2025年1月7日,西藏日喀则市定日县发生6.8级地震,震源深度10km,本次地震最高烈度达IX度(9度),涉及西藏自治区1个市、6个县、45个乡镇,震级高、烈度强,造成126名同胞不幸遇难,约6.15万名群众受灾。地震发生后,,接到西藏住建厅的驰援通知,分别派出两批技术团队赶赴西藏日喀则定日地震灾区,参与了房屋的震后安全评估和公共建筑的检验测试鉴定工作,主要涉及定日县城、曲洛乡、盆吉乡、克玛乡、曲当乡共计550余户农房的应急评估和60余栋公共建筑的检测鉴定,为灾后房屋的加固、重建提供了可靠的技术依据。
受访嘉宾:景武斌西安五和新材料科技集团股份有限公司检测鉴别判定中心负责人、西安五和建筑科技咨询有限公司总经理助理
建筑结构Q1:当您了解到西藏日喀则发生6.8级地震时,第一时间直观的反应是什么?作为一名结构领域的专家,就本次震害,您最想了解哪几个方面的情况?是否有思想准备可能要随时奔赴灾区的准备?
2025年1月7日,西藏日喀则市定日县遭受了6.8级地震的重创,此次地震不仅震级较高、烈度大,还造成了126人不幸遇难,27248户房屋受损,这中间还包括3612户房屋完全倒塌(数据来源:央视新闻)。面对这样一个地广人稀的地区却遭遇如此严重的人员受伤或死亡和财产损失,不禁让人感到震惊。尤其令人关切的是,灾区房屋的建筑形式及其在地震中的受损情况,这对我们分析为何此次地震会导致大量房屋倒塌具备极其重大意义。作为一名专注于房屋安全鉴定与加固工作的专业技术人员,我已做好充分准备,愿意随时前往灾区参与震后支援工作。
建筑结构Q2:您是在什么时间、何种情况下接到上级通知须赴灾区一线?在出发前您做了哪几个方面的准备工作?
2025年1月10日,我单位西藏办事处负责人接到了西藏住建厅的驰援通知,让我方立刻开始组织有关技术人员,等待奔赴灾区一线的通知。当天晚上,我方随即组织了18人的技术团队待命出发。1月11日晚,我方接到通知要求尽快赶往震中定日县参与震后房屋应急评估和鉴定工作。
考虑到定日县为高海拔地区且正值冬季,为了应对当地的高反和低温影响,我单位在接到通知后第一时间准备好了相关检测设备、药物和御寒物资,且提前与当地政府联系解决了现场住宿问题,为现场人员工作提供全面保障(图1、图2)。
2025年1月13日一早,我方第一批由12位技术人员组成的技术服务团队奔赴抗震一线点左右抵达目的地,我们入住的地方是一所学校的宿舍楼,是一个经过设计的框架结构,除了部分框架墙与主体连接部位出现一些轻微裂缝(图4),其整体结构安全性尚未受到明显的地震影响。2025年1月17日,由西安建筑科技大学邓明科教授带队的第二批人员赶赴现场与第一批队员汇合(图5)。
建筑结构Q3:跟您一起赶赴灾区一线的小组成员都有哪些?是来自一个单位还是不同单位组成的联合“作战”团队?您和小组成员在抵达灾区之后就所看到的场景如何?有哪些直观感受?
此次赶赴灾区一线的团队,是由西安五和新材料科技集团股份有限公司(简称:五和新材料集团)与西安建筑科技大学的技术及科研团队联合组成的“作战”团队。来自五和新材料集团的成员包括景武斌、高克伟、洪彦、王维姣、张消、薛飞龙、史志鹏、杨永安、张松、侯延明以及吴浩浩;而西安建筑科技大学则由邓明科教授领衔,其小组成员有赵向儒、郭育源、于博旭、高恺、解芝萌和王鑫龙。
抵达灾区后,震中受灾的场景还是很令人痛心,由于当地农房主要是以就地取材建造的石木、土木结构为主,抗震能力很差,震中大量农村自建房出现倒塌(图6),部分高烈度区域的公共建筑也出现了显而易见的震损现象(图7)。而且加上当地的低温和高海拔因素影响,对赶赴当地开展救援的人员来说也非常大的挑战。
建筑结构Q4:在考察过程中,不一样和结构体系建筑的受损情况如何?有哪些典型的破坏形态和特点?针对震损较严重的建筑,能否从专业角度初步分析其破坏机理?
