破坏性地震建筑物应急评估方法及对策研究

周美丽 侯 炜

(1.厦门工学院 福建厦门 361021； 2.华侨大学 福建厦门 361021)

0 引言

破坏性地震是严重威胁人类安全、恐怖的自然灾害，会造成一定的人员伤亡和建筑物破坏，严重时更会造成不可估量的经济和社会损失。城市由于建筑密集，人口集中，经济发达，地震灾害给城市带来的生命安全和经济损失威胁更为严重。地震实践表明，地震中造成人员伤亡的主要原因有：

(1)房屋建筑的破坏和倒塌；

(2)地震作用引起的其他次生灾害，如地裂、山崩、海啸及水灾、火灾、瘟疫等交叉环境；

(3)社会环境的影响，如饥饿、社会动乱及恐慌引起的突发疾病等[1]。其中，房屋建筑的破坏和倒塌引起的人员伤亡、财产损失更为普遍和严重。

建筑震害造成的人员伤亡主要表现为：

(1)建筑倒塌过程中屋盖、楼板、墙体等构件将人员砸、压、埋导致伤亡；

(2)重返房内或逃生过程中非结构构件(填充墙、玻璃、天花板、屋檐等)以及建筑内部设施(书架、悬挂物、装饰物、立柜等)坠落或倾倒造成的伤亡。

破坏性地震发生后，受灾地区政府通常要根据地震强度和震害规模(死亡人数和经济损失等)启动相应等级的应急预案。应急期内，除了抢险救灾、医疗救治以及向灾区人民提供生存必需的衣食外，还需安置受灾群众，对受灾房屋进行应急评估。中华人民共和国建设部令第148号《房屋建筑工程抗震设防管理规定》[2]第十七条规定：“破坏性地震发生后，当地人民政府建设主管部门应当组织对受损房屋建筑工程抗震性能的应急评估，并提出恢复重建方案”。《国家地震应急预案》[3]和各级地震应急预案也做出了对建构筑物和基础设施破坏程度、环境影响程度等开展灾害损失评估的规定，需要开展破坏性地震建筑物应急评估工作。震后建筑物的应急评估是城市地震应急预案的重要组成部分。强烈地震造成大量建筑物损坏甚至倒塌，受主震及余震影响会造成进一步的财产损失和人员伤亡。为防止灾后再次发生威胁人身生命安全的二次灾害，且为后续恢复性建设提供基础资料，必须对灾区建筑物进行应急评估。

本文对震后建筑物应急评估概念、判定方法、实施及对策进行阐述和研究。

1 建筑震害应急评估基本概念

1.1 建筑震害应急评估目的

震后受灾建筑应急评估目的，是为在建筑物遭受地震灾害后，尽可能迅速地判定由于其后的余震而发生的倒塌危险性以及建筑物的局部坠落或翻倒的危险性。根据此判定结果，可为受灾建筑物永久修复之前的使用提供有关危险性状况的相应情报，防止灾后再次发生威胁人身生命安全的二次灾害。需要注意的是，应急评估工作不对受灾建筑物进行经济性判定，也不对受灾建筑物可否永久使用(或继续使用)进行判定，与恢复性阶段建筑安全评估鉴定目的不同。所以，灾后建筑应急危险等级的判定结果与日后更详细的安全评估鉴定结果允许存在误差。

1.2 建筑震害应急评估的意义

(1)排除险情，避免进一步增加人员伤亡。

地震过后，一些严重破坏或局部倒塌的建筑周围断壁残垣，个别构件松垮歪斜。对于这一类建筑，通过应急评估，需在建筑周围放置障碍隔离设施，并在有倒塌、崩溃危险的直接相邻区域设置封锁屏障带等，禁止非搜救人员靠近，以确保公众安全和保护周边建筑财产安全，避免进一步人员伤亡。

(2)判定在余震频发阶段建筑是否可以继续使用，有效减少室外露宿人数和避免造成人员的二次伤害或财产损失。

震后大量居民被安置在临时避难场所，环境恶劣，增加政府负担。由于对灾后自家房屋的破坏及危险性了解不足，居民或不敢回家，或回家抢运财物，增加了余震频发阶段居民受到二次伤害的几率。通过应急评估，告知民众所处建筑的危险程度，缓解了民众心理焦虑的心情。对基本完好和轻微损坏的房屋经过简单修整，可以允许立即入住，可有效减少室外露宿人数。同时，对于中等破坏或严重破坏的房屋，限制或禁止人员进入，可有效避免人员二次伤害。

