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地震论文

2011年东日本大地震考察报告

工商管理学院工商管理1301班201306010113李亚妮

一、地震基本情况

日本于当地时间11日14时46分发生地震：

1、震级：

9.0级

2、震中：

宫城县以东太平洋海域

3、震源深度：

20公里

4、实测的最大地面加速度：

2933gal

5、断层位置：

从东北地区沿海延伸到关东地区沿海

6、破坏的整体情况：

1）地震引发海面出现漩涡，如图1所示，进而引发海啸。

由地震引发的海啸袭击了日本北部沿海数十座城市和乡村，高达10米的海浪将房屋、车辆、集装箱和居民卷走，并将港口停泊的船只推向陆地、撞毁建筑物，如图2所示，被专家称为日本有史以来“浪头最高，影响范围最广的海啸。

”

图1.海面漩涡图2.海啸来袭

2）日本列岛部分沉没，日本可能变更“窄”：

地震导致地面下沉，日本岛地震震区沿海部分地区沉到海平面以下，沉没部分面积相当于大半个东京。

3）燃气泄漏，导致火灾大规模爆发：

共有84处地点发生火灾，致使人员伤亡惨重。

千叶县JFE钢铁东日本炼铁厂因燃气管道破损发生爆炸，火焰冲上数十米高，生产被迫中断，如图3、4、5所示。

图3.千叶县原市炼油厂火灾

图4.气仙沼市火灾

图5.名取市火灾

4）

东京塔塔顶部三分之一处出现歪斜，如图6所示，由于疏散工作紧急有效，因此并未出现踩踏事故。

图6.东京塔顶部歪斜

5）东日本大地震给岩手、宫城、福岛、栥城和千叶五个县的农业设施和农作物造成严重损害，损失超过8500亿日元，其中农业设施损失超过8100亿日元，农作物损失超过400亿日元。

6）重灾区房屋损毁率达80%，其余灾区房屋损毁率均在50%以上，如图7所示，如在岩手县大船渡市，300栋以上的建筑被震塌，超过1000人死亡。

图7.房屋倒塌

7）日本警察厅称，截至2014年3月10日东日本大地震死亡人数为15884人。

除失踪者外，因不堪疏散之苦而自杀等“地震相关死亡”人数达到3000人以上，两者相加的总遇难人数超过2万人。

8）地震造成日本东北地区和关东地区新干线和城铁全线停运，致使日本全国交通大乱。

由于国内国际航线相继停飞或者改降其它机场，至少有两万旅客滞留机场。

9）日本各地因大地震而自动停止运转的核反应堆已超过11座，如福岛第一核电站发生泄漏，出现大量变异植物，如图8所示，严重影响地下水和土壤以及居民的健康安全。

图8.变异超级茄子

二、多层砌体建筑的典型震害特征

1、房屋整体或局部倒塌：

房屋整体倒塌主要是由于房屋底层或整体抗震强度不足。

砌体房屋底层的受力构件所承受的地震剪力最大，如果底层的抗剪强度不够，在地震作用下底层墙体会首先倒塌，当上部房屋整体性较好时，则上部楼层整体坠落，但未倒塌，形成缺失一层的情况，如图9所示。

当上部整体性较差时，会导致房屋整体倒塌。

图9.一层缺失

2、墙体开裂：

这次地震中，砌体结构外纵墙的窗间墙体出现“X”形裂缝较为普遍，如图10所示，类似的裂缝形式还有“V”字型、倒“V”字型裂缝。

在内纵墙，山墙上也会出现这类裂缝，如图11所示。

而在内横墙上（尤其是住宅楼的分户墙）上则多出现墙体斜裂缝，如图12所示。

墙体上的斜裂缝主要是由于水平地震剪力在墙体中引起的主拉应力超过墙体的抗拉强度所致。

当约束墙体受到地震反复作用时，即形成“X”裂缝。

在地震作用下，由于墙体本身情况、地震方向的不同，墙体总是优先在最薄弱的部位开裂，形成初始开裂状态，进而在持续反复地震作用，墙体的这种初始开裂状态进一步发展变大、变宽，同时消耗地震能量。

