的损失控制在物主社会所能接受的范围抗震设计中, 要按规范要求采取相应的抗震措施, 如多层砖混结构要布设圈梁构造柱 ; 高层建筑可加设减震装置, 以提升建筑的抗震能力抗震设计完成之后, 下一个重要环节就是严格控制建筑质量设计再好, 如果没有建筑施工的质量保障, 仍然无法保证结构具有足够的抗震性能最近几年, 几座大桥在非地震作用下居然也发生塌桥事故, 有人分析建桥质量不高是发生事故的原因之一, 这些事故就是向我们敲响重视建筑质量的警钟 ( 三 ) 抗震防灾要从学校医院做起 2008 年汶川地震中一些中小学建筑倒塌, 许多学生失去生命或受伤, 尽管原因很多, 但提高中小学校舍安全, 是大家的共同心愿地震后, 我国对防震减灾法和建筑抗震设计规范进行了修订, 明确规定对学校医院等人员密集场所的建设工程, 应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计和施工, 采取有效措施, 增强抗震设防能力党中央国务院还作出开展中小学校舍安全工程检查的重大决策, 从 2009 年开始, 用三年时间, 对地震重点监视防御区 7 度以上高地震烈度区洪涝灾害易发地区山体滑坡和泥石流等地质灾害易发地区的各级各类城乡中小学存在安全隐患的校舍进行抗震加固迁移避险, 提高综合防灾能力其他地区, 按抗震加固综合防灾的要求, 集中重建整体出现险情的危房改造加固局部出现险情的校舍, 消除安全隐患国内外过去虽有过许多抗震加固的成功例子, 但还从没有一个国家一个地区像我国这样, 在各地开展如此广泛的针对中小学校舍的抗震鉴定与抗震加固基于医院建筑的特殊用途, 有关规定对其抗震设防也提出了较高标准, 要求城市的二三级医院每个乡一所设有外科手术室或急诊科的医院, 要符合乙类抗震设防标准, 以逐步形成覆盖城乡范围具有医疗卫生急救处理和防御设施的完整医疗保障系统今后在城市建设中, 要始终重视与加强学校医院建筑的抗震能力, 这不仅是为了更好保护青少年, 还因为学校和医院是分布在社区的公共建筑, 这些公共设施在地震等灾害发生时, 可以成为社区避震救灾的重要场所 ( 四 ) 抗震防灾要从预警速报做起美国加州理工学院著名地震学家金森博雄曾经这样评价 : 虽然地震预警系统仍处在探索阶段, 但目前这是对将要发生的事情 ( 地震 ) 做出某种预测的唯一方法地震烈度速报和地震预警系统在日本已经得到成宏观视野 45

