在四月和五月震动尼泊尔的地震中倒塌的数十万房屋中,许多都有一个共同的特点:沉重的屋顶。加德满都及周边地区的建筑物倒塌导致死亡人数上升至近 10,000 人。与此相同的缺陷建筑物被毁,导致 2010 年海地地震中 20 万人丧生,2008 年中国地震中超过 8 万人丧生,以及 2005 年巴基斯坦地震中至少 8 万人丧生,这仅仅是最新的几起致命灾难。
相比之下,智利在 2010 年遭受了一次比尼泊尔地震强度高 10 倍的地震袭击时,只有大约 500 人死亡。 区别很简单:智利在更好的建筑技术上投入了更多资金,并确保人们在 1960 年灾难性地震后适当地进行了建设。智利的做法表明,建造能够显著减少强烈地震生命损失的建筑物是可能的,但在世界许多地方实施这些方法仍然是一个挑战。
旧金山 Rutherford + Chekeneo 工程公司的结构工程师威廉·福尔摩斯说:“人性似乎普遍倾向于更快更便宜,尤其是在考虑到相对罕见的后果时。” 腐败进一步加剧了这种对快速和廉价的倾向,因为建筑商提交虚假投标,施工仓促,官员和工程师被贿赂或只是太忙而无法监督和确保新建筑物符合安全标准。正如福尔摩斯补充道:“绝大多数国家都制定了建筑规范,如果得到执行,这些规范将显著提高建筑性能。”
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土木工程师伊丽莎白·豪斯勒·斯特兰德是防灾机构 Build Change 背后的社会企业家,她给出了一个更简单的解释:“如果人们没有钱建造安全的建筑物,那么他们就不会建造。”
尼泊尔自 1994 年以来就有了建筑规范。但执法松懈或根本不存在。用钢筋混凝土柱支撑的锡屋顶仍然是常态,而不是更传统且更抗震的木质支撑砖结构建筑组合。当不灵活的混凝土和钢材取代灵活的木材时,尤其是在尼泊尔那样既没有适当建造也没有加固的混凝土和钢材时,当地面震动时,建筑物就会倒塌在里面的人身上。“砖石在地震中是一种非常糟糕的材料,”豪斯勒·斯特兰德解释说。“一旦它破裂,它就再也没有吸收能量的能力了”,就像粉笔在压力下会断裂,而树枝会弯曲一样。但由于森林过度使用,木材已成为尼泊尔和其他一些国家稀有的建筑材料。 剩余的森林现在受到保护。
在没有木材的情况下,更好的建筑技术可以提供帮助。 豪斯勒·斯特兰德提出了她的 3C 原则:配置 (configuration)、连接 (connections) 和施工 (construction)。
在尼泊尔,倒塌的建筑物往往配置不良。在多层建筑中,空心底层用于零售,支撑着人们居住的上方楼层。 支撑墙可以对此有所帮助,但会减少零售空间。 豪斯勒·斯特兰德建议,更坚固的柱子将是允许兼顾强度和商店的唯一方法。“第一步是倾听房主的意见,”她补充道。“如果建筑结构不是他们想要的,那么他们就不会听取我们关于建筑安全的意见。”
简单地用钢筋包裹钢筋——混凝土内部的钢材环绕着钢材——就足以充分加固建筑物,使其能够承受大多数地震,这是一个良好施工的例子。 此外,砖块和煤渣砖必须尽可能地制作精良——使用足够高的温度进行适当的烧制,分配适量的水泥和骨料来制作砖块,并留出足够的时间让煤渣砖充分固化。 确保在每块砖石之间放置砂浆,或至少用石膏涂层更牢固地连接在一起,可以增加额外的强度。 但这一切都需要钱。“你必须说服房主投资于此或提供补贴,”豪斯勒·斯特兰德说。
其想法不是确保建筑物完好无损,而是确保建筑物倒塌不会成为“大规模杀伤性武器”,正如科罗拉多大学博尔德分校的地质学家罗杰·比尔汉姆和班加罗尔 CSIR 第四范式研究所的计算机科学家维诺德·高尔在 2013 年《科学》杂志上发表的一篇关于喜马拉雅地区地震风险的论文中所说的那样。“如果政府允许未经授权和不健全的建筑 практики 继续存在,那么改进地震风险评估的努力将是徒劳的,”作者写道。
“对于小型住宅,治理还有很长的路要走,”福尔摩斯补充道。“关于如何正确建造的教育是最重要的。”
有一些方法可以促进更好的建筑。 一种想法是将政府为重建提供的现金分期付款作为鼓励适当重建的激励措施。“如果你不遵守建筑标准,那么你就拿不到现金,”豪斯勒·斯特兰德解释说。 但这种方法要求政府有钱可提供。 在 2008 年后的中国,政府提供了充足的现金进行重建,因此挑战在于确保重建正确完成。 来自房主自身的监督似乎有所帮助,他们接受过关于好坏施工的观察培训。 在 2004 年海啸后的印度尼西亚,根本没有足够的资金进行适当的重建。
希望尼泊尔灾难的教训也能在其他地方激发预防措施,例如 Build Change 正在哥伦比亚和危地马拉尝试进行的改造项目。 在哥伦比亚,随着人们生活水平的提高,他们会在家中增加楼层。 然而,这些新增楼层并非旨在承受地震等灾难——新楼层通常会突出底层尺寸。 Build Change 正试图在政府补贴的帮助下增加支撑柱和梁,效仿智利提供的例子。
土耳其正在更好地为其下一次地震做准备,方法是改造学校以使其抗震安全,这是这个穆斯林国家从 2000 年开始并预计在 2018 年完成的任务。 伊斯坦布尔已完成地震总体规划,包括执行建筑规范和加强现有不合格建筑物。 但“用于预防灾害的资金少于用于应对灾害的资金,”豪斯勒·斯特兰德承认,并指出 Build Change 在地震发生后三天内为尼泊尔筹集的资金比过去三个月为危地马拉学校改造筹集的资金还要多。
当然,没有建筑物可以承受每一次灾难。 为地震而建造的建筑物可能更容易受到另一种类型的灾难的影响,例如洪水或海平面上升以及风暴潮。 在地震中可能表现更好的轻型屋顶可能会在强风暴(如热带气旋)中被吹走。“你必须确保一切都捆绑在一起并连接在一起——屋顶到墙壁再到地基,”豪斯勒·斯特兰德指出。
即使加固的建筑物在地震中幸存下来,从而保护了里面的人,许多挑战也可能随之而来,尤其是像 5 月 12 日袭击尼泊尔的余震那样,可能会震倒已经受损的建筑物。 除了强烈的余震外,土壤液化、供水和污水处理系统的破坏,以及道路塌方和电力及燃气基础设施震动引起的火灾可能会阻碍恢复——无论是在发展中国家还是世界上最富有的城市。 然而,正如福尔摩斯所说,“对于最贫困的人来说,复原力的首要任务显然是确保他们的房屋不会倒塌。”