这次我们团队主要是到定日县参与了房屋的震后安全评估和公共建筑的检测鉴定工作,主要涉及定日县城、曲洛乡、盆吉乡、克玛乡、曲当乡共计550余户农房的应急评估和60余栋公共建筑的检测鉴定。
从我们在这些地区的实地考察来看,本次地震受损最为严重的还是农村自建房。这些受损严重的自建农房多采用土-木结构(图8)、石木结构(图9),和这几种材料的混杂结构,除此之外还有一些农户采用自制的混凝土砌块砌筑的房子也出现了显而易见的损坏(图10、11)。这种自建房建造时所采用的材料主要以就地取材为主,墙体砌筑材料强度低、房屋整体性差、纵横墙连结不可靠,大多数没有圈梁和构造柱等抗震构造措施,而且楼、屋盖大部分为木檩、片石(或木板)、黏土铺设而成(图12),楼屋盖的整体性和刚度很差,在地震来临时很难有效的传递水平地震作用至同向抗震墙,因此在震中的高烈度地震影响下房屋很容易出现房倒屋塌的现象。
这些民房的倒塌大部分是由于墙体的砌体质量差,受到地震作用后,墙体块材之间的砌筑材料受反复的地震剪力影响而强度降低、块材之间粘结失效,或者是平面外地震力使墙体出现平面外弯曲破坏从而出现整体性垮塌;还有一部分是由于楼屋盖局部坍塌或者木梁、木檩出现断裂,移位、拔榫导致楼屋盖坍塌(图13)。归根结底,还是因为农村自建房在建造时就存在先天缺陷,没有最大限度地考虑抗击地震的措施,也没有经过专门的设计和施工,其结构从构件承载力、抗震体系到实施工程质量都很差,导致其在地震来临时难以抵抗地震作用。
在我们排查和检测检验判定的过程中也发现,对于大部分公共建筑,其受灾情况要比农房好的多,这其实是因为公共建筑大部分是经过正规的设计和施工,其结构体系和实施工程质量都要明显好于自建房。我们现场所见到的公共建筑主要以钢筋混凝土框架结构、砖混结构和钢框架结构为主(钢框架结构主要为村委会新建的单层办公用房,没有明显震损)。
公共建筑最常见的震害就是女儿墙外闪塌落(图14),对于钢筋混凝土框架结构的震害大部分是以非结构构件的损伤为主(比如填充墙倒塌、开裂(图15),以及外立面装饰层、吊顶等附属构件的脱落(图16)),主体承重结构构件的受损情况并不是很严重。框架结构的非结构构件出现的震害问题,除了本身填充墙的材料强度较低以外,其实是由于其与整体的结构之间的连接不够可靠导致。
而对于经过设计的砌体结构公共建筑,其在地震作用下的表现还是很不错的,不像我们传统认知的砌体结构就要比框架结构差的概念,我们在同一个地方看到相邻的两个建筑物,一个砖混结构、一个混凝土框架结构,框架结构出现了显而易见的非结构构件的震损,但是旁边的砖混结构几乎未见明显损伤(图17、18)。
建筑结构Q5:地震时正值冬季,高海拔、低温严寒加剧了抗震救灾工作的难度。在整个现场的调研工作过程中,团队及当地支持单位具体遇到了哪些困难并如何克服的?
我们团队在这次进藏之前已经做了充分的准备,考虑到当地高海拔和低温气候影响,我们提前给大家准备了御寒及抗高反的物资,同时为保障大家的身体健康,公司层面也很重视,时刻关注着每个人的身体健康情况,因为我们工作的部分区域海拔超过了5000米,部分团队小伙伴在现场工作中出现了非常严重的高反现象(图19),公司对此也格外的重视,对于持续严重高反的同事第一时间安排他们返程,而且返程的行程安排也得到了当地政府的全力支持。
抵达定日县时,正值震后应急救援全面展开的关键时期,当地酒店宾馆几乎全部被各方救援力量所占用。尽管小组成员已做好了临时住宿于车内或帐篷的心理上的准备,但当地政府在了解到我们团队将参与震后救援工作的消息后,积极协调资源,解决了我们的住宿难题,安排我们在当地一所学校的宿舍楼内居住。这里不仅有暖气供应、24小时热水,还提供了必要的食品补给,让我们感受到了极大的温暖和支持。
建筑结构Q6:参与灾后现场考察工作是一件具有极大危险性且又非常辛苦的事情,参加此项工作对您个人的心境、未来科研工作的开展会有哪些新的思考?
