3.4.4. 房建
重灾区房屋建筑破坏比较厉害，出现倒塌、倾斜、裂缝现象。
4. 地铁震害调研的初步结论与建议
根据现场考察及有关的研究成果，可以得出如下的初步结论：
4.1. 抗震设计规范的符合性评价及问题
（1）目前国内尚无轨道交通结构专项的抗震设计规范，现有的抗震设计规范还不能完全涵盖轨道交通抗震设计的要求。
（2）总体来说，我国的建筑物抗震设计规范及标准体系基本上是可行的，但考虑到轨道交通系统由一系列功能各异、设计使用年限不同的建（构）筑物组成，并且属城市生命线工程，受震时环境条件极其复杂（场地相对封闭、人员心理反应、逃生方式有限等）应该对其中的重要结构物适当提高抗震设防烈度要求。建筑物抗震设防标准应在以下部位适当提高（１～２度）、采取减震隔震措施或有特别的要求：①结构薄弱处（如隧道洞口）；②工程要害处；③指挥中心处（如行车调度）。
（3）关于高架桥：《地铁设计规范》（GB50157-2003）9.2.19条规定：“地震力作用，应按现行国家标准《铁路工程抗震设计规范》的相关规定计算。”是基本满足要求的。但因城市轨道交通的重要性，建议在规范中应特别强调关于抗震构造措施的说明并适当加强。1）在地震区，高架桥梁不仅在横桥向设置抗震挡块，顺桥向也应设置防落梁构造措施，而且应适当提高构造措施的级别。适当加宽桥墩帽梁的尺寸。2）高地震烈度区，高架桥必须设置横桥向抗震挡块，并应适当加强。3）在7度以上城市的城市轨道交通高架车站慎用独柱式桥梁车站。
（4）根据强震区看到的破坏形态，建议：1）隧道洞口结构构造形式除满足常规要求外还要满足抗震要求及边仰坡稳定；2）区间与车站连接部构造要增强；3）强震区隧洞底板支撑刚度要增强。
4.2. 对于成都、重庆地铁震害结构安全的初步评价与认识
（1）成都和重庆地区在此次地震中的地震烈度在6-7度左右，总体来说没有明显震害发生，经受住了考验。
（2）从成都地铁情况看对于地下车站和矿山法区间由于其整体性较好刚度较大，震害较小，但对于盾构隧道由于采用预制管片拼装，螺栓柔性连接，整体刚度较弱，盾构隧道与地层基本产生相同的震动变形，分别产生横向与纵向正弦挠曲变形和剪切变形，因此盾构隧道产生较多的管片错台、局部破损、螺栓拉坏和渗水等明显震害现象。
（3）调研现场表明盾构管片间及各环间渗水面积有加大迹象，为此有必要对管片的防水作进一步的研究。
（4）国内外地震对地下结构破坏的情况表明：地铁区间隧道相对地下站台较为安全，这是因为结构的本身断面较小，结构本身结点较少，特别是盾构隧道本身无结点且为柔性连接所至。对此的启示是：
1）地铁区间隧道的单线、单洞防震效果要优于单洞双线，特别是对过江隧道的地铁区间隧道从抗震角度看应采用小洞方案；
2）地铁区间隧道不论是矿山施工还是盾构法施工，其二衬结构应以一次浇筑成型为优，应尽量避免在断面上采用分段或分层浇筑；
3）强震时地铁车辆是优先进站还是就地停车，待确认车站结构安全性后再处置，对此需要进一步研究。
（5）局部地震造成的结构破损都是可以修复的。
（6）当轨道线附近存在高边坡时，应分析高边坡包括在地震力作用下的稳定性及对隧道或高架线的影响；
（7）在强震区地震活跃地带，要研究有利于抗震的隧洞合理埋深，或采用高架跨越的合理性；
（8）对于高架车站，当采用车站与线路合一结构时，应采用规则布置，尽量使几何形心与荷载重心重合；当采用车站与线路分离结构时，车站与线轨连接应符合抗震设计要求。
（9）加强地下结构抗震设计方面的研究，争取早日颁布“地下结构抗震设计规范或指南”。
4.3. 应急预案及专用通讯系统的作用
重庆地铁参照日本轨道交通应急要求编制的地震应急预案值得推广，重庆地铁控制指挥中心在地震中充分利用地铁的专用通讯系统对地铁运营进行及时有效控制，保障了地铁运营安全。以下经验可以借鉴：
（1）在地震设防区建设和运营期间都必须有针对性的地震应急预案；
（2）控制中心的地震安全对于地铁运营安全非常重要，控制中心建筑结构的抗震设防应该提高抗震等级；
（3）为确保控制中心的指挥安全，专用通讯系统应考虑地震条件下的安全及通讯畅通及备用方案。
4.4. 建议各地铁公司建立轨道交通系统地震监测系统
（1）应加大对城市轨道交通抗震研究的投入。每个设防城市的地铁系统都应有地震动监测的设施，并能与当地的地震监测部门联网，当有地震发生时能够准确地记录地下交通设施的受震情形和动态。
（2）城市轨道建设单位和管理部门应配备适量的建筑结构完好状态检测设备和建立可靠的建筑结构完好状态评判标准和办法，以便在震害发生后快速、准确地对线路设施状况做出判断，保证运用安全，避免凭目测就做出结论的盲目行为。
5. 下一步研究建议
5.1. 对地铁地下结构抗震的总体认识
