用全面和辩证的思维做好房屋震害研究分析 ——对三个地震灾害严重的县镇房屋倒塌毁损情况的调研与思考

编者按

本文摘编自时任住房城乡建设部总工程师王铁宏与有关同志于2008年撰写《用全面和辩证的思维做好房屋震害研究分析——对三个地震灾难严重的县镇房屋倒塌毁损情况的调研与思考》（2008年发表于《中国建设报》等刊物，全文附后）一文。文章提出房屋震害研究应突出把握好全面和辩证的分析，主要内容包括：（一）要做各种破坏原因分析，（二）要做各种破坏状态分析，（三）要做城镇房屋与农村房屋的震害对比分析，（四）要做超过与没有超过设防标准情况的对比分析。

5·12汶川地震，震级8.0级，震源深度14公里，地震主要能量释放在一分多钟内完成。随后发生余震2.6万余次，其中最大余震震级达6.4级，这些余震主要分布在从映秀镇到青川县的龙门山断裂带中北段，形成长达300公里的余震带。其特点是能量积累慢、复发周期长、影响范围大、破坏强度高、次生灾害严重。

据民政部门统计，截至2008年5月底，四川、陕西、甘肃等十个省（市）共倒塌房屋696万余间，损坏2336万余间。其中，四川省倒塌房屋558万余间，损坏2001万余间。

面对人类历史上一次罕见的大地震，给国家和灾区群众造成如此巨大的灾难，做全面、科学、系统的房屋震害研究必不可少，这也是历史的要求。

北川震后遥感图

凡事苦心剖析，大条理、小条理，始条理、终条理。理其绪而分之，又比其类而合之。

房屋震害研究，应突出把握好全面和辩证的分析，主要内容包括：要做各种破坏原因分析、要做各种破坏状态分析、要做城镇房屋与农村房屋的震害对比分析、要做超过与没有超过设防标准情况的对比分析。

要做各种破坏原因分析

1、强震作用力。强震作用力直接导致房屋倒塌毁损是普遍存在的，不仅在平原坝区，而且在山区。

汶川地震——北川中学、漩口中学

2、震中心区过大地表开裂或隆起。过大地表开裂或隆起导致的房屋破坏大都发生在地震中心区域或临近断裂带区域，是震害原因中较为极端的现象。

集集地震——某公路、某体育场

3、江河滩涂附近强震引起强烈的砂土液化。部分地区由于坐落在河滩松散堆积物上，地震发生后，容易引发强烈砂土液化，导致房屋震陷破坏。

4、山体滑坡造成建（构）筑物被埋或被冲切破坏。对于发生在山区的地震而言，山体滑坡始终是加重灾情的最主要原因，山体滑坡次生灾害破坏规律在山区县镇非常典型和普遍。

汶川地震——北川县城

左侧大滑坡体造成北川县城老城区近1/3破坏情况

右侧大滑坡体造成北川县城新城区近1/4破坏情况

上述四种典型的房屋破坏原因，按地基基础与土力学的专业术语可描述为：强震作用力、地基液化、过大地表开裂或隆起、山体滑坡。

强震作用力、地基液化、过大地表开裂或隆起、山体滑坡示意图

要做各种破坏状态分析

1、整体倒塌。80年代以前修建的房屋，包括50年代修建的砖木结构及未经正规设计建造的民房几乎全部倒塌；按《74版规范》设计，因抗震设防标准较低，构造措施较差或无构造措施的房屋，80％以上整体倒塌。 

汉旺镇上场民房，70年代修建，2-3层。破坏情况：整体倒塌。

  汉旺镇政府街含底商住宅楼，80年代修建，2-3层，未经正规设计与施工，破坏情况：整体倒塌。远处房屋为80年代修建，经过正规设计与施工，未倒塌。

  汉旺镇政府两栋办公楼， 1985年修建， 5层，两栋办公楼纵轴线分别平行及垂直于龙门山断裂带。破坏情况：整体倒塌。（政府大门为90年代后期修建，破坏情况：局部垮塌）