这次经历让我深刻体会到“责任”二字的分量。在震后房屋评估鉴定现场,我们的评估结果必然的联系到居民能否安全返家。在海拔4000多米的高原持续工作时,低温加上高原缺氧环境使得我们的现场工作更加艰难,但当地群众自发送来的酥油茶和“扎西德勒”的问候,让我真切感受到职业的价值——技术不仅是冰冷的数据,更是守护生命的温度。
本次参与震后现场考察也是我第一次在地震现场开展评估和检测鉴定工作,俗话说“实践出真知”,我们在平时的鉴定评估工作中,更多的是依照规范要求进行评判和分析,但是既有建筑物的安全现状和结构体系本身就存在多样性和复杂性,对结构安全尤其是震后已受损房屋的判断是难以通过规范内容去简单对应的,只有不断地接触工程现场,亲自去探查房屋真实的震后反应,积累更多的现场经验,这样才可以给房屋的震后评估和鉴定给出更加合理的结论。
从未来科研工作开展的角度,此次经历为我提供了大量宝贵的一手资料和新的研究方向。在灾区,我看到不同结构类型、不同建造年代的房屋在地震中的破坏形式各有特点,这些实际案例是在实验室模拟环境中难以完全复现的。回到日常科研和技术工作中,我可以基于这些真实数据,逐步优化房屋安全检测鉴定的技术和方法,提高鉴定的准确性和效率。比如研究怎么样更精准地评估老旧建筑在地震后的残余承载力,开发更便捷、高效的检验测试手段,以便在类似灾害发生时能够更快地为救援和重建提供科学依据。
建筑结构Q7:开展的摸排、应急评估指导等成果对后续灾后重建有哪些指导意义?
本次开展的应急评估和房屋安全鉴定成果可以为灾后房屋的加固、重建提供较为可靠的技术是依据,这次评估将房屋按照其受灾严重程度分成了可用、暂停使用和禁止使用三种结果,在现场评估结束在房屋上分别标注绿、黄、红色标记,便于后续精准处置。
对于标记为绿色的建筑物可以正常使用、但应随时关注房屋安全状况变化,发现异常随时处置;对于标记为黄色的建筑物为暂停使用,一定要通过进一步的详细检测鉴定来判断其安全性能是不是满足要求,若不满足应采取对应的加固等处置措施;对于标记为红色的房屋为禁止使用,通常要采取加固、拆除重建措施消除隐患。
本次地震造成的房屋倒塌、受损主要为农村自建房,这类房子在建造时就缺少专业的抗震方面考虑,地震来临时极易受损。所以,我认为本次地震后房屋的灾后重建工作特别的重要,国家对于自建房有明确规定,对于三层及以上新建自建房,要依法依规实行专业设计和专业施工,严格执行房屋的品质安全强制性标准。但是西藏地区的农村自建房绝大部分是一、二层,对于这类房屋我有以下建议:
(1)提高农房设计水平。考虑到西藏地理环境和当地藏式建筑的特点,要因地制宜推广农房新型建造、加固方式,编制具有地域特色、乡土特点的农房标准设计图集、农房加固图集等,免费供村民选用并提供技术咨询服务。鼓励引导建筑规划设计单位和专业技术人员提供农房新建及加固设计服务,满足村民个性化建房需求。
(2)培育乡村建设工匠队伍。各地要加强乡村建设工匠培训,提升乡村建设工匠职业技能和综合素养,建立乡村建设工匠名录,落实乡村建设工匠实施工程质量安全责任。以乡村建设工匠为主体,培育小型化、专业化、规范化的乡村建设服务团队,承接农房和小型工程建设项目建设,提升农房建设质量。
(3)提高农房建设管理信息化水平。各级住房城乡建设主管部门要会同有关部门统筹建立农房综合管理信息平台,建设包含空间地理信息、行政审批、设计建造和房屋安全状况等信息在内的农房全生命周期数据库,强化各层级系统的上下联动和部门间的信息共享,打通数据壁垒,着力提升农房质量安全监管的数字化、智慧化水平,推动实现农房建设管理“一网通办”。
(4)探索建立农房保险制度。探索开展农房保险试点,尤其是在西藏地震、地质灾害频发的重点区域推广农房灾害保险制度,通过房子保险为房屋灾后的加固重建提供资金保障。
建筑结构Q8:本次震害调查对我国今后的新建、抗震加固以及规范体系修订方面,您有哪些意见或建议?
