完善抗震防灾体系 促进城市建设与发展
——沈阳市抗震防灾规划编制与地理信息系统在抗震能力普查中的应用
沈阳市城乡建设委员会 主任 秦文军
一、概述
沈阳是东北地区最大的中心城市,辽宁省的省会,地处东北亚经济圈和环渤海经济圈的中心,沈阳是东北地区的经济、文化、交通和商贸中心,全国的工业重镇和历史文化名城。沈阳现辖九区一市三县,总面积1.3万平方公里,市区面积3495平方公里。总人口720.4万人,市区人口506.6万人。
沈阳及其邻近地区位于我国华北地震区的北缘,我国东部最大的活动断裂带从市区穿过。据史料记载,1765年在沈阳故宫附近曾发生1次5.5级地震,造成故宫女儿墙等建筑物的损坏。另外,沈阳附近地区自上世纪七十年代以来,先后发生过多次对全市造成一定影响的地震,其中较大的有4次,即海城7.3级地震、彰武5.2级地震、岫岩5.4级震群和2003年3月30日沈阳4.1级地震。这几次地震震撼了沈阳并造成局部轻微破坏和一定程度的社会经济损失。
特别值得注意的是2003年沈阳发生的4.1级地震是自1765年沈阳故宫发生5.5级地震后相隔238年之后发生的最大一次直下型地震,接着2005年的1月10日、4月4日在沈阳新民先后发生两次3.0级有感地震。
3级以上地震如此频繁发生,是沈阳市有地震记录以来从来没有过的现象,这意味着沈阳市地下地质构造比较复杂并处于不稳定状态,并非是磐石一块。因此,沈阳市的城市抗震防灾工作面临着巨大的考验
沈阳是国务院确定的我国21个地震重点监视防御区之一,为7度抗震设防城市。近年来,为了防御和减轻未来地震对我市可能造成的经济损失和人员伤亡,沈阳市在1998年组织专家开始编制《沈阳市城市抗震防灾规划》,于2000年通过了建设部组织的专家鉴定,并开始组织实施。我市从2003年开始对城市建筑物进行抗震普查及信息管理系统的开发与建设工作,2004年完成了沈阳市建筑物抗震普查工作项目。这些项目的完成使沈阳市城市抗震防灾工作更加合理和科学,使城市抗震防灾工作从定性评价飞跃到定性评价与定量评价相结合的阶段,地理信息系统(GIS)的应用使我市的抗震防灾减灾工作步入一个新的台阶。
二、城市抗震防灾规划工作
沈阳市抗震防灾规划是按照建设部规定的甲类模式编制的,规划的工作范围与沈阳市城市总体规划期一致,面积为468平方公里,编制的指导思想是以沈阳市地震安全性评价、沈阳市城市抗震设防区划、建筑物的震害预测和现状调查资料的定量结果为依据,结合沈阳市城市抗震防灾的特点,在市政府统一领导下,按照“预防为主,平震结合”的方针,立足自救互救。通过抗震防灾规划的制订,实施关于土地利用、工程抗震、生命线系统、防止地震次生灾害、避震疏散、防灾应急预案等科学、合理、可能、实用的各项防灾减灾对策,依靠政府统一领导和规划系统的作用以及广大人民群众的力量,尽可能的减轻城市未来可能发生的地震带来的灾害和经济损失,充分保障城市工农业生产和人民群众的生命财产安全。
通过对沈阳市城市抗震防灾规划的编制和实施,当我市抗震防灾规划区内遭遇相当于设防烈度的地震影响时,城市生命线系统:供水、供电、煤气、通讯、消防、交通、医院、粮食、市政设施等将不会发生比较严重的破坏,基本保持正常运转,基本不发生严重的水灾、火灾、爆炸、溢毒、放射性污染等严重的地震次生灾害,抗震防灾指挥系统运行正常,重要的工矿企业能正常或很快的恢复生产、城市居民生活基本正常,市政设施等不遭受较重的破坏,基本保持正常运转,人口密集区不发生大面积的房屋倒塌,重要的公共建筑物不遭受严重破坏,社会秩序基本安定。
1. 沈阳市的城市防灾规划提出了城市抗震薄弱环节以及抗震不利因素,对城市的发展、改造具有重要的指导意义。近年来随着国家振兴东北老工业基地、振兴辽宁政策的不断深入,沈阳市的城市规模不断扩大,旧城区改造力度大幅度提高,在改造中通过土地置换等方式将市区内在未来地震时可能发生较大次生灾害的企业有计划地迁到城市边缘地区,这样就避免了城市在未来地震时可能发生的毒气、爆炸、溢毒、放射性污染等严重的次生灾害,避免了在未来可能发生的地震时造成巨大伤亡和经济损失。
