剖析台弯921大地震建筑倒塌的原因
摘要：本文根据收集到的国内外有关部门九二一集集大地震的建筑破坏实例，从设计、施工等几个方面，分析探讨震害的经验教训，希望以此引起国内同行的重视。
关键词：地震 建筑物震害 经验教训
一．基本概况
一九九九年九月二十一日凌晨一时四十七分，在我国台湾省中部南投县集集镇，发生了里氏7。3级的强烈地震，地震地面最大加速度高达984伽，而本区抗震设计采用的地震地面最大加速度为230伽。地震持续的时间长达40秒钟，而且地震是上下、水平同时发生。地面垂直错位最大有10米。本次大地震造成严重人员伤亡和财产损失，死亡2246人，受伤8735人，毁坏房屋17484栋，其中包括619栋学校及许多公共建筑，直接损失超过1000亿新台币。大量的建筑如骨牌一般应声倒塌，充分暴露了台湾建筑 行业在技术标准规范、设计、施工、使用和管理各方面的问题。
二．建筑物震害基本特征
据统计资料显示，台湾省五个县的十六个市、镇、乡共倒塌房屋17484栋，其中严重毁坏的有9909栋，半倒塌的有7575栋，其中很多是当地称为“三合院”“土角厝”，是以黄泥、石灰加稻草屑制成的土坯砌墙、木屋架上铺小青瓦的民房，在地震时几乎100%倒塌；在城镇也有大量的多、高层钢筋混凝土建筑倒塌破坏，其中不乏高级住宅、银行、写字楼和豪华酒店，还有学校、车站等公共建筑，与1995年日本阪神地震和1996年云南丽江地震相比，本次地震中，多、高层钢筋混凝土结构破坏较多。
由大量倒塌的多、高层建筑破坏实例可以看出，几乎倒塌的多、高层建筑，全是被当地称为“软脚虾”“骑楼”的建筑。所谓“软脚虾”就是指住户及建筑商为制造空间，而把一楼挑高、掏空，作为车库及商业用房，形成建筑中的“薄弱层”；所谓“骑楼”是指沿主要大街的房屋，一层收进，二层以上伸出，作为防雨遮阳的人行通道。
三．震害原因分析和经验教训
1．地震预报和地震区划的不准确
地震学家多年来一直认为台湾东部为地震高危险区，建筑物的抗震设防标准高于中部一至二级。本次地震发生在台湾中部，震中震度高出设防标准二级以上，即地震力比设计中地震力高出4倍以上，实际的仪器记录也证明了这一点。
2．抗震规范方面
台湾现行的“建筑物耐震设计规范”是1998年制订的，而在次之前一直 采用1982年制订的“建筑物耐震设计规范”。这本规范基本上照搬美国的“统一建筑规范”UBC的版本，台湾工程界认为此规范对抗震概念设计相当薄弱，构造措施也很粗糙。而且对于现有建筑结构的抗震鉴定、评估和加固则也无标准规范可循。
3．设计问题较多
根据有关资料，以下几种典型设计失误造成了建筑震害
（1）建筑平面布置不规则
当地传统的带有骑楼的“透天厝”楼房，在骑楼前部仅由柱子支撑，正门为做店面大开洞加玻璃橱窗。地震时柱子折断，骑楼倒塌带动主体结构前倾，层层跌落。本次在台湾许多沿街建筑属此类破坏。这种建筑形式在大陆闽南、潮汕地区也很常见。
另一种是底层作车库、商场，也就是正门大开洞，三面有墙，建筑平面刚度不均匀。地震时底层倒塌，带动上部结构层层跨落成“千层饼”破坏形状。如彰化县员村镇富贵名门大楼为16层钢筋混凝土结构，平面为碟形，下部为车库，属不对称平面布置，地震时扭转效应严重，导致五层以下塌平，五层以上各层重叠成阶梯形塌落。
（2）建筑立面布置不规则，竖向刚度突变。