通过这次现场调查,能够深切的感受到当地农村自建房在抗震方面存在很多现实的问题,而且在我国,农村自建房现存体量巨大,实际面临的防灾问题也非常严峻,希望在后续的国家标准、相关制度文件制定的时候,更多的将农村自建房现存的实际问题考虑进去,在自建房的新建、加固方面补充完善相应的标准体系和政策法规,这样不仅仅可以更加规范的解决现存农村自建房所面临的抗震防灾问题,同时也能够保障后续新建的农房更安全可靠,这样也不会导致这类房屋的问题积累愈加严重。
此外,对于建筑物的非结构构件的抗震设计,也应该在标准体系中逐渐补充和完善。非结构构件在地震中对建筑整体性能起着至关重要的作用,非结构构件的破坏也会导致非常严重的生命及财产损失,保护这些构件免于地震损伤并正常发挥使用功能,对保障建筑安全和震后正常使用至关重要。为提升整体建筑的抗震能力,有必要针对非结构构件探索有效的抗震设计方法、构造措施和风险评估方法。
建筑结构Q9:对于后续灾后重建,结合本次抗震救援工作,从宏观角度简单谈一下未来我国建筑抗震防灾能力建设的发展趋势和重点。
防灾减灾不应只依赖灾后补救,更要建立“预防-监测-应急”的全链条体系。我们要通过建立建筑全生命周期数字化管理平台,通过大数据模拟、智能监测等手段,建立建筑物从建设到使用的全寿命周期数据库档案,利用人工智能的模拟及计算能力,模拟不同震级下的建筑响应,提前预警风险点。比如,西安市地震局联合西北大学、中国建筑西北设计研究院有限公司等20家单位发起成立的西安防震减灾科学技术创新平台,以整合科技资源、发挥各自优势、统筹人才力量、拓展科技成果转化路径,系统推进防震减灾事业高质量发展。
同时,我们也可以感觉到,当地非常缺乏抗震防灾方面的技术人员,尤其是基层政府部门在面对这些地震灾害时很难有充足的技术力量进行安排部署,因此也希望国家通过技术下沉多开展一下抗震防灾能力培训,帮助基层培养更多“房屋医生”,让专业力量真正扎根在最需要的地方。
2008年汶川大地震,西安建筑科技大学土木工程学院邓明科教授奔赴现场参与建筑结构震害调查,之后带领团队历经多年的不懈努力,成功研发了高延性复合材料加固技术,并系统开展了与新材料相关的结构试验研究及理论体系建立。
为推动高校科研成果转化应用,2017年在西安建筑科技大学的支持下,成立了“高延性复合材料研究所”,并于2024年11月更名为“高延性复合材料研究院”(简称:研究院),专注于高延性复合材料相关新材料系列研究,并由高延性复合材料及其加固技术的创始人、西安建筑科技大学土木工程学院的邓明科教授担任研究院院长。
研究院积极做出响应国家科技成果转移转化的号召,成立科技成果转化校企——西安五和新材料科技集团股份有限公司,专门负责进行高延性复合材料及有关技术的成果推广。研究院利用高延性复合材料独特的材料性能优势,开创性地将高延性复合材料加固技术应用于危旧房加固项目中。截至目前,该技术已成功应用于全国31个省(自治区、直辖市)1万余个项目中,工程案例涉及历史风貌建筑加固修缮、中小学校舍加固、城市更新、文物保护等多个领域。
研究院已申请高延性复合材料加固技术相关国家专利160余项,其中发明专利50余项;在陕西、新疆、云南、山西、河南、河北、安徽、山东等20个省、自治区、直辖市立项编制高延性混凝土加固技术相关工程应用标准36部(已正式对外发布29部);在全国完成13万余户的农房抗震改造项目,科技成果转化应用案例先后5次受到央视CCTV-1、CCTV-2、CCTV-10的跟踪报道,取得良好的应用效果与社会声誉。
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