2、部分整体倒塌或局部倒塌加严重破坏。 1980-1990年间修建的房屋或未经正规设计建造的房屋，或虽按《78版规范》进行设计，因抗震设防标准仍然较低，构造措施仍然较差，约有40-50％整体倒塌，其余为局部倒塌加严重破坏。

  东汽某车间，约1970年修建。破坏情况：局部倒塌（屋架倒塌，局部柱顶破坏， 围护墙向外倒塌）。

  煤矿住宿楼，80年代初修建。破坏情况：局部倒塌。

3、未整体倒塌但严重破坏或局部倒塌加严重破坏。1990-2000年间修建的房屋，按《89版规范》进行设计，因抗震设防标准有一定提高，并采取抗震构造措施，该时期修建的房屋，一般未出现整体倒塌但严重破坏，或局部倒塌加严重破坏。局部倒塌的原因有待分析。另外，汉旺镇几栋虽为70年代修建，但按《89版规范》进行抗震加固的房屋亦属于此类，没有整体倒塌但严重破坏。 

  东汽职工宿舍楼， 1970年修建， 3层，80年代经加固扩建。破坏情况：未整体倒塌但严重破坏（坡屋面倒塌）。

  东汽职工宿舍楼，1980年以前修建，3层，后经加固，设有一定的抗震构造措施。破坏情况：未整体倒塌但严重破坏。

  东汽办公楼， 80年代中后期修建，11层。破坏情况：未整体倒塌但严重破坏（内部毁损严重）。

  东汽职工住宿楼，90年代中期修建。破坏情况：未整体倒塌但严重破坏。

  东汽档案馆，2000年以后修建。破坏情况：未整体倒塌但严重破坏（围护墙破坏，梁柱节点破坏）。

  汉旺镇某机关住宿楼，2000年修建，地基下沉， 整体连结差。破坏情况：局部倒塌加严重破坏。

  汉旺广场某小区，2005年修建。破坏情况：未整体倒塌但严重破坏（外观轻微损伤，内部严重破坏）。

4、未整体倒塌但有破坏甚至严重破坏。2000年以后修建的房屋，按现行《01版规范》进行设计，因抗震设防概念明确，抗震构造措施要求严格，该时期修建的房屋，即使烈度为10度，超过设防烈度约4度，一般也未出现整体倒塌或局部倒塌，仅为破坏甚至严重破坏，有些可能有加固价值，有些经鉴定应予拆除。

  东汽职工住宿楼，2000年以后修建。破坏情况：未整体倒塌但有破坏。

  东汽小学教学楼，2000年以后修建。破坏情况：未整体倒塌但严重破坏（圆弧围护墙破坏）。

  要做城镇房屋与农村房屋的震害对比分析

  据有关部门统计，汶川地震共造成川、陕、甘三省房屋倒塌约1.6亿平方米、696万余间，其中，农村房屋（无设计图纸、无政府监督、无施工监管）占到87%多，而纳入政府建设监管体系的城镇房屋（有设计图纸、有政府监督、有施工监管）仅占12%多，即约2000万平方米、约70多万间。折算起来，相当于倒塌的城镇楼房约1万多栋，这些楼房分布在100多个县（市），包括了解放前的几乎全部建筑，50年代、60年代、70年代的大部分建筑和80年代的一部分建筑。有一点非常重要，就是凡是按照89版《建筑抗震设计规范》建造的房屋，即90年代以后的建筑几乎没有整体倒塌，但有严重破损，关键是为人逃生留出了宝贵时间。比如地震破坏最严重的汉旺镇，在实际地震烈度大大超过设防烈度3.5～4度的情况下，几乎没有出现89版规范实施以后的建筑整体倒塌的情况。这足以表明，我国的抗震设计规范经受住了大地震（即高于设防烈度3.5～4度）的严峻考验，达到了“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标，保障了人民群众的生命安全。灾后恢复重建，全面加强指导农房建设（有设计图纸、有专家指导、有政府部门管理），是我国城乡建设统筹的一次重大进步，具有深远意义。

陕西省略阳县权力村、甘肃省康县付坝村毁损农房

要做超过与没有超过设防标准情况的对比分析

汶川地震中，还有一点也很清晰，成都市的实际地震烈度与设防烈度基本相同，即均为7度，按89版《建筑抗震设计规范》建造的房屋均安然无恙，做到了中震基本不开裂、基本不用修。