建筑沿竖向或因层高突然变化（所谓“挑高”），或在某层抽掉柱子形成空旷（所谓“挑空”），或为追求大开间无梁无柱等均导致结构竖向不规则，刚度和强度突变。此类建筑在本次地震中破坏最为严重，而且破坏多集中在这些薄弱部位。比较典型的有：南投县汽车站三层建筑底层候车大厅空旷少墙，二、三层为办公用房，横墙较多，地震时底层塌平；台北市“东星大楼”（12）层，地下有大型停车场，地上一、二层为银行写字楼，抽柱削梁墙也少，三层以上为住宅，刚度很大，地震时底部倒塌带动上部各层一起倒塌，九楼变一楼。
以上震害实例分析证明合理的建筑布置在抗震设计中是头等重要，提倡平、立面简单对称。因为震害表明，简单、对称的建筑在地震时较不易破坏。而且道理也很清楚，简单、对称的结构容易估计其地震时的反应，也容易采取抗震构造措施和进行细部处理。“规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，直至承载力分布等诸多因素的综合要求。“规则”的具体界限随结构类型的不同而异，需要建筑师与结构工程师互相配合，才能设计出抗震性能良好的建筑。
（3）抗震措施和抗震构造措施不当。
在抗震设计中，“抗震措施”和“抗震构造措施”是两个不同的概念。“抗震措施”是指除地震作用以外的抗震设计内容，包括建筑总体布置、结构选型、地基抗液化措施等，主要是考虑概念设计要求对地震作用效应的调整，以及各种结构措施；“抗震构造措施”是指根据抗震概念设计的原则，一般不需做计算而对结构和非结构各部分所采取的细部构造。抗震构造措施要求是作为抗震验算的一种补充和保证。这就足以证明抗震措施和抗震构造措施的重要性，但由于是构造措施而往往容易被人们忽视。
本次通过对台湾大地震严重破坏但未倒塌的建筑物结构分析表明：某些结构设计梁柱节点配筋不足，窗间墙过短，短柱，承重墙体高宽比过大，柔性底层建筑，抗震墙不连续，不规则开洞，悬挑构件过长等。在地震时破坏集中在这些薄弱部位。
（4）个别结构设计过于大胆，设计缺乏抗震概念设计。
从本次破坏情况分析来看，有的建筑结构系统规划不周全，结构设计过于大胆，再加上施工质量有问题，剪力墙面积太少，中庭挑高影响结构安全。如：中山国宾大楼为中庭挑高建筑，一楼作为公共空间，故墙壁很少，且整个大楼外墙未设剪力墙，且开窗很多，形成建筑抗震上的所谓“柔软”底层而倒塌。
（5）建筑规划和选址不当。
城市中楼房间距太小，过分密集，导致一栋楼房倒塌祸及其他楼房。如：台中县丰原市十一层“向阳永照”大楼倒塌后，压倒临近建筑。
房屋建造在软弱地基或可液化场地或临近地震断层，地震对场地液化导致地基失效，房屋倾斜。如：南投县中兴新村一座钟楼和十一层的“金陵世家”住宅楼由于场地液化造成建筑严重倾斜。
四．施工质量问题
本次地震时倒塌和破坏的建筑物暴露出许多严重的施工质量问题。据媒体报道“施工不确定（不按设计要求施工），设计与实际施工不同，偷工减料，未按抗震设计要求施工”等也是倒塌的重要原因。如：部分楼房柱子过细，配筋不足，箍筋间距过大，弯钩、搭接长度、锚固长度、纵筋在同一截面搭接等均不符合抗震设计要求。
五．结束语
大陆和台湾在建筑形式和建筑构造技术上有许多共同之处，而且均位于地震多发生地带，台湾九二一大地震中暴露出的设计、施工等方面的问题，在大陆也同样存在，希望籍此引起国内勘察、设计、施工等的重视和借鉴。
