地震灾损恢复重建可靠性与经济性探讨

 “5·12”汶川大地震已造成了巨大的人员伤亡与财产损失,尽管其全部经济损失尚未最终确定,但初步估算直接损失超过5000亿元。目前,一场举全国之力的恢复重建工作正在灾区大规模展开。灾损恢复重建迫切需解决哪些主问题?如何让我们的房屋建筑更加坚固可靠?如何让灾损恢复重建既技术适用又经济合理?
1.分类治理统筹规划,提高建筑结构的可靠度
1.1分类治理震损建筑,加固修复与重建并重
对于灾损恢复重建,首先进行科学的评估、客观地鉴定,恢复重建并不等于全部推倒重来,对待震损房屋,综合考虑其破坏程度、已投入使用的年限、加固所需成本等因素,在保证结构安全的前提下,尽可能进行加固修复,避免大量拆除再重建造成浪费。为此,应在对震损房屋安全性鉴定评估的基础上分类,采取相应的方案。比如有些框架结构的填充墙虽遭到严重破坏,甚至倒塌,但框架节点没有受损,这样的建筑绝不能简单地推倒重来,而应该进行加固修复;有些底层框架柱节点受损,而上几层结构体系完好的建筑,也应该进行加固。
1.2 执行新的抗震设防标准,提高建筑结构的可靠度
这次汶川地震,造成了大量建筑物倒塌受损,我们应反思我国建筑抗震设防标准是否过低?另一方面,提高标准带来的成本上升又能否承受?
首先,需说明的是地震前所执行《建筑抗震设计规范》是2001年修订的,但事实证明,地震破坏力超过设防标准很多。例如,汶川、成都、都江堰都是7度地区,特别是北川,设计是7度,求不倒塌是8度,而实际烈度11度。又例如,按上述规范,德阳、绵阳属于6度设防地区。按照我国的地震区划,设防烈度6度、7度,建筑能在7度、8度不倒就算满足设计求,即满足设防规定,所以我们不能企望它顶住10度、11度。这就不得不考虑适当提高设防标准。事实上,国家标准《建筑抗震设计规范》与《建筑工程抗震设防分类标准》于2008年震后已分别作了局部修订与重新颁发,所作的修订提高了安全可靠度。
其次,提高建筑抗震设防标准的成本是否可以承受的问题。很显然,提高标准,建筑造价势必增加。据分析,成都地区设防求是6到7度,从7度提高到8度,提高1度,也就增加造价5%到10%。但综合考虑救灾费用,加上重建费用,人员伤亡损失和伤残人员长期医疗、救济费用等,远远大于设防烈度从6度到7度提高到8度到9度的费用。十几年以前,中国建筑科学院就组织专家进行过量测,按照当时标准,7度设防与6度设防比,7度设防造价增加1%到3%,如果按照8度设防与6度比,增加3%到5%,9度设防,增加7%到10%。如果说从总投资角度,建筑安装即主体结构的造价在总投资里只占一半左右,还有比重较大的地价以及其他成本。于是抗震设防标准提高,总造价增加的部分不是不能承受,且即使将来再遇到大震,建筑物也有足够的安全度。
再则,实行刚性防震标准和弹性防震标准相结合。对一些重点建筑物,比如学校、医院,标准必须达到绝对安全的标准,对于这类刚性标准不可能突破也绝不能打折扣。而对其他一些建筑,可允许提高设防等级的弹性标准,当然主看投资主体的经济实力。有专家建议,鼓励通过市场机制提高建筑结构的可靠度。以住宅建筑为例,如果有的消费者认为,宁愿多花钱也买抗震性能最好的房子,而对开发商来说又恰好是一个销售的卖点,那么就应该鼓励建设主体在达到国家规定标准的基础上提高抗震设防标准。1.3 严格科学选址,实现统筹规划
恢复重建,选址为首。事实上,选址安全是第一位的,地址一旦选定,由于建筑物的固定性日后再改变非常困难,所以还考虑是否利于以后的长远发展。唐山地震后的重建是有可记取之处的,例如,路南区位于唐山大地震的震中,最初规划是完全放弃该区域,并搬迁新区的想法,因为种种原因,最后只有南厂等几家厂矿迁到新区。地震32年来,路南区的发展直接受到地震断裂带及地质条件的制约,市政设施不健全,不发展放弃可惜,重建又有很大困难且代价也太大,潜在的不安全因素令人担忧,几上几下,目前该区域发展陷入两难抉择的境地。于是作为建设项目前期立项论证的首问题,选址应该有长远眼光,有前瞻性,选址避开地震断裂带、山体滑坡区、行洪河道等可能发生地质灾害的地带。
2.注重“概念设计”,设防“刚柔相济”
2.1 满足抗震设计的总体求