房屋震害研究中，要对比分析超过和没有超过设防标准两种情况，不能一概而论。哪些县镇的实际地震烈度没有超过设防标准，与超过设防标准地区的房屋震害情况是否存在异同；哪些县镇的实际地震烈度超过设防标准，其房屋破坏规律是否随着烈度超出程度的不同而不同。

用全面和辩证的思维做好房屋震害研究分析

——对三个地震灾害严重的县镇房屋倒塌毁损情况的调研与思考

5·12地震造成巨大的人员伤亡和经济损失。据中国地震局地质研究所所长、国家汶川地震专家委员会南北带地震构造研究组组长张培震介绍，这次地震震级8.0级，震源深度14公里，地震主要能量释放在一分多钟内完成。随后发生余震2.6万余次，其中最大余震震级达6.4级，这些余震主要分布在从映秀镇到青川县的龙门山断裂带中北段，形成长达300公里的余震带。其特点是能量积累慢、复发周期长、影响范围大、破坏强度高、次生灾害严重。地震释放出巨大的能量以弹性波的形式传遍中国大陆乃至整个地球。地震还引发数以万计的山崩、滑坡、塌方和泥石流等严重地质灾害，毁坏了交通、通信等生命线系统。与之相对应的地表均是震灾最严重的区域。据民政部门统计，截至5月底，四川、陕西、甘肃等十个省（市）共倒塌房屋696万余间，损坏2336万余间。其中，四川省倒塌房屋558万余间，损坏2001万余间。

6月8日，国务院《汶川地震灾后恢复重建条例》（以下简称《条例》）正式颁布实施。《条例》就组织开展地震灾害调查评估工作做出规定，内容包括房屋、基础设施、公共服务设施等建（构）筑物的受损程度和数量等。目前，有关部门已经完成灾情严重地区城乡住房受损情况报告，并作为编制恢复重建规划的依据。但实事求是地说，这份报告还不能涵盖房屋震害研究的全部内容，因为不同的部门侧重不同，至少对房屋破坏原因、破坏状态等重要问题并未给出深入分析，因此还不能等同或替代房屋震害研究报告。有鉴于此，我们认为，应当在此报告的基础上，组织对灾区房屋震害情况进行研究，最终形成权威性、综合性的分析报告。面对人类历史上一次罕见的大地震，给国家和灾区群众造成如此巨大的灾难，做全面、科学、系统的房屋震害研究必不可少，这也是历史的要求。其实，在汶川地震应急抢险阶段，住房和城乡建设部就派出大量专家，指导协助四川省建设厅完成了重灾区城镇住宅、教育、医疗等建筑安全性应急评估约5.8亿平方米，占震前建筑总面积的95.6％。另外，住房和城乡建设部等选派的专家组也在灾区现场搜集了大量资料。基于上述工作，并适当参考有关部门的报告，可再选择若干个灾情严重或地震灾害典型的市（县、镇）对各类建（构）筑物，包括城镇水电气路等生命线工程进行震害研究，点面结合，如汉旺镇、北川县城、映秀镇等。经过深入细致的工作，编写出房屋震害研究报告还是具备了一定的基础，条件也比较充分。

基于上述对房屋震害研究工作的认识，6月下旬，我们在四川省建设厅总工程师田文、省质量监督总站副站长向学、省建筑科学研究院副院长高永昭、德阳市建设局副局长邓宁和绵阳市建设局总工程师张迅等同志的陪同下，专门对遭受地震破坏最严重的绵竹市汉旺镇、北川县城和汶川县映秀镇的房屋毁损情况进行了实地调查和现场踏勘。在映秀镇调研期间，正在指挥过渡安置房建设的广州市建委副主任向恩明同志介绍了有关情况。7月初，我们又赴甘肃省陇南灾区调研，甘肃省建设厅总工程师梁文钊同志介绍了有关情况。通过对房屋倒塌毁损情况的研究分析，我们体会到，“凡事苦心剖析，大条理、小条理，始条理、终条理。理其绪而分之，又比其类而合之”。房屋震害研究，应突出把握好全面和辩证的分析，主要内容包括：

