美国加州建筑物的抗震标准 为什么木头结构的房子日本都要效仿?

1906 年发生的旧金山大地震推动了抗震设计的建筑法的出笼。在随后的各次大地震中,如 1925年加州圣巴巴拉 (Santa Barbara)地震, 1933 年长滩(long Beach) 地震,1971 年的圣费尔南多(San Fernando)地震, 1989 年普里塔(Loma Prieta)地震和1994年的北岭(Northridge)地震,随着人们更多地了解地基和建筑物对地震反应的关系,美国和加州政府及时吸取教训总结经验,使其建筑法(building code)不断得到完善和健全。

 

实际例子

 

比如 ,1933年的长滩(long Beach)地震。它发生在3月10日下午5点 55分,震级只有6.2 级,长滩附近许多学校的砖瓦建筑倒塌,其中有5名儿童死于校内。如果这次地震早几个小时发生,可能有更多学生会死于非命。尽管灾难有限,但政府还是吸取了教训,很快通过了强制性的学校建筑法。80年过去了,加州的中小学建筑从未因地震而倒塌过,加州居民至今感谢大力促进此法诞生的查尔斯 – 菲尔德(Charles Field)先生,此法也以他的姓命名之。

 

又如 ,1971 年2月9日发生的洛杉矶北面的圣费尔南多(San Fernando)地震。震 级只有6.6级,死亡人数 也不多。这次地震的最大特点是地面开裂10英里,圣费尔南多断层带上的两所医院因之倒塌,其中一所 还是新的、以抗震标准建立起来的。死者中主要是医院的病人和工作人员。

 

地震后,加州通过两项与建筑有关的法律,第一条是医院建筑安全法 ,更重要的是通过和实施了Alquist-Priolo地震断层分区法(Alquist–Priolo Earthquake Fault Zoning Act)。这一法律是加州地质学家注册时的必考内容。该法要求 加州地质部门和地质学家精确绘制并更新 地震 活动断裂带在地表面的迹线图,强制规定在一定范围之内不准建立住人建筑。两位加州议员的姓名也随着这一条法律而流芳百世。

 

再比如,1989年发生在 硅谷附近的洛马-普里塔(Loma Prieta)6.9级地震。许多人至今对连接旧金山与奥 克兰的海湾大桥垮塌记忆犹新。57人的死与这次地震直接有关,地震造成大量建筑在软土地基上房屋的 损坏。

 

尽管财产损失巨大,但大量记录下来的数据以及随后的研究结果却极大地促进了地质学家和建筑学家对软土地基上建筑物与地震反应关系的认识,加州乃至整 个美国的建筑法因此得到了极大的加强。

 

我在这里要顺便忠告住在美国尤其是加州的华人们,买房还是要买90年代之后建造的。同样,1994年 北岭地震之后,联邦和州政府花了巨资加固了所有高速公路的高架桥,完善了桥梁法。如果您想了解您想购买的房子的建筑年代,请您与美国富升地产联系。

 

加州的建筑法就这样完善起来了。结果是几次美墨边境发生的强烈地震,其伤亡人数为零。

 

唐山大地震之后,中国开始实施建筑抗震规划,但直到 1998 年 3 月才版布《防震减灾法》和《建筑法》。四川省教育厅公布了对于汶川地震校舍倒塌调查的原因归结为:“一、地震超过了预计强度,学校校舍抗震难以抵御如此强烈的地震;二、灾情发生在上课期间,集体伤亡人数比较多;三、教室楼面负荷大,学生疏散时又集中在楼梯间,走廊、楼梯是 建筑中比较薄弱的环节,所以造成了一定的损害;四、倒塌的相当多校舍建筑时间比较长,校舍陈旧落后;五、学校建筑在抗震方面本身就存在着设计方面的先天性缺陷”。

 

我期待中国也有学校建筑法和医院建筑安全法。或者就叫“xx学校建筑法”,让法律的提案人和法律一样流芳百世。

 

FYI: 1996年11月,在伦敦召开的 “地震预测框架评估”国际会议上,与会者达成一个广泛的共识:地震本质上是不可预测的,不仅现在没法预测,将来也没法预测!美国地质勘探局明确表示,他们不会预测地震,他们会通过帮助提高建筑物的安全性来长期减轻地震灾害,而不是通过试图实现短期预报来减轻地震灾害。

 

地震科普

 

震级是指地震的大小,是表征地震强弱的量度,是以地震仪测定的每次地震活动释放的能量多少来确定的。国际上通用里氏分级表.震级每相差 1.0级,能量相差大约30倍;每相差2.0级,能量相差约900倍.