(3)初步评定房屋震害情况，为恢复重建工作提供基础资料。

建筑震害现场应急评估，是震后建筑安全性评估的一项重要前期工作。通过评估人员的现场应急评估，可初步评定房屋震害情况，划分各类结构的不同应急危险等级，为应急期结束后的恢复重建工作提供基础资料。

1.3 应急评估概念及特点

“应急”一词含有“暂时性”和“紧急性”两方面的意思[4]。发生破坏性地震后，必须在短时间内作出大量判定，具有紧急性和快速性的一面，以及因在判定时未必经过充分的调查检讨，可能与过后充足时间内进行的受灾调查结果出现差异，即暂定性的一面。震后的应急期通常为一周左右，在如此短的时间内，对成千上万栋房屋进行震害快速评估，其工作量和工作强度是巨大的。因此，必须采取既便捷快速又有效的方法进行评估工作。应急评估的适用范围也要注意，它一般只适用于主震-余震型地震后的建筑应急评估，并应在地震部门给出地震震情趋势预测结论后开展工作。考虑到评估条件和目的以及建筑危险等级判定方法而定。同时，在余震强烈活动时期，应暂停应急评估工作。

房屋震后应急评估与平时抗震鉴定，两者的目的、方法和结论的用途不同：应急评估工作不对受灾建筑物进行经济性判定，也不对受灾建筑物可否永久使用(或继续使用)进行判定，也不对抗震加固提出建议。所以，灾后建筑应急危险等级的判定结果与日后更详细的安全评估的鉴定结果允许存在误差。

2 建筑应急评估方法

2.1 建筑物地震破坏等级

震后建筑物应急评估，首先需要对震损建筑物的破坏情况进行调查，是现场调查的重要内容。根据不同结构类型的房屋破坏程度，把相同结构类型建筑物进行地震破坏等级分类。根据应急评估需要，建筑地震破坏等级应以余震时可能造成人员二次伤害的潜在危险作为划分原则，分类可为建筑危险度应急评估提供直观的判断依据。

在震后应急期内，对建筑及居民形成的潜在危险主要包括：

(1)建筑整体沉降、倾斜以及相邻建筑物和场地环境影响；

(2)结构构件的损伤和破坏；

(3)坠落和倾倒物的损坏和变形；

(4)其他(藏有危险品发生泄露、管线爆裂、危险气体外溢等)，其中评估时主要以前3项为主。也就是说，在划分应用于应急评估的地震破坏等级时，不能仅仅考虑建筑整体或构件的损伤，还有其他任何会造成人员二次伤害的潜在危险。为了更好地和恢复性建设阶段紧密结合，参考《建筑地震破坏等级划分标准》[5]和《地震灾后建筑鉴定与加固技术指南》[6]相关规定，将建筑物按破坏程度从小到大可划分为5个地震破坏等级：①基本完好级；②轻微损坏级；③中等破坏级；④严重破坏级；⑤局部或整体倒塌级。这样，在应急评估中，针对以上4种潜在危险对应5个地震破坏等级。

需要注意的是，不同结构类型建筑物的破坏等级划分标准也不同，需要制定更为详细的、针对性更强的不同结构类型房屋的地震破坏等级划分标准。详细的划分标准，可以为现场检查人员提供依据，配合相应的调查表格，可以快速地完成评估项目。我国人口众多、房屋密集、结构类型多样，一旦发生破坏性地震，评估工作量将十分庞大，各结构类型建筑地震破坏等级划分标准需考虑这种工作量及复杂性，应尽量简单而明确，通过定性描述进行等级划分更为合适。划分标准可按不同结构类型和3项主要应急评估内容进行具体划分，每个评估内容项均对应于5个地震破坏级别，如表1所示。这种划分标准仅适用于建筑震害应急评估，应区别于其他房屋震害评估的地震破坏等级。

