第九章土木工程防灾减灾

目前日本的建筑，在抗震方面基本上分为3类。一是耐 震结构；二是制震结构；三是免震结构。
所谓的耐震构造，其最主要的原理就是提高柱子和墙 壁的强度和韧度，建筑物总体经得住震动，目前我国主要 采用这种方法。
而免震结构和制震结构都是比较新的技术。在日本， 将抗震结构的建筑改为免震建筑，成本只需增加5%-10%。
2004年5月戴高乐机场一处 屋顶发生坍塌事故，造成6人 死亡，多人受伤
2004年11月斯洛伐克塔特拉山 地区，暴风雪使数千棵树倒地 据初步统计，约三百万立方米 木材被毁，约占该国年木材产 量的90%
2010年4月14日上午7时49分，青海省玉树藏族自治州玉树 县发生两次地震，最高震级7.1级，地震震中位于县城附近。 截至4月20日15时，余震共1278个。截至2010年5月30日18 时共 2698人遇难，已确认身份2687 人，其中学生199人。
1970年孟加拉国热带旋风造 成30~50万人死亡
1987年我国大兴安岭森林 大火，不仅烧毁了大片森林， 还使得200人为之献出生命
1985年哥伦比亚火山爆发导 致2.2万人遇难
2000年印度孟加拉邦 洪水灾害使1000人死亡
2004年11月，河北沙河发生 矿难，被困井下矿工达到１１ ９人，死亡人数达到６８人
2010年8月7日，甘南藏族自治州舟曲县城东北部山区突降特大 暴雨，降雨量达97毫米，持续40多分钟，引发特大山洪地质灾 害，泥石流，流经区域被夷为平地。截至2010年9月7日，舟曲 8·7特大泥石流灾害中遇难1481人，失踪284人。
2012年7月21日，北京及其周边地区遭遇61年来最强暴雨及洪 涝灾害。此次暴雨造成房屋倒塌10660间，160.2万人受灾，经 济损失116.4亿元，已造成79人遇难。
地震分为天然地震和 人工地震两大类。天然地 震主要是构造地震，它是 由于地下深处岩石破裂、 错动把长期积累起来的能 量急剧释放出来，以地震 波的形式向四面八方传播 出去，构造地震约占地震 总数的90%以上。
构造地震产生原 理
2008年，四川汶川特 大地震是新中国成立以来 破坏性最强、波及范围最 广、救灾难度最大的一次 地震，震级达里氏8级， 最大烈度达11度，余震3 万多次。引发的崩塌、滑 坡、泥石流、堰塞湖等次 生灾害举世罕见。汶川大 地震也震断了外界连接震 中地区的所有公路、桥梁， 致使灾区群众和救灾队伍、 救灾机械、救灾物资被阻 断在了“生命线”两边。
——上部结构与基础的分离式设计
日本开发出一种“局部浮力”的抗震系统，即在传 统抗震构造基础上借助于水的浮力支撑整个建筑物。这种 技术是在建筑物上层结构与地基之间设置贮水槽，使建筑 物受到水的浮力支撑。水的浮力承担建筑物大约一半重量， 既减轻了地基的承重负荷，又可以把隔震橡胶小型化，降 低支撑构造部分的刚性，从而提高与地基间的绝缘性。这 种技术不仅具有较好的抗震效果，同时贮水槽内贮存的水 在发生火灾时还可以用来灭火，或者作为地震发生后的临 时生活用水。更重要的是这一系统成本并不算高，以八层 楼医院为例，成本比普通抗震系统高出大约2％。
土木工程灾害的特点
——土木工程是造成灾害的主要载体
——减轻这种灾害的主要手段和方法必须要依靠土木工程 方法，其他方法都不能根本地解决土木工程灾害问题
2009年，中央电视台北配楼由于燃放烟花引起大火， 造成直接经济损失16383万元。
2011年7月23日8点30分左，北京南站开往福州站的D301次 动车组列车运行至甬温线上海铁路局管内永嘉站至温州南站间 双屿路段，与前行的杭州站开往福州南站的D3115次动车组列车 发生追尾事故，后车四节车厢从高架桥上坠下。这次事故造成 40人（包括3名外籍人士）死亡，约200人受伤。
防震技术
——刚性结构提高建筑物的抗震性能
一座号称日本最高的公寓，该公寓每坪(约3.3 平米)价800万日元(约48万元),在刚开始销售后不久 即售罄，一个重要因素就是这些高层公寓多半与高层 写字楼作了同等水平的抗震设计。使用了与美国纽约 世界贸易中心相同的钢管168根，确保了抗震强度。 这种钢管的直径最大达800毫米，厚度达40毫米，而 且钢管中还注入了比通常混凝土强度高3倍的高强度 混凝土。
