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中國地震傷亡中的致命殺手
2008/05/16 10:14:18瀏覽2584|回應4|推薦2

從唐山地震到四川汶川地震,所發生的傷亡人數總是驚人的,地震的規模固然是主因,但是引起重大傷亡的潛在原因則是“建築結構”。

要強調的是,所謂的建築結構完全和“豆腐渣工程”無關,而是在“三代都沒見識過什麽是地震”的意識下,建築技術和規範要求都被現實的物資條件給淹沒的存在事實。

 

由於沒有任何的地震概念,因此,對建築体的穩固要求和意識形態,就直接而且完全的約束在了垂直方向,只要垂直方向的結構力達成要求,這個建築就被包工頭誇之為“百年也倒不掉”。

事實上,在沒有地震發生的情況下,所有的人都沒有錯,錯的是“防範意識”和“現實條件”。

 

在成都到廣元的高速公路二側,還依然存在著許多古味十足的竹芯土墻老屋子,這些屋子在地震發生后依然完好,而那些發生嚴重損壞的,倒是些70年代到90年代中期建造的半新公、私建築,包括了其中有些還是近期的,爲什麽這些磗造水泥結構的房屋會倒?

 

唐山地震之後,中國政府部門已經注意到了這個潛在的因素,雖然他們已經要求了新建築必須遵守的規範,不幸的是對於地震發生的地區和頻率過於樂觀,因此對於民間的新建築,依然規範有所不足。

 

地震中連墻体都整個倒塌的房屋,一般都是民宅;而包括了學校、政府機關的房舍的破壞,則大多都是發生在樓層結構。之所以會產生這樣的差別,原因在於砌墻的模式和樓板結構方式,這也就是這裡所說的“建築結構”所指的主體

 

中國的建築工程,自古以來就大量的善用了“白石灰”。

它不只是表面粉刷的主要材料,甚至是墻体結構黏結的主要材料,包括了今天新建的高等級公路的路基,還包括了文化大革命期間寫在牆壁上的口號,那些直到今天都還看的見的大字,就都是用白石灰調水刷寫的。

所以墻体砌磚沒有水泥不是偷料,而是以前就是這麽做的,包括砌長城也沒有用到水泥的,不是嗎?

 

問題是在唐山和汶川這些地方,他們即使砌塼是用了白石灰,用量也是有限的,配比中用的更多的是粘土,這是代代相傳的使用方法。這種使用粘土做為黏結材料的方法,使得墻体只有垂直方向承重的力量而缺少側向結構強度,這是墻体在地震中倒塌的第一個反應。

 

“淘兒墻”,這是華東地區的通用名稱,那些缺少文化教育的泥水匠,沒有人知道這三個字究竟是應該怎麽個寫的。

“淘兒墻”這是造成墻体缺少結構強度的第二個原因,更由於採用的黏結物不當,而更加劇了結構強度缺乏的問題。

“淘兒墻”不是有了“紅塼”以後的新發明,而是在過去的“土方塊”結構時代就已經有了。

在土方塊的結構下,使用粘土做為粘結材料是完全合理的,比使用水泥都要合理。

但是當土方塊被燒結紅塼所取代后,黏結材料是否同步的改用了水泥就成爲了“現實條件和能力”的反射。

“淘兒墻”所呈現的是1B厚度的完整墻体,但是在塼塊的排列上,它是“口”字型的由四片塼組成,二片直立和墻体垂直,另二片與墻体平行所圍繞的空心連接,空心連接層上平鋪一層平塼之後,再曡一層口字型的空心連接在上面。

如果“淘兒墻”的塼塊間是使用的水泥漿做為黏結材料,那麽當然會比使用白石灰粘土泥漿的結構,要更能承受水平方向的側向運動力量,但是會使用水泥漿的業主,他也就不會採用這種“淘兒墻”的落後模式了。

以上所說的墻体結構方式,就是房屋整體是否發生嚴重坍塌的主要區別。

 

其次,就是造成重大傷亡因素中的樓層結構性問題。

在這裡必須先明瞭,在中國大陸各地充塞的“水泥預製板厰”,這裡說的“預製”,就是指的單純的預先製作完成,和“預力結構的預製”完全無關。

這些水泥預製板厰的興起,和“水泥船”是同一個時期的產物。他們的產品很單純:長度2.4M~4.2M,寬度60cm,厚度6cm~15cm的模制混泥土板。

早期的預製板都是實心的,所加的“鋼筋骨架”,就是直徑5~8mm的圓鉄絲,後來採用了震動器和充氣式閥控橡皮管,就成爲了在電視畫面中可以見到的有圓孔的板塊。這種生産方式可以減少水泥漿材料,重量減少而結構強度提升。

