一個地震專業結構工程師的想法.

linhuchong (linhuchong),
標 題: 一個地震專業結構工程師的想法.

此次四川大地震，牽動著每一個海外華人的心。 最初的傷痛和牽掛過後，與其長時間
坐在電腦和電視前讓那些悲慘的畫麵衝擊我們的視覺和情感，不如將我們的思緒強行收回，思考一下：出了捐錢和捐物之外，我們下一步應該做什麽？

關於很多學校樓的粉碎性倒塌，網上現在有很多的討論，我不想卷入一些無聊的罵戰，隻想從純專業的角度說一句：

任何一個建築物，隻要它的設計和施工符合抗震規範的要求，即使是目前的設計規範不盡合理而導致結構的安全度不夠而倒塌，它也應有足夠的延性(ductility) 而逐步坍塌， 而不會是瞬間的粉碎性倒塌。晚一兩分鍾垮下來，很多孩子就會活下來。好像有一學校，40秒左右，大部分師生都逃出來了。


網上牛人很多，願大家群策群力，為生養我們的故土貢獻一份心力。下麵是我初步的一些想法： （第一次在網上碼這麽多字，拍磚時還請手下留情）

（1） 由國家有關部門協調，對重要的公共建築，如學校、醫院等以及生命線工程（電力、通訊、輸油、供水係統等）進行安全性評估。評估應包括各種可能的自然災害 （
multihazard protection against earthquake, wind storm, flood, etc.）。地震方
麵，如果國內還沒有相關的、評估已有的建築物的規範，可借鑒地震多發國家已有的研
究成果，如美國的 FEMA 310 (prestandard) or ASCE 31-03 (standard)。

（2） 目前，地震的預報是一個世界性的難題。 在我們還無法準確預報地震的情況下
，隻能從結構物的抗震、減震設計來減輕它的危害。
（2.1）結構物的抗震主要考慮三方麵的因素：
(I) 地震荷載是否合理？ 地震荷載主要包括設計峰值加速度 (Peak Ground
Acceleration --
PGA or spectral acceleration)，場地效應 (site response) 和如何構造
設計地震譜。
初步看了一下國內的結構抗震規範設計規範，設計PGA 似乎太小 。最大設計
GPA隻有 0.4g
（where g=9.81m/s^2 is gravitational acceleration）。而美國1994
Northridge 地震
(6.8級)的實測最大PGA＝1.0g (free ground) 和1.78g (atop small hill,
because of the
topography effects)。而場地效應的係數似乎也偏於不安全。（美國現在的
抗震規範中，
最大峰值設計加速度可達 1.5g or 1.8g in California。）此次四川大地震
（7.8/7.9 級）
的地麵峰值加速度是多少？ 這隻有從實測的地震波中得知。
(II) 結構節點的構造設計規範是否合理 （例如，梁柱的連接設計）？ 節點設
計的不合理將
直接導致結構延性 (ductility) 的降低，從而導致結構物的過快倒塌。目前
國內的抗震規範
仍然應用一些已被 1994 Northridge 地震證明應當改進的節點設計。
（III）抗震分析方法。 This is more related to engineers' qualification.
（2.2）最常用的結構物的減震方法主要包括：dampers, base isolators, etc. 由於
經濟上的原因，這一技術應用的還不很普遍。但應用在學校、醫院等建築中的可行性應
予以研究。

（3） 如何評估目前國內的抗震設計規範？ 最好的評估方法是用實測的地震波按照特
定的方法和規範對比。不過，詭異的是，國家地震局在地震過去近一個星期後，仍然沒
有發布哪怕一個地震波。沒有地震波，地震斷層的機理 (fault mechanism)，地震波傳
播的路徑特征 (path attenuation)， 場地效應 (site response)， 等等，都無法被
了解。衷心希望此次地震不要重蹈唐山地震後的覆轍。唐山地震後僅有兩個地震波被記
錄下來，而且都是餘震，一個是在北京，另一個在天津被記錄到，而這兩個餘震地震波
對於地震研究毫無用處。如果這次地震後仍然如此，實在難以向幾萬逝去同胞的在天之
靈交代。

（4） 加強自然災害的監測。目前中國大陸地震監測網的密度應大大加強。同時，人大
應特別立法，對蓄意破壞自然災害監測設備的個人和機構處以重罪。

歡迎補充！
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