2. 土地利用的合理规划与实施是减轻城市地震灾害的重要举措之一。历史地震证明,不同的工程场地条件,发生地震时的破坏有相当大的差异,因此在城市扩展、新建工程选址和设计时,应充分注意到场地条件的差异。
沈阳市工程抗震土地利用规划是根据收集到的城市现有资料和补充的勘察、测试资料,在充分研究和计算分析的基础上,确定出建筑场地类别,并对规划区内场地破坏影响,如场地液化、地表断层、地质滑坡和震陷等进行了定量和定性的分析,确定出各类场地适宜的建筑规模和类型,对抗震不利地段建议规划为绿地、广场或街心公园等。沈阳市在抗震设防区划范围内土地利用分为甲、乙、丙三个区域,甲类地区属于抗震危险地段,基本建设时应尽量避开,乙类地区属于抗震不利地段,建设时应采用有效合理的地基基础方案和措施,丙类地区属于抗震有利地段,适合于建筑。通过土地利用规划的编制,使城市建筑用地的利用趋于合理化和科学化。
3. 我市的抗震防灾规划对城市避震疏散道路、避震疏散场地进行了科学、合理的规划。地震时,合理的避震疏散规划也是减轻人员伤亡的主要措施之一。根据沈阳市建筑物震害预测(2000年前)的分析,当我市遭遇7度以上的地震影响时,有20%以上的建筑物可能发生中等程度以上破坏,5%以上的建筑物可能发生严重破坏。为了减轻震害造成的损失、避免由于准备不足而出现的混乱局面、稳定人心和社会秩序,做到有计划、有步骤、有准备地实施避震疏散。
4. 震害经验表明,约有90%以上的人员伤亡和直接经济损失是因建筑物破坏而造成的,它不仅使城市的正常功能严重失调,也给城市抗震防灾带来不利的影响和巨大的困难,因此对城市新建建筑物的抗震管理具有重要的意义。我市建设行政主管部门负责工程建设的抗震设防审查,严把抗震设防的质量关和技术关,为城市建筑物的抗震防灾工作增加了安全保障。
5. 生命线系统防灾规划的编制和实施具有重要的社会效益和经济效益。生命线系统包括城市供电、供水、煤气、通讯、交通、排水等,城市生命线系统是城市的动脉系统,生命线系统一旦遭到地震的破坏,城市将陷于瘫痪,严重的影响城市的正常运行功能。近年来随着沈阳市城市的发展,我们对生命线系统的抗震进行了大幅度的改造,取得了显著的效果。
三、建筑物抗震普查工作及信息管理系统
根据辽宁省建设厅于2002年11月下发的辽建发[2002]130号文件《关于开展全省城市建筑工程抗震设防状况普查工作的通知》要求,沈阳市对城区范围内在《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)颁布实施前设计施工的建筑物开展了抗震普查工作,并进行了地理信息系统的开发和建设。
地震作为一种严重的自然灾害已经引起人们的高度重视,各个国家相继采取有利措施减少地震灾害对人类社会的破坏和影响。我国于1998年3月颁布的《中华人民共和国防震减灾法》明确指出“国家管理和支持防震减灾的科学技术的研究,应推广先进的科学研究成果,提高防震减灾工作水平”。因此,必须大力提倡寻求有效的科学方法减轻地震灾害。沈阳市城市建筑物抗震普查是在地理信息系统上开发完成的,具有较高的学术水平和应用价值。
城市建筑物抗震普查工作的完成,对于提高沈阳市房屋建筑抗震设防管理水平、城市老旧房屋的改造、城市近期和长远规划的修订、地震灾害预防、地震应急等都有重要的意义。使沈阳市城市对建筑物抗震设防进入了科学化、定量化、规范化管理的新阶段。
建筑物抗震普查的工作范围主要集中在沈阳市二环线以内。以城市建成区为主,涉及7个区,以市内五区:沈河、和平、大东、皇姑、铁西为主,包括于洪、东陵部分地区,沈阳市城市抗震普查工作共涉及7个区100多个街道办事处,调查对象是1989年以前建设的所有建筑物,对照电子地图逐一进行建筑物现场调查。调查内容包括设计单位、建筑面积、施工单位、建造年代、结构形式、层数、用途、抗震措施和建筑物存在问题等方面。通过调查摸清了沈阳市建筑物的基本情况,调查结果如下:
1. 根据建筑物抗震普查统计分析,沈阳市工作区内现有的1989年以前的建筑物共15010栋,建筑总面积44860267m2;工作区内全部建筑约为42700栋,1989年以前的建筑物约占全市建筑物栋数的35%。也就是说,目前工作区内还约有三分之一左右的建筑物是在89抗震规范实施前建造的,这说明建筑物抗震加固、更新改造的任务仍十分艰巨;截止到2003年年底,在所调查的七个区范围内,在建筑物栋数方面,铁西区1989年以前建造的房屋最多,共3781栋,约占全工作区总栋数的25.19%,铁西区这类建筑物总面积为12153159m2,占全工作区总面积27.09%;和平区和大东区次之,总栋数占全部栋数比例分别为21.12%、20.86%,总面积分别为10800257m2,6613209m2,占全部面积的24.08%,14.74%;由于于洪区和东陵区仅有部分面积落在工作区范围内,因此建筑物栋数和面积都较少。
2. 工作区内1978年以前的建筑物为6882栋,占45.85%,1979-1989年间建筑物约8128栋,占54.15%。这说明1978年前的房屋数目仍然不少,改造更新的任务很重。
3. 工作区内1989年以前的建筑物中多层砌体房屋所占比例最高,达到46.17%,共计6930栋,钢混结构物次之,占全部建筑物的19.89%,共有2986栋,平房数量也不能忽略,共2056栋,占13.70%,但其总面积仅占2.75%;另外工作区内还有115栋古建筑,建筑面积为97474平方米。这些数据说明,在1989年以前建造的房屋中,还有一大批建筑物的抗震能力不高,在未来可能发生的破坏性地震中可能造成严重破坏,甚至倒塌,这类建筑物是抗震加固和城市更新改造的重点。
4. 在工作区内1989年以前的建筑物中,作为住宅而使用的房屋所占比例最高,为59.76%。也就是说,这些抗震能力较差的房屋中大多数为住宅,大量城市居民生活在这些房屋内不能不令人担忧。一旦发生破坏性地震,破坏严重的房屋中的大部分将是民用住宅,将造成大量人员伤亡,很多人会失去自己的住房,沦为救治对象和避难人员,给应急救灾造成很大困难。
5. 在工作区内1989年前建筑物中,一半以上房屋既无圈梁也无构造柱,有圈梁、有构造柱的仅有1459栋,占总栋数9.72%。由此可见,这些房屋中真正具有一定抗震能力的还是极少数,这使得抗震加固和城市改造的任务变得更加繁重。
6. 在1989年以前所建的房屋中,存在结构改动的房屋约2154栋,占总栋数的14.35%;使用功能改变的521栋,占3.47%;有过破损、未作处理有1109栋,占7.39%。这说明,这些被使用者人为改变设计结构和使用功能且有新破损问题的建筑物数量不少,这将使其抗震能力进一步减弱,是不容忽视的问题。
通过对沈阳市1989年前建筑物的普查和GIS信息管理系统的研究与开发,我们收集到了沈阳市城市建筑物的基本数据,为城市改造和发展提供了有利依据。GIS信息管理系统的开发和应用,使我市建筑物抗震设防管理上了一个新台阶。我们通过详细的现场调查得到了建筑物抗震能力方面的大量基础数据,使我市抗震管理部门结束了多年来对全市建筑物的抗震能力缺乏定量评价、胸中无数的局面。GIS信息系统的应用使我们对各类建筑物的数量、分布,以及需改造更新和抗震加固的建筑物的数量有了明确的信息和可靠的资料。本项目的工作对象数量巨大,对每栋建筑物需获取大量信息,这样海量信息的获得和科技处理难度很大。据现有资料表明,在国内的同类城市中作类似工作的尚属首例。
四、工作展望
在新的时期,我们将依照构建和谐社会的要求,进一步做好城市的抗震防灾工作。认真贯彻实施国家建筑抗震设计规范,尽快完善和修订沈阳市城市抗震防灾规划,满足城市抗震防灾工作发展要求。我们将根据建设部的要求,在2010年前完成对现有建筑抗震设防情况的普查工作,做好数据更新和维护,特别是对超限高层建筑和越来越多的大型公共建筑项目,要强化抗震设防审查,促进技术创新,提高建设质量。随着社会主义新农村建设的蓬勃开展,我们将把抗震防灾工作从以城市抗震防灾工作为重点转为城市和村镇抗震防灾工作并重。加强城市生命线系统的建设,提升对市政工程和城市公用事业等的抗震防灾管理水平。
尽管我们在城市抗震防灾方面作了一些工作,取得了很大的成绩,但是我们所面临的抗震防灾工作任务还很重,路还很长,今后将努力完善城市的抗震防灾工作,为经济和社会发展服务。