預製板的使用很廣泛,除了那些看的見的小橋外,更多的就是用在看不見的房屋建築上。

薄的板子在單面上加二道立椼就可以用在屋頂上,立椼一方面可以增加板面的斷裂強度,一方面也可以用來鈎住瓦塊。

如果站在工廠的廠房内向人字型的屋頂看,每2支山型樑間的距離大多都是4,而在山型樑和山型樑之間,每60cm左右就有一條橫跨的隱約裂隙,這就是用到了預製的屋頂板;

另外,看看集體單位的老辦公房,或是百姓自己蓋的屋子,每間的寬度,或是說墻與墻之間的距離,也是4

這個4是有原因的,而原因就是“預製板的長度”。是使用了預製板,將它們擡放平鋪到砌好的墻頂上做為樓板,因此在大陸通用的“有幾間房的寬度”,指的就是每間4的共有多少間。

 

問題就在這個預製板,它正是製造出驚人傷亡數的致命殺手。

錯誤不在於預製板的本身,而是建築工藝問題。

1B的墻体來説,塼塊長度是24cm,砌好的磚墻体連同二側的表面水泥漿粉光,厚度也只有26~27cm,如果是1/2B的單墻体,厚度就只有一半而成為14~15cm

將每片重量超過200Kg的預製板放在墻頂,除了屋子二頭的板片可以騎在三面墻体外,其它的預製板就只有二端可以跨在墻上,每一端都只有6~15cm的部分是穩固而有支撐的。

這種積木式的結構,對於靜態的荷重來説是沒有問題的,但是當地震波並不是上下垂直運動時,墻体本身的左右晃動,就必然的會使預製板的任一端突然被架空墜落,而成爲重大傷亡的直接殺手。

一間4MX6M的屋子,上面是10片預製板,縂重量超過2噸,下面的人,能夠躲閃的安全距離只有60cm

如果是學校的教室呢?8MX8M的教室,不談樓上的人和裝備了,單是頭頂上的這28片,每片至少200Kg的水泥板在瞬間砸下來,教室裏哪裏還能有可以躲避的角落?

唯一還能指望的也正是這些預製板的特點,由於它從二端同時架空墜落的機率極小,當它從一端先墜落時,就有可能因爲斜倚而成爲有空間的屏蔽。

期望這個小小的特性,能夠讓更多的小朋友堅持生機而被發現。

 

但是這個問題如果沒解,那麽下一次的地震,樓板依然是會成爲致命殺手的。

 

 

 

1    實心的1B磚墻,每平方米的墻体需要使用105個磚頭,空心的“淘兒墻”,則使用不到70個,相應在砌磚時需要使用的混凝土總量也減少。

2    使用預製板做為樓板結構的建築,遍佈在全中國,包括了北京上海。區別是在改革開放到今天的時程中,樓板改用鋼筋混凝土現澆的新建房屋比例,越富裕的城市地區,這種鋼筋混凝土樓板的新屋比例越高。

3    由於這些房屋,只有在地震這樣的天災中才具有威脅,但是全中國現存的、使用預製板做為樓板的房屋,除了民宅外,也包括了老辦公房和學校教室,這個總量究竟有多少?要求在此時全部翻建是不現實的,但是很肯定的威脅是:地震來了,即使是發生在北京上海這樣的高度現代化城市,一樣的也會傷亡慘重!

這不是豆腐渣工程,而是合理化下被疏忽的潛在危機因素。      

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( 時事評論雜論 )

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2008/05/23 01:51
http://bbs.tiexue.net/post2_2783571_1.html

漂啊漂的冰山(hsueh1951) 於 2008-05-23 11:06 回覆:

鉄血社區,一般評價還不錯的。

但是指定的這篇帖文犯了同樣的錯誤,這讓我想到了“百花齊放,百家爭鳴”的年代。

何为预制板,它是数十年前芬兰的专家研制成功了一种重量轻、成本低的混凝土预制板材,可为发展中国家的贫困居民提供廉价的建筑材料。这种混凝土预制板,是用水泥混合含有纤维素和木质素的物质,例如稻秆、竹子、麦秸、椰树纤维等,再加入水和砂子,放入木模或钢模中,固化而成。一般经过一昼夜便固化成型,经3个星期,即成为完全硬化的预制板。根据检测,这种混凝土预制板的性能虽然比普通混凝土预制板差,但价格却便宜一半,且能随意切割。利用它,3名工人在2日内,就能建成一座面积为40平方米的简易房屋。