一、要做各种破坏原因分析

   张培震同志分析，北川县城遭到毁灭性破坏的主要原因包括：一是该地区发震断裂从整个县城通过；二是县城附近的地震破裂位移大；三是县城坐落在河滩松散堆积物上，场地效应和地基失效使破坏加剧；四是大量山体滑坡和岩石崩塌使灾害更为严重。张所长的分析按地基基础和土力学的专业术语可描述为：造成破坏的原因有强震作用力；震中心区过大地表开裂或隆起；江河滩涂附近强震引起强烈的砂土液化；强震引起山体滑坡造成建（构）筑物被埋或被冲切破坏。以上四种原因不仅仅是北川县城房屋倒塌毁损的原因，也是整个地震灾区房屋倒塌毁损的主要原因。

   1. 强震作用力。强震作用力直接导致房屋倒塌毁损是普遍存在的，不仅在平原坝区，而且在山区。汶川地震中，汉旺镇是最典型的单纯受地震作用力破坏的地区，其房屋未遭受山体滑坡、崩塌、泥石流的影响，建（构）筑物地基也未产生液化、震陷，镇内（不包括镇周边山区）房屋受地震力破坏规律很明显，即呈现出整体倒塌、部分整体倒塌或局部倒塌加严重破坏、未整体倒塌但严重破坏或局部倒塌加严重破坏、未整体倒塌但有破坏甚至严重破坏四种破坏状态。

   2. 山体滑坡。中央领导同志在视察北川灾情时曾讲到，震中在汶川，重灾在北川。北川县城为何破坏严重？据张迅同志介绍，除强震作用力之外，大面积山体滑坡的次生灾害给房屋带来了毁灭性破坏：山体滑坡造成北川县城老城区近1/3几乎被埋没，新城区将近1/4被埋没、破坏。事实上，对于发生在山区的地震而言，山体滑坡始终是加重灾情的最主要原因，不论是城镇房屋还是农村房屋，不论是什么年代建造的房屋，也不论是按什么设防标准设计施工的房屋，还不论是房屋、道路、桥梁或市政基础设施等都遭受严重破坏，造成大量人员伤亡。山体滑坡次生灾害破坏规律在山区县镇非常典型和普遍。又据甘肃省某重灾县的人员伤亡统计数据，全县共有15人在汶川地震中遇难，其中12人是由于山体滑坡、泥石流等次生灾害造成的。目前，汶川地震的失踪人员中，被山体滑坡掩埋占相当比例。

   3. 地基液化。部分地区由于坐落在河滩松散堆积物上，地震发生后，容易引发强烈砂土液化，导致房屋震陷破坏。这类破坏中比较典型的是映秀镇，因其建在岷江河滩松散堆积物上，场地效应和地基失效使破坏加剧，一些建筑出现地表开裂、地基液化、震陷的破坏。尽管与前两种破坏原因相比，地基液化具有特殊性，但在建（构）筑物设计阶段是否考虑砂土液化对房屋抗震安全的影响，在几度抗震设防烈度区域考虑等问题，都需要在房屋震害研究中加以归纳分析。

   4. 过大地表开裂或隆起。过大地表开裂或隆起导致的房屋破坏大都发生在地震中心区域或临近断裂带区域，是震害原因中较为极端的现象，与地基液化类似，具有局部特殊性。这种破坏原因在地震中心区域都有所发生，如北川县城、映秀镇等。

二、要做各种破坏状态分析

   由于地震作用力直接造成的房屋破坏，其状态与房屋的建造年代、质量及抗震设防标准等因素有关，具有一定的规律性。作为最典型的单纯受地震作用力破坏的地区，汉旺镇实际地震烈度接近10度，远远超出震前6度的设防标准，据邓宁同志介绍，在这种条件下，镇内房屋破坏状态可大致分为：

     1. 整体倒塌。80年代以前修建的房屋，包括50年代修建的砖木结构及未经正规设计建造的民房几乎全部倒塌；按《74版规范》设计，因抗震设防标准较低，构造措施较差或无构造措施的房屋，80％以上整体倒塌。