第九章 土木工程防灾减灾
9.1 灾害及灾害类型 9.2 主要灾害与防灾减灾对策
9.1 灾害及灾害类型
(1) 灾害概况
灾害就是指那些由于自然的或社会(人为)的原因，对 人类的生存和社会的发展造成损害的各种现象。
工程灾害包括自然灾害和人为灾害。自然灾害主要指地 震灾害、风灾、水灾、地质灾害等，人为灾害则包括火灾 及由于设计、施工、管理、使用失误造成的工程质量事故。
为了抵御地震的破坏，日本的高层建筑普遍采用 了一种地基地震隔绝的技术。这种技术就是在建筑的 底部安装弹性橡胶垫，或者摩擦滑动承重座缓冲装置 来抵御地震。日本三井不动产公司在东京都杉并区出 售的一座免震结构公寓高达93米，但其外围使用了新 研制的高强度16积层橡胶，建筑物的中央部分使用了 天然橡胶系统的积层橡胶。这样，在裂度为6的地震 发生时，就可将建筑物的受力减少至1/2。
震源深度10-20公里，震中烈度达11度，造成69225 人死亡，374640人受伤，17939人失踪，直接经济
(3) 人为灾害
由于人们不当的知识或缺乏知识、不当的选址、不当 的设计、不当的施工、不当的使用和不当的维护，导致所 建造的土木工程不能抵御突发的载荷，导致土木工程的失 效和破坏，乃至倒塌而造成了灾害，给人类带来了损失。
在中国，高层公寓通常以柔性结构为主流，一般 靠整个建筑来减弱地震引起的摇动。这种建筑在强风刮过 来时，楼的结构也会发生一定的摇动。而日本建筑多数采 取刚性结构，这样摇动大大降低。例如，7级以上的大地 震发生时，柔性结构的建筑一般要摇动1米左右，而刚性 结构建筑只摇动30厘米。”
——使用橡胶、弹簧等弹性装置提高建筑物的抗震性能
(1) 地震灾害基本概况
地震，又称地动、地振动，是自然灾害中发生最多、 影响最大的一种。从时间上看，地震有活跃期和平静期交 替出现的周期性现象。从空间上看，地震的分布呈一定的 带状。
地震震级是划分震源放出的能量大小的等级，一次地震 只有一个震级，但它所造成的破坏，在不同的地区是不同 的。地震烈度是指某地区地表面和建筑物受地震影响和破 坏的程度，一次地震，在不同的地区，可以划分出好几个 烈度。地震烈度的大小主要与地震震级、震中距、震源深 浅、地质构造、地形、建筑物类型等因素有关。
源自文库 国内外土木工程抗震原则 ——我国一般建设工程抗震设防要求采用三个水准概率来设防
“小震不坏、中震可修、大震不倒” ——地震抗震标准，针对不同地区的建筑物是不一样的 ——采用一些新的建筑理念和结构形式来抵抗地震作用
———9级强震下日本建筑为何不垮
日本堪称世界上地震最多的国家，每年发生有感地震约1000 多次，全球10%的地震均发生在日本及其周边地区，因此日本的 房屋设计对抗震有非常严格的要求。
另一方面，为了提高传统木结构建筑的抗震能力，日本普 通的民宅采用了箱体设计——地震发生时，房屋整体翻滚， 不至于损毁。专业技术人员还会定期对民房进行抗震加固 等级评定，政府会酌情给予居民适当的补贴鼓励。
很多房子被海浪挪出 很远但全然没有散架
每次大震后修改建筑法
每一次发生特大地震后，日本国土交通省都会组织力量进行 建筑抗震调查，根据调查结果提出对《建筑基准法》的修改意见。 而日本建筑师在设计建筑时，也会严格按照《建筑基准法》的抗 震要求。一个建筑工程，要从政府部门获得开工许可，除了要上 交设计图纸、施工图纸等文件外，还必须提交建筑抗震报告书。 普通的一个八九层公寓楼,其抗震报告书动辄厚达两三百页。建筑 抗震报告书必须经过相关部门或人员的检查,确认无误后才能开工。
震源深度12公里，震中烈度达11度，造成24.2万人 死亡，16.4万人受重伤，仅唐山地区总的直接经济损 失达54亿元。
造成辽河流域中小河流决口4000多处，致使60多个 市、县，1200多万人，6000多万亩农田和 大批工矿 企业遭受特大洪水袭击，死230人，直接经济损失47 亿元，东北三省减产粮食100亿斤。