文章中說的這個“預製板”,其實是個“科技產品”,20年前曾經風光的成爲世界新聞,但是最終還是沒有能取代現有建築和裝潢的材料。它和我們現在說的預製板是風馬牛連個邊都扯不上的事。

不要去繞圓圈跟著猜測。在中國的民建中,“預製板”就是在那個還沒有改革開放的年代裏,為了特定目的,由水泥廠直接或間接設立的一個工廠,按照水泥澆築的標準程序,在這個特定工廠内預先完成固定尺寸的水泥混凝土板。沒有其它任何需要加油添醋的地方。其目的,就是縮短建築需要的時限和設備條件,符合那個特別年代的社會現實和發展需要。在這幾十年中,預製板厰只有二個改變:第一個是黨產變私產,第二個是設備和流程現代化,在廠區安裝了“混泥土自動攪拌塔”和流程管道。

所以,這些學校在災難後只剩下框架,其所鋪架的水泥預製板,確實成爲了殺手,但是要找國賠,這可能沒有臺北市的電扶梯那麽容易!

因爲這個理由如果也能賠的話,樂捐的240億就需要再加一個零,因爲共產黨的歷史和預製板是有關係的,換句話:所有在這個期間中興建的樓房,特別是民建的,幾乎都使用了預製板,這算是誰的錯?

老蔣剛被批鬥完,難不成現在該老毛上台!

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另一篇文章可供參考
2008/05/23 01:49
汶川地震:学校建筑怎能用预制板?!
http://blog.sina.com.cn/s/blog_50608544010090xj.html

說法是類似的。我的問題是,其他國家多采用什么結構?比如日本?同樣低成本下有沒有比較合理的方案?
漂啊漂的冰山(hsueh1951) 於 2008-05-23 11:43 回覆:

這個問題已經超出我的知識範圍了,只能亂彈啦。

臺灣的地震頻繁,大地震也曾經有過,但是除非樓房下的地層出事,否則以鋼筋混凝土為結構的小樓房應該都是安全的。

在高層的建築上,特別是中國大陸城市中的新社區,動輒30層的住宅高樓臨比,臺灣的相似經驗倒是比較缺少。

1980前後的一次地震,頂好商圈附近的一棟12層新樓,我們站在窗前,真看見它的樓頂繼續的搖晃好幾下。這就想到了日本工程師提出的“竹節理論”。而最近的幾棟超高層大廈,使用的則是“鐘擺理論”,反而拒絕了大廈的搖晃。

工程界再繼續努力啊,一定會有新辦法的啦!


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漂啊漂的冰山(hsueh1951) 於 2008-05-23 10:28 回覆:

SINA上面發表的這篇文章,他的發言立場從他的專業角度失誤就可以明白。

從他對事實及歷史的描述錯誤,可以知道他並沒有具體的去研究原因,而只是在“結果”中去找“對象”。

所謂的錯誤,是文章中說到“现在,常用的预制板宽度上有880mm1180mm两种规格”,而事實上,中國民建的水泥預製板從來就沒有做過880mm1180mm二種規格。

那麽他說的這二個尺寸是哪裏來的?我推測他是搞錯了“模型板”!

現代建築工程在澆鑄樓板時是使用模型板來構造模型,但是“水泥預製板”從來沒有這樣做。也就是說:他錯誤地以爲預製板也是用建築工程的模型板來做模,所以有了那樣的標準“模板尺寸”。

模型板,簡稱“模板”,是2000年以後興起的木材加工業產品,它在生産工藝上,和生産木屑板是完全一樣的,但是可以使用更爲粗糙的材料和較低的質量標準,當然生産設備的要求標準也就可以降低。簡單的說,模型板就是木屑板中層次最低的產品,一般只用在建築工程上,如果在施工前的表面保護做的好,一片模型板可以重復使用約5次。

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謝謝
2008/05/19 11:06
實在了解到不少知識。感激。
漂啊漂的冰山(hsueh1951) 於 2008-05-22 11:23 回覆:

預製板在地震中讓民房全島的模型

由於預製板在建築的過程中,它只是被安放在牆頭上,沒有任何的強化或固定機制。在沒有外力的作用時,依靠的只是上層結構的重量來固定它。

這就是他們在拆老房子的時候,可以輕易的、完整的卸下整片預製板並且再利用的原因。

 