这里所说的墙体最薄弱部位是指墙体本身存在缺陷的部位以及墙体受地震剪力最大的部位。

另外，通过调查研究发现：

当墙体高宽比较小时，易出现斜裂缝，及水平偏斜裂缝。

图10.窗间墙体X形裂缝

图11.内纵墙X形裂缝

图12.内横墙斜裂缝

3、底框多层砌体结构底层框架柱破坏

本次地震中，一些底框多层砌体结构的框架柱柱头位置出现了破坏，混凝土被压碎，钢筋压弯屈服，形成了柱铰破坏机制，而梁没有任何损坏。

如图13所示，这种机制是很危险的，这种机制直接与“大震不倒”的抗震设防目标和“强柱弱梁”的抗震理念相违背。

“强柱弱梁”的概念要求在强烈地震作用下，结构发生较大侧移进入非弹性阶段时，为使框架保持足够的竖向承载力而免于倒塌，要求实现梁铰侧移机制，即塑性铰应首先在梁上形成，尽量避免破坏后在危险性更大的柱上出现塑性铰。

柱是框架结构中最主要的承重构件，在底框多层砌体结构中更为重要，即使个别柱失效，也可能导致结构全面倒塌；另一方面，柱为偏压构件，其截面变形能力远不如以弯曲作用为主的梁。

