一周之内西半球发生两次强震,1月9日那一次6.5级,发生在美国北加州枫岱亚市附件,一人未死,受轻伤者不到40人。1月12日那一次7.0级,发生在加勒比海岛国――海地首都附近,太子港市及其附近多座城镇立刻被毁,就连该国的总统府、议会大厦、联合国驻军总部大楼、以及其他政府部委和监牢等要害建筑皆被震塌,方圆几十公里一片废墟,尸体遍地,成为人间地狱。仅太子港市震后第三天就找到约五万具尸体,预计死亡总人数在十万人到二十万人之间。据报道,海地85%医生丧生,绝大部分政府部长级高官失踪。至少300万民众在地震中失去住所。
两次震级相差不大的地震,遇难人数为何如此悬殊呢?
2001年3月,美国西部西雅图也发生过一次7.0级地震,地震时仅造成一人死亡,但并非建筑物倒塌砸死,而是受地震刺激,心脏病发作身亡。
1988年前苏联亚美尼亚共和国的6.9级地震,造成列宁纳坎市80%的建筑物倒塌,2.4万人死亡,2.0万人严重伤残。然而,美国旧金山1989年一次震级相等的地震仅死亡68人。
1983年智利瓦尔帕莱索市发生7.8级强烈地震,100万人口的城市仅造成150人死亡,与中国唐山市相比,震级和人口完全相同,唐山地震造成24万人死亡。
两次震级完全一样的地震,遇难人数为何如此不同呢?
造成这种差异的根本原因是,发达国家更重视抗震设防,抗震设防没有仅停留在口头上,而是真正落实到实际行动中,做到建筑选址科学化,建筑设计有人审,筑建筑材料有保证,施工质量有核查。大量的地震事例表明,设防不设防,效果大不一样一。
2001年3月美国西部西雅图的7.0级地震,为什么没有直接造成人员伤亡?其根本原因是:1906年旧金山8级大地震之后,西雅图在城市地震区划、建筑物抗震设防方面采取了有效措施,确保了建筑物具有抗御8度地震的能力。2000年还发行了2亿美元的债券,用以加固学校建筑和桥梁等,因而在遭遇7.0级地震袭击时损失极小。
阿根廷圣胡安市1944年发生7.8级地震,城市毁坏严重,并导致5000余人死亡。震后重建时,政府采取了设防措施,城市总体上按地震烈度8度设防。所以,1977年这里发生7.4级地震,仅造成70人死亡。城市建筑物的抗震设防为抵御地震灾害发挥了重要作用。
5.12地震中,北川一中两栋1995年建的教学楼轰然倒塌,1500多师生被埋在废墟里,823名学生和40名老师遇难,120多名学生严重伤残。可是教学楼边上十几米远那栋60年代的砖混结构的老红楼却没有倒,为什么?那就是那个年代的人干事认真,讲究建筑质量。
造成海地地震伤亡极其惨重的原因主要有几下三点:
1. 建筑物缺失抗震能力
海地是西半球最贫穷的国家。长期以来,政局不稳定,经济落后,主要依赖国际援助,飓风、洪水等自然灾害时有发生,2/3的劳动力缺乏正式工作,76%的人生活在贫困线以下,56%的人营养不良,全国只有20%的居民能用上自来水,成人文盲率近50%。在这样的穷国,建筑物的抗震设防无从谈起,百姓能有简易房屋住住就已经很满足了, 何谈建筑质量与抗震能力?就连总统府、国会大厦、联合国维和驻军总部大楼、以及政府部委大楼也都是些外表光鲜,实质豆腐渣工程,在7级地震中一震即塌,绝大部分政府部长级高官被埋废墟,迄今失踪。