     2. 部分整体倒塌或局部倒塌加严重破坏。1980-1990年间修建的房屋或未经正规设计建造的房屋，或虽按《78版规范》进行设计，因抗震设防标准仍然较低，构造措施仍然较差，约有40-50％整体倒塌，其余为局部倒塌加严重破坏。

     3. 未整体倒塌但严重破坏或局部倒塌加严重破坏。1990-2000年间修建的房屋，按《89版规范》进行设计，因抗震设防标准有一定提高，并采取抗震构造措施，该时期修建的房屋，一般未出现整体倒塌但严重破坏，或局部倒塌加严重破坏。局部倒塌的原因有待分析。另外，汉旺镇几栋虽为70年代修建，但按《89版规范》进行抗震加固的房屋亦属于此类，没有整体倒塌但严重破坏。

     4. 未整体倒塌但有破坏甚至严重破坏。2000年以后修建的房屋，按现行《01版规范》进行设计，因抗震设防概念明确，抗震构造措施要求严格，该时期修建的房屋，即使烈度为10度，超过设防烈度约4度，一般也未出现整体倒塌或局部倒塌，仅为破坏甚至严重破坏，有些可能有加固价值，有些经鉴定应予拆除。

       通过对汉旺镇房屋倒塌毁损情况的研究分析，我们可以初步得出结论，只要完全按照现行的《01版规范》设计施工，即使地震作用超过设防烈度一些，建筑物也可以在大震时不倒，保证室内人员的生命安全；基于唐山地震经验教训编制的《89版规范》，能够保证地震作用初期房屋不倒塌，为室内人员逃生赢得宝贵时间。这些都是重要的经验总结。

三、要做城镇房屋与农村房屋的震害对比分析

   以上是对城镇房屋震害情况的分析，具有一定的规律性，特别是对于单纯受地震作用力破坏的房屋而言。房屋震害研究，正是旨在揭示建（构）筑物在地震力作用下的破坏机理、有针对性地制定对策、调整抗震设防标准、改进建筑抗震设计方法等。

   对于灾区大量的农村房屋，由于未纳入城镇建设监管体系，均由农民自主建设，其震害情况更为复杂，也更为严重。据有关部门统计，汶川地震共造成川、陕、甘三省房屋倒塌约1.6亿平方米，其中农村房屋约占八成多。对此，《条例》规定，“地震灾区的县级人民政府应当组织有关部门对村民住宅建设的选址予以指导，并提供能够符合当地实际的多种村民住宅设计图，供村民选择。村民住宅应当达到抗震设防要求，体现原有地方特色、民族特色和传统风貌。”以灾后重建为契机，全面加强农房建设，是我国城乡建设领域的一次重大进步，在城乡统筹发展进程中无疑具有深远意义。其实，全国各地都在积极推进城乡建设统筹试点示范，仅举一例，河南省固始县作为农业大县在实施城乡建设统筹方面的经验和做法：免费提供12套农房设计图纸供农民自主选择、免费为农民提供测量和咨询服务、加强对农村工匠的技术培训、加强农房建设的质量安全检查与巡查等等。而灾后重建规模如此之大的城乡建设统筹还是空前的。据调研，目前陕西、甘肃两省6个重灾县的灾后农民过冬房建设正有序、有效推进，建设主管部门主要负责指导、协调和帮助：派出农房建设指导专家组，着重帮助做好农房建设的设计图纸审查、施工现场指导和农村工匠培训三项工作。特别是农房设计图纸应体现“安全抗震、经济实用、就地取材、民族特色、节能环保、方便自建”的原则。

四、要做正常设计施工与非正常设计施工房屋的震害对比分析

   对汉旺镇房屋震害的典型分析，应当代表了灾区城镇正常设计施工房屋的震害规律。事实上，灾区绝大多数城镇房屋的毁损情况均在上述规律所描述的范畴内。为进一步加强恢复重建工程质量安全监管，近日，住房和城乡建设部发出通知，要求所有恢复重建工程都应按规定纳入正常的质量安全监管，要求四川、陕西和甘肃省灾区各级建设主管部门加大对恢复重建工程质量安全的监管力度，进一步完善相应的监督管理机制。