預製板雖然是用模型生産的,但它終究只是個粗糙的水泥製品,而且安裝時也不可能像鋪地磚那麽緊密,負責安裝工作的又只是勞力工,所以只要安裝的時候差不多有對位就算完工。

但是地震波使房屋的總體做複雜的晃動,這可以從經驗中的吊燈做回轉運動明白的體會。

那麽,當墻体開始做水平方向的運動時,如果晃動過大,結構本身的重量將不足以壓制預製板和墻体作同步的運動時,在墻体頂部的位移和預製板的移動滯後之中,就必然的會發生第一片水泥預製板的脫位,在脫位的那一瞬間,有一端正開始向下墜落,但是二側墻体之間的距離變動,將使得正開始墜落的預製板形同二面墻体間的頂板。

由於預製板在水平方向的擠壓強度遠遠的大於墻體正面的斷裂強度,所以墻体在這時必然的要崩潰,開始崩潰的墻体將使得它所承載的全部預製板墜落,而連帶引發預製板下的其它墻体,連同預製板一起最後都倒塌,呈現一攤廢墟。

 

1.        預製板,正是由於它的結構,因此在墜落踫撞之後,它只會“斷裂”而不是“碎裂”。

2.        用白石灰加粘土作爲粘結材料所砌的磚墻,在移除和清空了墻頂之上的東西,並且斷開和其它二面墻的連接之後,在靠近上四分之一的位置掏個墻孔,在墻孔的外側橫置一端木方經過墻孔繫上繩索,然後在墻的裏側嘿喲二下,整片墻就在前傾后仰之後“轟”的一聲趴地,動作整齊劃一、聲音渾武有力,就如同儀隊操演。地面上,所有的磚頭,也正如同骨牌推倒后一樣有序的陳列著,看起來是整體,但是在片片斜靠中,已經各自獨立。



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有一事請教
2008/05/17 13:47
很豐富的資料。

我想再問一下,你的意思是,即使加上了鋼筋,預製水泥板在地震時還是很容易塌下來?所以,為了防震,是否乾脆不應用預製水泥板?

至於所謂鋼筋水泥澆注,是否會較好?

謝謝
漂啊漂的冰山(hsueh1951) 於 2008-05-19 00:51 回覆:

使用預製板的建築程序是:

1.以磚塊砌四面的墻,可能是1B的實心外墻,也可能是1/2B的隔閒墻。

2.當地面層所有的四周磚墻都砌到預定高度時,按照房間配置,將預製板擡放到撞墻的頂部定位,構成二樓的樓板面,就是像玩積木那樣的,直接安放定位。

3.再繼續的砌第二層的磚墻,並以同樣的方式安裝預製板構成三樓的樓板面。

4.主結構体完成后,開始用水泥漿粉光牆壁内外的墻面,然後在預製板所拼接成的樓板面上漿,繼續貼地面瓷磚或打龍骨安裝木地板。

使用水泥混凝土漿現澆的樓板:

1.是在磚墻砌到定位後,開始架設整層樓面板需要的模型板,之後在模板所構成的形狀内鋪設鋼筋並捆扎,所以鋼筋所連接的是整層樓板的總體。

2.之後開始進行水泥混凝土漿的澆鑄,必須等28天以上才能將模型板拆除,然後才進行第二層樓的墻体工程。

 

從施工程序上可以知道:

使用預製板來做樓板,沒有施工的等待時間,搞工程的人都很高興,鋪好了就可以繼續施工。但是除了樓板的表面粉光外,實際上,所構成的樓板在結構上依然是各自獨立的預製板,所以在地震現場的斷裂廢墟中,可以明白的看見那些形狀依然完整的預製板。

正因爲它沒有整體性,所以只要地震達一定強度以上,墻体的側向搖晃足夠大,那麽被安放在墻頂的預製板,就必定要因爲被架空而紛紛墜落。

而現澆的樓板,因爲它是以鋼筋為骨架和墻体一起被黏結的整體,所以不會因爲墻体側搖而發生問題。如果在地震中樓板發生崩潰,那必定是因爲它底下的墻体先崩潰。

 

到了大陸,隨便看那些在1986以後新建的老百姓房屋,隨便看就好,也不要管它的外表有多華麗,只要是二層樓以上的,幾幾乎就都是採用預製板來構成樓板,如果你問他爲啥不用現澆的,屋主用白眼來囘覆應該算是很有風度的啦!

516報紙新聞上的圖片來説,外表依然近似完好的4~6層的樓房,那是因爲使用的框架式結構,而建築年代應該是在1980~1990間,平面的格局分配單純,所以内部的樓層板使用的應該就都是預製板。

在地震中,構成樓板的預製板會掉落並造成人員傷亡,但是在預製板被搖晃並掉落之後,沒有了樓層板的框架反而更能接受地震的劇烈搖晃。

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