 

地震烈度是指地震影响和破坏的程度。影响一地地震烈度的五要素:震级、震源深度、震中距、地质结构、建筑物。烈度在同一次地震 中是因地而异的,它受着当地各种自然和人为条件的影响。对震级相同的地震来说,如果震源越浅,震中距越短,则烈度一般就越高。同样,当地的地质构造是否稳 定,土壤结构是否坚实,房屋和其他构筑物是否坚固耐震,对于当地的烈度高或低有着直接的关系。

 

 

美国地震烈度表

 

烈度 地震现象
Ⅰ度 无感。若在大地震波及的边缘,可以看到一些长周期波动产生的影响。
Ⅱ度 在楼上或其他有利场所的处在静止状态中的人有感。
Ⅲ度 室内有感。悬吊物摆动,像有轻货车驶过。持续时间可以估计。但不能就认为是地震。
Ⅳ度 悬挂物摆动,像有重货车驶过,或如大球撞墙的感觉。停放着的汽车摇动。门、窗、碗、盘有声,玻璃和陶瓷器皿丁当作响。最甚,可使木板墙和框架发出轧轧声。
Ⅴ度 室外有感。方向可估计。睡者惊醒。液体物质荡动,有些溢出。放得不稳的小物体移动位置或翻倒。门窗自开自合。窗帘、挂着的图画移动。摆钟停摆、再起动或改变钟率。
Ⅵ度 人人有感。多数惊慌逃出户外。行走困难。窗户、杯盘碰破。书籍和零碎杂物从架上掉下,图画从墙上掉落。家具移动或翻倒。不好的墙壁粉泥和D类房屋裂缝。教堂和学校的小钟自鸣。树木、丛林有些摇摆或听到沙沙声。
Ⅶ度 人难站立。车上司机感到地震。悬挂物抖动。家具破坏。D类建筑损伤,包括裂缝。脆弱的烟囱齐瓦面裂开。壁泥、松散的砖、石、瓦、飞檐以及没有支持的栏杆和建筑物装饰品都纷纷落下。C类建筑亦发生一些裂缝。池面起波;水搅浑有泥。沿沙石筑的堤岸有小滑坡和崩陷。大钟自鸣。水泥做的排水道损坏。
Ⅷ度 汽车驾驶受到影响。C类建筑损坏,部分坍塌;B类建筑亦有些损坏;只A类还不受影响。灰泥掉落 土墙倒塌。门窗、工厂烟囱、纪念碑、塔、高水塔扭歪或倒下。木结构房屋没有下栓的从基础上移动。嵌墙不牢的被推出。朽柱折裂。树枝掉落。井、泉水温或流量发生变化。潮湿地和斜坡地发生裂缝。
Ⅸ度 普遍恐怖。D类建筑被摧毁;C类重大破坏,有的完全坍塌;B类损坏亦严重,普遍连基础破坏。木结构房屋没有上螺栓的从基础被推出,扯断构架。蓄水池遭受严重破坏。地下管道破裂。地面裂缝显著。冲积土地上喷泥喷沙,形成地震泉和沙穴 。
Ⅹ度 大多数泥水建筑和木造房屋连根摧毁,一些建造很好的木结构和桥梁亦毁坏。水坝、沟渠、堤防等遭受严重破坏。大块土崩。河、湖、池水激荡冲岸。水边沙滩地上沙泥平移。铁轨轻轻弯曲。
Ⅺ度 铁轨大弯曲。地下管道完全失去作用。
Ⅻ度 破坏几乎是全面的。大石块移了位置。风景改观。物件抛掷空中。

木结构房子的优点

 

抗震: 在美国,目前有95%的居民居住在木结构的房子中。美国木结构房子韧性大,且因木结构房子的箱式结构将力均分,自身结构轻,又有很强的弹性回复性,对于瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏有很强的抵抗能力,所以在大地震中吸收的地震力小,结构在基础发生位移时可由自身的弹性复位而不至于发生倒塌。

 

在美国洛杉矶的大地震中,木结构房子或是稍微变形而决不倒塌。即使在强大的地震力下,木结构别墅被整体推前了数米或地震力使其抛离了基础,仍完好无散架。由此证明了木结构别墅在各种极端的负荷条件下,其结构的抗地震稳定性能和结构的完整性。

 

日本政府在神户大地震后明令所有的民用住宅必需采用北美的木结构房子。