   与正常设计施工相对应的是非正常设计施工的房屋震害，是指本应纳入城镇建设监管体系但却不满足设计施工要求而导致的房屋倒塌毁损情况。其中要区分哪些是由于设计不满足规范要求而造成房屋倒塌的；哪些虽然设计满足规范要求，但施工质量达不到设计要求，如材料质量以次充好，甚至偷工减料而造成房屋倒塌的。根据《条例》的规定，灾区县级以上人民政府要负责组织工程质量和抗震性能鉴定并做出相应处理。我们认为，特别是实际地震烈度与设防烈度基本吻合的地震灾区，按《01版规范》设计建造而发生倒塌的房屋，更具典型性，有些个案在得出结论后也应尽可能纳入当地房屋震害研究报告。

五、要做超过与没有超过设防标准情况的对比分析

   据三地建设主管部门负责同志介绍，汉旺镇烈度接近10度，原设防烈度仅为6度；北川县城烈度达10.5度，震前设防烈度为7度；映秀镇烈度几乎达到了11度，而震前设防烈度为7度。

   有关地震等级划分按三水准设防：50年一遇地震，475年一遇地震（设计基本地震），1975年一遇地震（罕遇地震）。一种观点认为，这次地震毫无疑问属罕遇地震！但甘肃省建设厅总工程师梁文钊同志指出，历史上这一地区多次发生大地震，如1879年的8.0级地震，1933年的7.5级地震，因此简单套用上述理论很难解释本次大地震。

   房屋震害研究中，要对比分析超过和没有超过设防标准两种情况，不能一概而论。哪些县镇的实际地震烈度没有超过设防标准，与超过设防标准地区的房屋震害情况是否存在异同；哪些县镇的实际地震烈度超过设防标准，其房屋破坏规律是否随着烈度超出程度的不同而不同。有鉴于此，全面、科学、系统的房屋震害研究更显得弥足珍贵。

六、要做其他有关对比分析

   除以上五个方面的分析以外，房屋震害研究还应做好：

     1. 国内几次强震灾害对比分析。如要全面分析对比唐山地震、集集地震与汶川地震的规律，内容涉及地震形态、地震次生灾害和房屋毁损等情况。中国科学院周锡元院士介绍，尽管唐山、集集和汶川地震都是突发型的，无前震，震源很浅。但汶川地震是逆冲加走滑断裂，震源破裂过程最复杂，持续时间最长。另外，汶川地震波及的面积、造成的受灾面积、诱发的地质灾害、次生灾害比唐山和集集地震也大得多。

     2. 国内外强震灾害对比分析。内容除上面提及的以外，可否引伸至各国应对房屋倒塌毁损的应急抢险机制以及评估、鉴定、加固机制等。

     3. 次生火灾情况对比分析。如与旧金山大地震和阪神地震相比，汶川地震引发的次生火灾数量极少，这对于汶川地震灾区范围内分布有各类燃气管道的市镇而言，其中必然有值得借鉴的经验和做法。

   综上所述，房屋震害研究不可或缺，应突出把握好全面和辩证分析，即一是做好房屋破坏原因分析，二是做好房屋破坏状态分析，三是做好城镇房屋与农村房屋的震害对比分析，四是做好正常设计施工与非正常设计施工房屋的震害对比分析，五是做好超过与没有超过设防标准情况的对比分析等。通过房屋震害研究，应科学、理性、实事求是地回答若干重大科学技术的基本问题：诸如如何利用震害现场资料，整理总结建（构）筑物，包括城镇市政基础设施（特别是生命线工程）的破坏规律；如何科学评价现行建筑抗震规范在抵御地震灾害，保护室内人员生命安全方面的实际效果；抗震设防标准的调整应体现科学性和严肃性，是否应当以房屋震害研究结果为依据；对于公共建筑和服务设施，在抗震设防等级确定、结构体系选择等方面有哪些需要思考的问题等等。通过研究这类问题，进而引伸至技术标准和相关政策的调整。