“地震时杀人的不是地震，而是建筑。”这是地震灾害学中 一句著名的话。2011年3月11日13时46分日本仙台发生9.0级地震， 在本次强震中，日本虽然损失惨重，但多数坚挺不倒的高层建筑 物，以顽强的“不死鸟”形象，从一个侧面展示着第一抗震强国 实打实的抗震能力。
“多震日本”被公认为世界第一的抗震强国。其中，日 本多数建筑采用钢结构和木结构，其良好的抗震性是建筑 物经历强震坚挺不倒的主要原因。
(2) 自然灾害
自然灾害是人类依赖的自然界中所发生的异常现象，自 然灾害对人类社会所造成的危害往往是触目惊心的。自然 灾害及其衍生灾害都对人类的生产和生活造成了严重的影 响和后果，主要包括以下几个方面： ——造成人口的大量死亡 ——给社会经济造成破坏 ——造成社会不稳定
1976年我国唐山发生7.8 级的地震，不仅大量的房屋 建筑倒塌毁坏，而且造成24.2 万人丧生
2013年2月1日连霍高速公路渑池段义昌大桥发生特大烟花爆竹 爆炸事故，大桥南半幅发生坍塌。本次事故造成14人死亡，8人受 伤。事故发生的直接原因为，使用不具有危险货物运输资质的货车， 不按照规定进行装载，长途运输违法生产的烟火药剂爆炸物和烟花 爆竹，途中紧急刹车，导致车厢内爆炸物发生撞击、摩擦引发爆炸。
自1954年以来长江全流域性大洪水，受灾人数上亿， 近500万所房屋倒塌，2000多万公顷土地被淹，经济 损失达1600多亿元人民币。
全国19个省级行政区均受影响，死亡129人，失踪4 人，紧急转移安置166万人；农作物受灾面积1.78亿 亩，倒塌房屋48.5万间，损坏房屋168.6万间；因灾 直接经济损失1516.5亿元。
土木工程灾害主要内容 ① 土木工程规划性防灾 ② 工程性防灾 ③ 工程结构抗灾 ④ 工程技术减灾 ⑤ 工程结构在灾后的检测与加固
前面4项内容是灾害发生前进行的工作，第5项内容是 灾害发生后进行的工作，涉及灾害材料学、灾害检测学、工 程修复和加固等领域。
9.2 主要灾害与防灾减灾对策
9.2.1 地震灾害及其防灾减灾对策
在日本近代，损失最惨重的地震要数1923年的关东大 地震和1995年的神户大地震。但除上述两大地震损失惨重 外，其余地震造成的损失可以说并不严重。这不但与日本 使用轻质材料(主要为木材)建房有关，也与日本在地震设 防方面的研究成果和技术水平有很大关系，日本建筑的地 震设防也有一个从耐震、制震到免震，从防死、防伤到防 损坏的发展过程。
(2) 地震灾害的土木工程对策
结构物破坏的影响因素
——与地震本身有关，地震震级越大，震中距越小，震源 深度越浅，破坏越重；
——与结构本身的质量，包括其结构是否合理，施工质量 是否到位等；
——结构物所在地的场地条件，包括场地土质的坚硬程度、 覆盖层的深度等等；
——局部地形对震害的影响也很大。
对于地震灾害采用的土木工程对策主要从规划设计和施工建 造两方面着手，选择有利的抗震设计方法和原则，并对结构 物采取合理可行的减震措施以减轻地震力对结构造成的影响。
时间
地点
1975年8月
河南驻马 店
1976年7月 28日
河北唐山
1985年8月 辽河流域
1998年7月 下旬至9月中 长江流域
旬初
2008年 南方地区
2008年5月 12日
四川汶川
灾害种 类 洪水 地震
洪水
洪水
雪灾
地震
基本情况
汝河、沙颍河、唐白河三大水系各干支流河水猛涨， 漫溢决堤，板桥、石漫滩水库垮坝失事，造成特大洪 水，直接经济损失100亿元。
此外，日本建筑在选材上也格外讲究，比如在欧洲、中 国经常被当作主要建筑材料的砖瓦，现在在日本建筑上几乎 已经找不到踪影。“1923年的关东大地震证明砖结构房屋 不抗震。从那以后开始，砖结构建筑在日本几乎不再被使用， 取而代之的是辅以轻型墙面材料的钢筋混凝土结构。”
在冬天经常下雪的日本东北地区，为了应付积雪，当地 人在建造房屋时，房顶多采用铁板材料。使用铁板作为屋顶， 是因为比使用瓦片的建筑物质量要轻许多。此外，为了御寒， 这个地区民居的房间门、窗开口的幅度较小，这使得房间更 具有抗震性。房屋倒塌少，很大程度上减少了人员死伤。