由于建筑抗震设计包括三个层次的内容与求概念设计、抗震计算与构造措施。概念设计是在总体上把握抗震设计的基本原则,抗震计算为定量手段,而构造措施则是从保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。这三个层次的内容是一个不可割裂的整体。具体内容可以概括为如下五个方面。
分类 基本原则 措施
1)注意场
地选择选择有利地带、避开不利地带、不在危险地带建设利用稳定基岩、坚硬土,开阔、平坦、密实的中硬土等
避开软弱土、液化土,孤立的山丘、陡坡,河岸和边坡边缘以及岩性、状态明显不均匀的土层等
禁用可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流、断裂带及可能发生地表位错的部位
2)把握建
筑体型建筑物平、立面布置的基本原则是对称、规则、质量与刚度变化均匀避免平面不规则类型(扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续)
避免竖向不规则类型(侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变)
3)利用结
构延性利用结构弹塑性阶段的性能,通过结构一定限度内的塑性变形来消耗地震时输入结构的能量钢筋混凝土结构采用强剪弱弯、强节点弱构件的设计策略;砌体结构采用墙体配筋、构造柱+圈梁体系
4)设置多
道防线不同的设防阶段应使结构周期有明显差别,以利避免共振采用超静定结构、设置人工塑性铰、利用框架的填充墙、设置耗能元件或耗能装置,使大量地震能量被结构的弹塑性变形所消耗
最后一道防线具备一定的强度和足够的变形潜力
5)重视非
结构因素注意非结构构件与主体结构之间有可靠的连接或锚固注意分析或估计非结构构件(如玻璃幕墙、吊顶、室内设备等)会影响主体结构的动力特性(如结构阻尼、结构振动周期等)
2.2 推广刚柔相济的隔震减震技术
相对于目前世界普遍采用的硬抗式的建筑抗震设计,以柔克刚的动态平衡原理是一项逆向思维,其基本原理是将地震冲击破坏力的传递路线切断。具体做法是通过在建筑物下方加装橡胶垫,一层橡胶加一层钢板,再加一层橡胶,再加钢板,如此所设置的隔离层,把建筑物与地面隔开,当地震发生时,让建筑物在橡胶垫上滑动而减少震动,以柔克刚,既能隔震,又不影响承载力。加了隔震层后,建筑物类似于在水上漂的船,来自下面的震动不会使它倒塌。这种隔震技术经过20年至30年的理论、实验、使用和经受地震的考验,现在已比较成熟。该技术曾经在北京、新疆、甘肃等地的300多栋建筑物中推广应用。甘肃陇南武都三栋六层民用住宅使用了上世纪90年代的第一代隔震技术,在此次大地震中完好无损,连一条裂缝都没有,房中人无强烈震感。推广隔震减震技术成本并不高,据有关机构测算,只需在原有基础上每平方米追加200—300元。
2.3 注重细部构造
对不同结构构件抗震设防求与主构造措施
结构类型 对结构构件的求 结构材料与施工 主构造措施
砌体结构 设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱,或采用配筋砌体等1)烧结普通粘土砖和烧结多孔粘土砖的强度等级不应U10
2)砌筑砂浆强度等级不应低于M5
3)料石的强度等级不应低于MU30,其砌筑砂浆的强度等级不应低于M51)优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系
2)纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀
3)烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体
4)在外墙四角、楼梯间四角、大房间内外墙交接处、较大洞口及错层部位横墙与外纵墙交接处,设置钢筋混凝土构造柱
5)装配式钢筋混凝土楼、屋盖或木楼、屋盖的砖房,宜每层设置钢筋混凝土圈梁,圈梁应闭合
混凝土结构 配置纵向受力钢筋和箍筋,避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土的压溃先于钢筋的屈服、钢筋的锚固粘结破坏先于构件破坏1)混凝土强度等级不应低于C20,预应力混凝土强度等级不应低于C30