要使底框结构具有良好的抗震性能，确保底层框架柱有足够的承载力和必要的延性是最基本的保证。

图13.弱柱强梁

4、楼梯间破坏

这次地震中见到楼梯间的破坏形式有：

整个楼梯间部分倒塌，梯板塌落，梯梁破坏，如图14、15所示，还有由于独立出屋面楼梯间塔楼，由于构造柱未伸入出屋面部分，导致楼梯间出屋面部分屋盖塌落，墙体倒塌。

图14、楼梯倒塌

图15

楼梯间是建筑的出入口，也是地震、火灾等突发灾难发生时人群疏散的通道。

震害调查发现，由于设计和施工问题，造成楼梯间的倒塌破坏，直接伤人、或者堵塞疏散通道阻碍人员逃亡。

由于楼梯段侧向刚度大、山墙较高、休息平台与楼层存在错层，所以地震时很容易破坏。

5、钢结构

钢结构建筑由于自重较轻、延性较好，在此次地震中破坏程度相对较小。

从震后表现来看，由于直接地震作用破坏的钢结构建筑很少，发生破坏的大多为体育场馆建筑或是轻型钢结构;由于海啸引发的破坏和倒塌的低层钢结构较多。

地震及海啸对钢结构的破坏有如下几种情形：

（1）支撑破坏体育场馆内的支撑屈曲以及螺栓连接节点由于钢构件净截面削弱而断裂，如图16所示。

图16.钢支撑屈曲

（2）钢管柱拉断如图17所示为海啸作用下某轻型钢结构框架柱根出现断裂，但柱脚完好无损。

锚固柱脚的混凝土脱落见图18。

图17.钢柱脚处破坏

图18.柱脚锚固螺栓裸露

（3）柱弯曲某加油站建筑采用轻型钢结构，钢柱长细比较大。

在海啸冲击下钢柱出现不同程度的弯曲和倾斜，如图19所示。

图20、21为一些低层钢结构在海啸冲击下破坏倒塌。

图19.加油站柱弯曲

图20.钢柱弯曲导致房屋倾斜

图21.轻型钢结构整体倾覆

（4）体育馆钢屋盖结构支座与混凝土柱连接破坏，混凝土柱顶节点处混凝土剥落，柱脚锚栓裸露，如图22所示。

图22.屋盖支座破坏

6、非结构构件破坏和撞击破坏：

（1）天花吊顶掉落大跨建筑内，如体育馆以及车站等屋面的天花吊顶掉落非常普遍如图23所示，均是由于竖向地震或吊顶与主体结构连接强度不足或构造不合理所致。

图23.某大跨建筑木质吊顶掉落

（2）墙板破坏日本建筑的隔墙多采用预制墙板，外墙多采用外挂PC板（类似单元幕墙）破坏较多。

围护墙体在此次地震中破坏非常普遍，一般由于外挂墙板与主体结构连接较弱所致，而在海边和港口区围护墙体破坏大多是由于海啸的冲击作用。

主体钢结构完好，但底层围护墙板所剩无几，如图24、25所示。

当然，墙板的破坏使海啸的压力大减，在某种程度上保护了主体钢结构不被破坏。

图24.外墙脱落

图25.幕墙破坏

（3）玻璃窗损坏：

体育场馆内的玻璃窗损坏较多，如图26所示。

图26.玻璃窗损坏

三、多层砌体建筑地震时安全应对措施

前提：

地震时建筑位置：

地形平坦的住宅区

本人位置：

1、卧室

（1）首先，倘若卧室在一楼，则尽可能逃离卧室，跑到空旷的场地避难；

（2）倘若卧室在高层，且地震发生时人在床上，就待在那里不要动，抓紧枕头保护住头部。

如果上方有可能坠落的重型灯具，立即转移至最近的安全地带，在晃动停止并确认户外安全后，方可离开房间。

也可迅速躲到床底或坚固家具的下部，用柔软衣物护住头部，并尽可能准备少许食物在身边以支撑体力等待救援。

（3）多层砌体房屋抗震性能差，在第一次地震中侥幸未倒塌，但是很难再次承担余震的考验，在余震中有可能倒塌。

地震具有瞬时性，一般持续时间在3分钟内，3分钟后可以认为第一次地震结束，暂时处于安全期，所以地震一停止，要迅速从房屋中撤离，争取2分钟从房屋撤离到室外。

（4）要意识到可能会断电，火警以及自动喷淋装置可能会启动，切勿使用电梯逃生。

2、客厅

（1）地震发生时，首先躲到坚固的桌子或者家具底下躲避，身体应采取伏而待定，蹲下或坐下，尽量蜷曲身体，降低身体重心的姿势，同时，抓住桌腿等牢固的物体。

（2）保护头颈、眼睛、掩住口鼻。

待第一次地震过后，迅速逃出室内，倘若时间仓促，可就地等待救援。

（3）注意，要远离易摇晃的家具，如书架、电视机、冰箱等，要远离玻璃等易碎物品，防止地震之外的意外伤害的发生，影响逃生。

3、厨房

（1）地震发生时，倘若厨房中无明火，则首先关闭煤气阀，防止煤气泄漏引发火灾，造成人员伤亡。

（2）倘若地震发生时正在使用明火，则先不必急忙关火，防止器皿中沸腾的食物溅出导致烫伤，影响逃生。

（3）地震和强余震之间通常有一定时间间隔。

为了减少次生灾害并避免受伤，可用1分钟左右时间进行灭火并携带应急物品，然后立即撤离。

4、卫生间

（1）多层砌体房屋抗震性能为差、中，中震、大震均可能倒塌，但是多数人员无法在短暂的时间内逃到室外。

砌体房屋中的死伤多是预制板脱落造成的，砌体房屋的卫生间为了防止渗水等原因，通常为现浇钢筋混凝土板，周边均是砌体墙，整体性好，较其他部位抗震性能较好，生存的可能性大些。

卫生间内部管道多，有积存水等，危急时刻可以饮用，室外救援时，可通过敲击管道把求救信号传递出去，被救的可能性大些。

因此，卫生间是室内相对占有优势的避难场所。

（2）尽管如此，当在卫生间内避难时，要时刻注意地震是否已经暂时停止，并适时逃出室外自救。

5、室内自救注意事项

（1）摇晃时立即关火，失火时立即灭火

大地震时，也会有不能依赖消防车来灭火的情形。

因此，我们每个人关火、灭火的这种努力，是能否将地震灾害控制在最小程度的重要因素。

从平时就养成即便是小的地震也关火的习惯吧。

为了不使火灾酿成大祸，家里人自不用说，左邻右舍之间互相帮助，厉行早期灭火是极为重要的。

地震的时候，关火的机会有三次

第一次机会在大的晃动来临之前的小的晃动之时

在感知小的晃动的瞬间，即刻互相招呼：

“地震！

快关火！

”，关闭正在使用的取暖炉、煤气炉等。

第二次机会在大的晃动停息的时候

在发生大的晃动时去关火，放在煤气炉、取暖炉上面的水壶等滑落下来，那是很危险的。

大的晃动停息后，再一次呼喊：

“关火！

关火！

”，并去关火。

第三次机会在着火之后

即便发生失火的情形，在1-2分钟之内，还是可以扑灭的。

为了能够迅速灭火，请将灭火器、消防水桶经常放置在离用火场所较近的地方。

（2）不要慌张地向户外跑

地震发生后，慌慌张张地向外跑，碎玻璃、屋顶上的砖瓦、广告牌等掉下来砸在身上，是很危险的。

此外，水泥预制板墙、自动售货机等也有倒塌的危险，不要靠近这些物体。

（3）将门打开，确保出口

钢筋水泥结构的房屋等，由于地震的晃动会造成门窗错位，打不开门，曾经发生有人被封闭在屋子里的事例。

请将门打开，确保出口。