表1 建筑地震破坏等级划分标准

2.2 建筑应急危险等级划分

在破坏性地震发生后，通常会伴随较多余震。由于余震受损建筑物会因受到振动而进一步遭受破坏，情况严重时还会导致倒塌。如果不采取隔离措施，很多人可能因此受到二次灾害，特别是受损严重的建筑物，对周边建筑造成二次受害的可能性也会增大。因此，作为地震发生后紧急响应的重要环节，需要对受灾建筑物的安全性进行判定，也可以称为“应急危险等级”判定。应急危险等级判定，指由于房屋结构破坏，以及建筑物因部分坠落、倒塌等而危及人身生命的程度调查，并不包括受灾经济损失调查以及建筑物的详细安全评估(继续使用、修复、拆除等建议)方面的内容。所以，其判定原则，应为应急评估人员在现场对震后建筑物在应急期内主要潜在危险的发生可能性程度进行评定。震后建筑应急危险等级可划分为：可以使用、限制使用、危险3个级别。日本、美国、新西兰、台湾地区等[4,7-9]在地震发生后，为了让民众更加直观地了解到建筑物受损及进入限制等情况，对应急危险等级的评定也作出了类似规定。

2.3 建筑应急危险等级判定方法

建筑物应急评估，本质上就是对建筑应急危险等级的评定，在评估过程中，必须判定出建筑在余震下的危险性。这个过程和以人员伤亡程度评级的其他重大事故处理类似，根据评估的结果作出不同的处理措施，建筑震害应急评估的技术路线，如图1所示。

综上所述，应急危险等级评定内容，主要包括以下3方面内容：①建筑整体沉降、倾斜以及相邻建筑物和场地环境影响；②结构构件的损伤和破坏；③坠落和倾倒物的损坏和变形。所以，应以所有3项评估内容中最危险评定结果作为最终评定结果。这是因为受灾建筑物的危险等级判定，是对余震引起建筑物倒塌危及人身生命的危险性进行的判断。例如，建筑物基本看不出有明显损坏，也无倒塌危险，但余震时在建筑物入口处有坠落物或倾倒物潜在危险，也很可能危及建筑物进入人员的生命。所以，必须把此建筑物判定为“危险”等级，这样就需要把建筑物倒塌的危险性和建筑构件及附属物坠落或倒塌引起的危险性区别开来，分别进行判断。应急危险等级可按图1中的方法进行评定。

图1 建筑震害应急评估技术路线图

2.3.1危险

①建筑整体沉降、倾斜以及相邻建筑物和场地环境影响；②结构构件的损伤和破坏；③坠落和倾倒物的损坏和变形；这3项评估内容中的任一种破坏，有1项以上严重破坏级的情况，建筑物就应判定为“危险”。外部检查属于严重破坏级的建筑物，则不需要进行内部检查可直接判定危险等级为“危险”。对一些明显遭受严重破坏或存在危险而不宜靠近检查的受损建筑，可直接判定为“危险”。对于上述3项评估内容中，均有中等破坏级的情况也可综合判定为“危险”。

2.3.2限制使用

对于上述3项评估内容中的任一种破坏，有1项以上中等破坏级的情况，应判定建筑物为“限制使用”。

2.3.3可以使用

建筑的地震破坏等级判定为基本完好或轻微损坏级且不存在潜在危险的情况可判定为“可以使用”。同时，如果余震对建筑物造成进一步损坏，还应该及时调整应急评估结果，以免造成进一步伤亡。

建筑应急危险等级判定，并不一定针对整栋建筑而言。例如，可根据实际情况，如主楼为“可以使用”，裙房可为“限制使用”。此外，填充墙等非结构构件在地震作用下很容易出现裂缝，如果仅按裂缝判定其破坏程度来进行建筑应急危险等级评估，则会出现大量“限制使用”或“危险”的建筑，反而加重了社会和经济影响。可以将填充墙、出屋面楼梯间墙体、女儿墙、楼梯间墙体等非结构构件按坠落和倾倒物评估内容进行建筑应急危险等级判定，并且在评定中等破坏和严重破坏标准时从严考虑。此外，还应考虑填充墙等非结构构件破坏对整体建筑危险性及人员二次伤亡的影响，可单独划分其影响范围内房屋的应急危险等级，与建筑整体应急危险等级区分对待。比如，填充墙发生中等或严重破坏且存在倾倒、砌体塌落，造成周边通道堵塞、伤人等潜在危险时，可判定填充墙所处房屋及受其影响的周边局部房屋应急危险等级为“限制使用”或“危险”，而建筑物整体应急危险等级以其他评估内容为准。建筑应急危险等级评定，如表2所示。