5 功运用, 在减轻地震灾害, 尤其是人员伤害中发挥了重要作用我国也是一个地震频发的国家, 有越来越多的重要建筑工程项目, 如高速铁路磁悬浮地铁核电站大型化工企业长大桥梁超高层和其它重要建筑, 也有许多抗震能力达不到要求的老旧房屋, 因此, 发展地震烈度速报和地震预警系统非常必要据今年两会报道, 地震烈度速报系统和地震预警系统建设等已列入中国地震局和其它有关部委十二五科技发展计划 ; 我国已有科研人员开展地震预警实验性研究并获得进展, 福建辽宁等地也在企业试点建立地震预警系统在国家和地方政府的大力支持下, 经过多学科的共同努力, 我国地震预警技术将日臻完善, 无论企业还是个人都会提高对地震预警的认知与接受程度, 未来它在我国的应用会越来越广泛在建立地震烈度和地震预警系统的过程中, 要重视城市灾害物联网的建设, 使地震发生前地震过程中地震发生后都可通过该系统快速传递灾害信息, 让当地政府和人民尽快采取正确的应对措施 ( 五 ) 抗震防灾要从防灾演练做起地震和其它灾害的显著不同是灾害发生在整个城市或一个较大区域, 受灾面积大, 受灾人口多, 建筑交通水电煤气通讯等系统受影响严重这种灾害一旦发生, 政府的行政职能会受到很大影响, 市民正常生活会被打乱, 甚至社会秩序也会出现混乱对此, 必须要有正确的应急对策, 要加强对市民的避震防灾教育演练, 让更多人掌握一定的地震知识, 提升避险意识, 一旦有事, 做到自己不乱, 家中不乱, 采取正确避震防灾措施, 保证社会安定, 度过地震难关防灾演练的目的, 是让参加者了解正确的应对措施, 养成良好的灾害应对习惯, 在关键时刻, 可提高避险逃生机会现在, 对灾害应对的报道宣传较多, 群众的防灾理念也在提高, 不足的是市民参与防灾演习不够今后, 要充分发挥社区的作用, 深入开展地震防灾教育和避震防灾演练另外, 要充分认识到像上海这样的特大城市, 一旦发生地震灾害, 不能完全指靠外援, 要依靠自己的自修复能力应对突发地震灾害这就要求我们制定完善的应急预案, 除此而外, 要抓好抗震抢险队伍的建设抗震抢险, 不单纯是力气活, 它需要设备和抢险技术因此, 在建设地震专业抢险队伍对城市消防和驻地部队进行必要的抗震防灾教育培训的同时, 要注意对城市建设中的建筑施工队伍进行防灾教育与培训城市建设队伍有大型设备和具备一定建筑知识的技术人员和施工队伍, 如果平时对他们有所培训, 又对他们震时的责任范围有所划分, 一旦有事, 这支队伍就可以招之即来, 来之能战, 很快投入抗震抢险之中参考文献 : [1] 孙林松, 蒋能强. 城市地震灾害特点及防御减灾对策 [J]. 四川地震,1991(4). [2] 周丽萍. 城市地震灾害特点与地震易损性分析 [J]. 工程抗震与加固,2008,30(2). [3] 张敬书, 潘宝玉. 现行抗震加固方法及发展趋势 [J]. 工程抗震与加固改造,2005,27(1). [4] 陈运泰. 地震预测 : 回顾与展望 [J]. 中国科学,2009,V ol.39(12): [5] 刘桂萍. 关于我国地震预测预报发展的几点思考 [J]. 地震,2010,30(1). [6] 李山有, 金星, 等. 中国强震观测展望 [J]. 地震工程与工程振动,2002,22(3). [8] 罗奇峰, 王玉梅. 从近几年震害总结中提出的结构性能设计理论 [J]. 工程抗震,2001(2). [9] 谢礼立, 马玉宏. 现代抗震设计理论的发展过程 [J]. 国际动态,2003(10). [10] 彭远汉. 国内外地震保险制度比较及借鉴 [J]. 金融与经济,2008(6). [11] 李裕澈. 地震烈度信息的理解和有效利用 [J]. 城市防灾,2001(2). [12] 陈会忠, 侯燕燕. 日本地震预警系统日趋完善 [J]. 国际动态,2011(4). [13] 张国民. 我国地震监测预报研究的主要科学进展 [J]. 地震,2002,22(1). [14] 刘平, 邱志刚, 罗奇峰. 地震预警系统及其在日本 311 地震中的作用 [J]. 生命与灾害,2011(6). [15] 刘本玉, 叶燎原, 苏经宇. 抗震防灾规划的研究与展望 [J]. 世界地震工程,2008,24(1). [16] 王棠, 朱锦云, 张向东. 聚焦日本防灾日演习 [J]. 生命与灾害,2009(5). 责任编辑 : 张炜宏观视野 46

Chinese building Codes and Disaster Prevention 中国建筑规范与防灾

Chinese building Codes and Disaster Prevention 中国建筑规范与防灾 GUO Wei Ph.D. /Associate Research Fellow LI Guo-Qiang Professor Chinese Association for Engineering Construction Standardization Brief introduction of CECS Management system of Chinese building codes Chinese