据海地地震灾区照片等资料分析发现:(1)许多砖混结构的民房没有钢筋,特别是缺少抗震能力强的带粗螺旋箍筋的钢筋混凝土柱。(2)钢筋混凝土框架结构房屋的倒塌几乎都和柱子的破坏有关。柱子的破坏主要包括: 柱子顶端和底部水平破裂、柱子主筋压屈与压弯、外部保护层剥落、柱体剪切破坏等等。柱梁之间的节点尤其容易破坏。遭到破坏的钢筋混凝土柱子往往是:柱子里钢筋太少太细、箍筋间距过大,搭接长度不足、横向接头钢筋过少等等。柱子是房屋的“脊梁”, 软骨头的房屋一震就塌。(3)无筋承重墙主要被剪切断裂破坏。(4) 对于砖混结构和钢筋混凝土框架结构的房屋来说,房屋越高,地震时破坏率越高。(5)街面的门面房特别容易被地震毁坏。这类建筑往往采取强梁弱柱体系,而且结构布局不合理。底层临街一面,开洞很大,作为商店的门或窗户, 而在背街的那一面墙开洞很小。房子的强度一边强、一边弱。地震来时,房屋底层破坏后向街心一侧倾倒。
2. 沙土液化与地基失效
太子港是个有200万人口的大城市,但是这个城市最初设计只能容纳20万人。后来城市人口剧增,城区盲目扩张,房屋不得不建到附近的山坡上或冲积低洼区内。无论山坡上的风化土还是冲积低洼区内的松散沉积物,空隙度大,内含饱和水,具触变性。在静态情况下,水饱和的沉积物尚具有一定的稳定性,但在地震波的晃动下,这种水饱和的松散沉积物瞬刻失去稳定性,呈现出液态的物理性质(即沙土液化),使得坐落其上的建筑物在流沙中不均匀下沉,造成建筑物倾倒而彻底摧毁。这就是建筑学上所说的场地效应和地基失效。举个例子,把一块方糖放在一碗小米上,然后来回晃碗,方糖很快沉入小米之中。太子港大多数房屋不是建在基岩上,而是坐落在松散沉积物之上,这也是为什么地震中如此众多的楼房倾斜倒塌的重要原因之一。建筑物越大越高(例如政府大楼、医院,大学),由沙土液化造成的地面不均匀沉降而使得建筑物倾斜、倒塌越明显。那些建在半山腰风化土之上和坐落在河岸边的房屋,地震振动使地基连同房屋倾倒后跌落谷底。事实又一次证明,直接建在坚固基岩上的房屋更耐震。中国唐山地震中唯一仅存的两座古庙,就是因建在坚固基岩上而得以大难不毁。
3. 城市建在断裂带上
海地这个岛国位于北美板块与加勒比板块的主边界上,该边界就是一条巨型的剪切走廊,平均运动速率为2 厘米/年。剪切走廊内含三条断裂带,最北的一条以走滑-逆冲运动为主,中间和南边两条都是左行走滑为主、逆冲为辅的断裂。海地首都――太子港市正位于南边断裂带――恩里基约―芭蕉园(Enriquillo-Plaintain Garden)断裂之上。所以,这次海地地震基本上属于直下型地震,震源深度仅为8-10公里,故对太子港市破坏性极大。十八世纪中叶同一断裂发生的另一次强震毁灭一次太子港市,250多年之后再次被地震毁灭。人类总是健忘,继续在地震危险性极大的活动断裂上继续建城市。“秦人无暇自哀而后人哀之,后人哀之而不鉴之,亦使后人复哀后人也”。
断裂带是地震时地面变形的集中之地。断裂带两侧的相对位移,包括水平和垂直位移,在7.0级地震中从几十厘米到一两米,跨越断层的房屋,其基础承受不了这么大的位移,房屋因而遭到破坏。所以,在强震中,那些坐落在断裂带上的建筑物全部倒塌,无一幸免。2008年,我在四川5.12地震灾区考察是看到,龙门山中央断裂和前山断裂的地表破裂或形变带的宽度一般小于40米,在这个范围内,各类房屋无论其建筑结构、所用材料、施工质量全部倒塌损毁。
但愿海地地震是一面镜子,人类从此从中吸取了教训。(嵇少丞)加拿大华人网 http://www.sinoca.com/
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