表2 建筑应急危险等级判定

注： 填充墙、女儿墙、楼梯间墙体等非结构构件项目内容评估时，可局部单独划分受其影响房屋的应急危险等级。

3 震后建筑物应急评估的实施过程及评估要点

3.1 建筑应急现场评估

应急评估在具体检查阶段的特点之一是快速”，所以也称为快速评估。应急评估现场评估分为建筑外观检查和内部进行检查两个过程。分析国内外震害现场检查的经验，应急(快速)评估包括以下主要内容：①确定受灾建筑评估范围；②由外部观察评估当前建筑结构损伤情况；③检查其他可观察到的非结构性风险；④根据实际情况进行建筑内部详细检查；⑤观察周围建筑环境；⑥记录建筑现场评估详细信息；⑦根据建筑地震破坏等级，判定应急危险等级；⑧在建筑上张贴危险警示标识；⑨禁止民众进入被评估为危险等级(红色标识)建筑，及有倒塌、崩溃危险的直接相邻区域。应急评估流程如图2所示。通过检查和处理措施，告知民众所处建筑的危险程度，缓解了民众心理焦虑的心情。

图2 建筑应急评估流程

3.2 应急危险等级标识

震后建筑物的应急评估结果，可表现为应急危险等级的分类和确定建筑的进入权限规定。为了告知民众所处建筑的危险程度，结果评定后应在建筑上张贴相应的危险警示标识，必要时还需放置障碍隔离设施，并在有倒塌、崩溃危险的直接相邻区域设置封锁屏障带等。国际上通用的应急危险等级标识用不同颜色加以区分，如“可以使用”为绿色，代表可以入住；“限制使用”为黄色，代表限制使用；“危险”为红色，代表非救援活动禁止进入。受灾建筑危险等级标识如图3所示。应急危险标识表现为以下4个特性：①及时性。地震发生后，居民都想知道他们的房屋损坏程度如何，多久后可以入住，所以必须尽快确定危险等级。②一致性。评估小组应该经过统一、科学的培训，以至对于房屋鉴定结果具有一致性，减少二次鉴定程序。③可见性。对于危险等级标识的公告应该张贴于醒目位置和每一个出口处，尤其是建筑有不同出口时。④权威性。公告应该由政府部门进行统一管理，居民必须严格遵守建筑进入权限规定。

震后建筑应急危险等级的划分，具有很强的应急响应功能，也具有显著的社会意义。首先，对判定为“危险”或“限制使用”的房屋，可采取果断有效的措施阻止群众任意进入，避免造成二次人员伤亡。其次，对判定为“可以使用”的房屋，可采取及时入住措施，居民不必长时间在临时避难场所，缓解焦躁情绪。需要注意的是，对应急危险度判定为“可以使用”的房屋，只有在地震部门给出震情趋势预测结论为主震余震型时，才可经过简单修整后入住。

3.3 现场评估要点

现场应急评估时，由于时间有限，必须提前做好各项准备工作，主次分明。评估时，应该考虑以下因素：①建筑周围环境的影响；②各构件的破损状况；③破损构件在整个建筑(楼层)结构中的重要性；④破损构件在整个建筑(楼层)结构中所占数量和比例；⑤其他影响建筑安全的破坏情况。在现场检查时，应对所有建筑物进行外部检查，应急危险等级判定为轻微破坏级(可以使用)的建筑物，原则也要进行内部检查。中等破坏级(限制使用)的建筑物必要时也要进行内部调查。外部检查属于严重破坏级(危险)的建筑物，则不需要进行内部调查。鉴于地震灾区现场的工作环境、条件和时间等限制，不可能对每个构件的变形和裂缝逐一定量检查和分析，也不可能进行结构承载能力和变形验算。因此，主要通过肉眼判别建筑物的倒塌、倾斜、地基变形、构件破坏程度和坠落可能性，必要时可辅以仪器测量，这也是建筑震害应急评估与常规房屋抗震鉴定的重要区别。