2)钢筋的强度标准值应具有不少于95%的保证率 1)围护墙和隔墙应设置拉结筋、水平系梁、圈梁、构造柱等与主体可靠连接,女儿墙应与主体结构锚固
2)梁的截面高度不宜小于200mm,高宽比不宜大于4,净跨与截面高度比不宜小于4,梁端箍筋加密区间距不应大于150mm
3)柱截面高与宽均不宜小于300mm,柱根箍筋加密区间距不应大于100mm
木结构 加强构件与构件及构件与承重体系间的连接 保证木材质量、木材缺陷、尺寸与偏差、连接与构造、变形与损伤和防护措施等满足相关求 1)应采用轻屋面材料
2)同一栋房屋不应采用木柱与砖柱或砖墙等混合承重
3)柱顶应有暗榫插入屋架下弦,并用铁件连接
4)椽与檩的搭接处应满钉
5)柱子不能有接头
6)穿枋应贯通各柱
钢结构合理控制截面尺寸,避免局部失稳或整个构件失稳1)钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.22)钢材应有明显的屈服台阶,且伸长率应大于20%
3)钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性
4)压型钢板选用具有PE涂层的结构用或彩钢板1)框架柱的长细比、梁柱板件的宽厚比应满足相关规范规定
2)支撑体系的布置应满足相关规范规定
3.拓宽渠道多方筹措资金,创新重建模式
3.1拓展筹资渠道,合理调度资金
一是多方筹措资金。据测算,恢复重建资金总需求经测算约为1万亿元。其中30%由中央财政建立中央地震灾损恢复重建基金,此外,还需多渠道筹措,主通过地方政府投入、“一省帮一重灾县”对口支援、社会募集、国内银行贷款、资本市场融资、国外优惠紧急贷款、城乡居民自有和自筹资金、企业自有和自筹资金、创新融资等。二是探索创新融资。拓宽住房融资渠道,发展住房融资担保业务,开展住房融资租赁业务试点,解决城乡居民住房融资困难。探索开展基础设施项目等资产证券化试点,募集社会资金,探索设立支持恢复重建的公益性基金和产业投资基金等各类基金。三是合理配置资金。财政性资金、对口支援资金、社会募集资金、资本市场融资资金、国外优惠紧急贷款资金等,按照统筹安排、突出重点、分类指导的原则合理配置。如对社会募集资金在坚持尊重捐赠者意愿的前提下,优先用于农村居民住房、学校、医院、文化、社会福利、农村道路和桥梁以及精神家园等的恢复重建。
3.2 执行灾损恢复重建财政、税费及金融政策
贯彻执行国发〔2008〕31号《国务院关于印发汶川地震灾损恢复重建总体规划的通知》,用足用活财政政策、税费政策及金融政策。一是在财政政策方面,用好中央财政所建立的地震灾损恢复重建基金以及灾区省级财政比照建立地震灾损恢复重建基金;调整财政支出结构,加大转移支付力度,对原专项建设规划和专项资金安排进行整合;将国际金融组织和外国政府提供的灾损恢复重建优惠紧急贷款资金与中央恢复重建基金配合使用。二是在税费政策方面,减轻企业税收负担,如扩大规划区企业增值税抵扣范围,落实灾区企业享受企业所得税、进口税收等优惠政策;对灾区城镇廉租住房和经济适用住房建设给予税收优惠。对农民重建住房,在规定标准内免征耕地占用税。三是在金融政策方面,鼓励金融机构对灾区受损严重的地方法人金融机构兼并重组,支持适当减免金融机构交易费用,对城镇住房建设给予贷款优惠,鼓励发放农民自建住房贷款,拓宽农村贷款抵押担保物范围,对支持恢复重建的各类保险给予费率优惠。
4.结语
地震灾损恢复重建是一项复杂的系统工程,除了采用适用有效的技术方案和经济合理的技术措施外,还需从多学科多角度审视灾损恢复重建问题,例如,恢复重建中如何对生态环境的保护与修复,如何根据资源特征与地质地貌特点发展特色产业,如何保证工期进度与工程质量等问题还有待于深入研究,以使灾损恢复重建工作切实贯彻科学发展观,实现灾损恢复重建与经济社会长远发展相结合。
参考文献
1 中华人民共和国国家标准GB50011—2001.建筑抗震设计规范.2008年局部修订
2 中华人民共和国国家标准GB 50223—2008.建筑工程抗震设防分类标准
3 国务院关于印发《汶川地震灾后恢复重建总体规划》的通知,国发〔2008〕31号