图3 应急评估公告样例

4 房屋震害应急评估对策探讨

破坏性地震发生后，受灾地区政府通常要根据地震强度和震害规模(波及的人口、房屋破坏程度和数量等)启动相应的应急预案。除了向灾区人民提供生存必需的衣食外，还要尽快启动住房恢复性重建，维持社会秩序稳定。震后建筑物的应急评估工作是破坏性地震应急响应的重要部分，为了更加快速、有效地投入现场震害应急评估工作中，不仅需要震后应急期的快速反应，震前各项准备工作也尤为重要。基此，本文提出以下几点对策：

(1)建立震前建筑防灾机制

较大破坏性地震发生后，受灾情况复杂，由于多数城市缺乏足够的震害处理经验，会给震后评估工作的顺利进行带来阻碍。为此，需要在震前就对建筑物应急评估做出充分的准备。首先，需要对城市、县镇、农村建筑物进行普查并记录档案。根据不同区域、建筑结构形式和高度分布等情况，进行建筑物震害风险评估分析，做好震前预测工作，为建筑防灾提供基础资料。同时，应加强学校的防灾教育和社区培训演练等工作。为了更好地配合和指导震后的防灾工作，建立震前建筑防灾机制尤为重要。

(2)做好应急评估技术人员培训工作

开展房屋震害评估，工作量巨大。因此，为配合应急评估，应提前组织相关技术人员进行震害现场检查和应急判定的培训工作。经过培训的技术人员可以对震害房屋应急评估结果作出准确、高效的判断，保证建筑物应急评估工作顺利进行。

(3)防灾先进技术的综合利用

除了管理措施需要完善，震害应对技术的综合利用也对救灾工作起到关键作用。目前，震后调查和评估手段主要依靠人工现场勘查或调查，耗费大量人力、物力，也会损失宝贵时间。震后抢险和评估工作要求及时、准确地获取地震破坏信息。为此，可以利用近地表(热气球、无人驾驶机、小型飞机等低空平台)遥感技术和高分辨率卫星遥感数据[10]进行地震灾情信息的快速获取，替代一部分人工勘察，并指导应急工作的进一步开展，提高建筑应急评估效率。

(4)进行建筑物应急评估方法研究

目前，国际上提出的应急评估方法，以应急危险等级和进入权限作为标准，并最终通过绿色、黄色和红色标识划分建筑物，作出进入权限规定。这种方法体现了快速评估理念，但更多依赖于人的定性判断，不能量化、准确地给出评估结果，和后续恢复性建设阶段的房屋鉴定结果可能有一定出入，造成信息和资源浪费。另外，对于重要性建筑(如学校、供电通讯公司、指挥中心等)，必须给出可靠的评估结果，合理、先进的震后建筑物应急评估方法研究具有重要意义。

(5)加强国际合作和交流

日本、美国、新西兰等国家以及中国台湾地区在破坏性地震建筑应急评估方面具有丰富的经验。通过与先进国家或地区的合作与交流，结合我国自身国情，建立完善的震后安全评估体系，为抗震救灾提供技术和管理保障。

5 结语

本文提出了破坏性地震后建筑地震破坏等级和应急危险等级分类方法。将建筑物按破坏程度从小到大划分为基本完好级、轻微损坏级、中等破坏级、严重破坏级以及局部或整体倒塌级5个地震破坏等级。按建筑地震破坏等级和可能危及人身生命安全的程度，建筑应急危险等级可划分为可以使用、限制使用、危险3个级别。

建议了破坏性地震建筑震害快速评估方法。评估方法是对余震引起建筑物倒塌危及人身生命的危险性进行的快速判断。

震后建筑物的应急评估结果可根据震后建筑物破坏等级和受灾建筑应急危险等级确定，并制作不同颜色的安全警示牌张贴于受损建筑上，同时规定限定人员进入的权限。

从健全制度和管理模式、完善应急评估对策与方法以及加强培训、交流等方面进行了分析和建议。