（1) 当前有关地下结构具有较强的抗震性能、地震时不易遭受破坏的认识是缺乏充分事实依据的。应重新审议原隧道设计所规定的“深埋隧道可不做抗震设防”的相关条文规定，开展深埋隧道不封闭结构的地震作用机理研究。
地下结构地震响应的主要特征为受到周围土层的制约，周围土层对地下结构的地震响应有着决定性的影响。地层沿深度方向振动的差异以及地质条件变化造成的沿水平方向振动的差异，都可能危及到地下结构的安全甚至造成破坏。地下结构与其周围土体之间的动力相互作用一方面会降低结构物在地震荷载作用下的响应，但是另一方面土体的运动对结构物的动力响应会产生不容忽视的影响，这一影响有时可能会表现出相当显著的破坏作用。应该指出，强震区的城市地下空间的大规模开发利用只是近二十多年来才发展起来的，这些地下结构还没有能够接受大震、强震的检验。与地面结构丰富的震害资料相比，以地铁为代表的地下结构的震害分析资料就显得十分不足。此次汶川地震对在建的成都地铁地下结构虽没有造成严重破坏，但有轻微影响，尚需开展详细震害调查研究。
（2) 当前有关地铁地下结构抗震设计的认识、理论和方法还不能合理反映地铁地下结构地震反应的实际。
例如在以往对于地铁结构地震反应特点的认识中，认为沿地铁轴向的弯曲破坏将是主要的破坏形式，车站和区间隧道交界处由于抗弯刚度的突变则容易引起应力集中发生破坏。但是，在阪神地震中遭到严重破坏的大开车站，主导破坏形式则是中柱发生严重剪切破坏导致车站完全倒塌，而在车站－区间隧道交界处由于横墙起到了抵抗剪力的作用，破坏反而较轻。尽管这样的破坏形式与当时当地的特殊条件有一定联系，但至少说明对地铁地下结构的地震反应特点还远没有形成全面而正确认识。另外，国内外现行的有关地铁地下结构的抗震设计基本上是采用基于拟静力概念的理论及方法，忽视了震动荷载的动力特性，忽视了地铁地下结构材料及其周围土介质本身的动力特性，忽视了地铁地下结构系统的震动反应，由此可能导致的不良后果是不容忽视的。
（3） 当前尚缺乏研究和评价强烈地震环境下地铁地下结构系统动力学行为与致灾机理的有效途径及手段。
提高地铁地下结构抗震设计水平的关键在于能否正确地评价强烈地震环境下地铁地下结构系统的震灾动力学行为。目前可用于地铁地下结构系统震灾动力学行为研究与评价的主要途径及手段有：原型观测（包括现场震害调查和足尺试验）、构件试验、模型试验（主要是动力离心模型振动台试验）和数值模拟。由于地铁地下结构-土体系统的震灾动力学行为是极其复杂的。在高烈度地震环境下结构与土材料均可能呈现出明显的非线性、弹塑性或者塑性性态；结构和土体之间的接触处还可能出现局部脱开、滑动、错位、张闭等非连续变形现象； 地下结构-土体系统的动力相互作用的过程多是强非线性的、三维的、速率效应和循环效应影响均很突出的，并伴随有结构材料、特别是土材料本身的物理力学性质的弱化；地下结构-土体系统的破坏通常是渐进性的、局部化的，相互关联的。加之，由于地震载荷具有随机性、难以预测性以及结构物和周围土体及其所构成系统本身的极其复杂性，目前还没有哪一种手段能够对地铁地下结构震动响应及其抗震安全性进行全面而合理的分析评价。
5.2. 开展地铁地下结构抗震方面研究的必要性与紧迫性
高烈度地震区内的国内城市地铁大规模建设是在近20多年才出现的，大多数还没有经过大地震的检验，因此灾难性的震害记录不多，于是人们普遍认为地下结构在地震作用下所受破坏程度远比地上结构轻。但在1995年日本阪神大地震中，神户市地铁车站及区间隧道遭到严重破坏的事实给这种传统观念带来了巨大的冲击，,引起了众多地震工作者的极大重视。
“华北地震区”包括河北、河南、山东、内蒙古、山西、陕西、宁夏、江苏、安徽等省的全部或部分地区。在全国的五个地震区中，它的地震强度和频度仅次于“青藏高原地震区“，位居全国第二。由于首都圈位于这个地区内，所以应高度重视。据统计，该地区有据可查的8级地震曾发生过5次；7～7.9级地震曾发生过18次。加之它位于我国人口稠密、大城市集中、政治和经济、文化、交通都很发达的地区，地震灾害的威胁极为严重。参考日本阪神地震以及本次成都地铁盾构区间地震后的情况清楚地表明，在地层可能发生较大变形和位移的部位，地铁等地下结构可能会出现严重的震害，因此对其抗震问题应给予高度重视。
《铁路工程抗震设计规范》（GB 50111-2006）采用地震系数法进行计算。地震系数法用于地下结构抗震计算时具有明显的缺陷，比如按照地震系数法，作用在地下结构的水平惯性力随埋深的增加而增加，这与实际情况明显不符。出现这一局面的原因与人们对地下结构震害的认识不无关系。
目前研究地下结构抗震性能的主要途径有:原型观测、模型试验和数值模拟。由于问题的极其复杂性,目前还没有哪一种手段能够完全实现对地下结构动力反应进行全面而真实的解释和模拟。一般是通过原型观测和模型试验结果来部分的或定性的再现实际现象、解释物理机制、推断变化过程、总结特性规律和分析灾变后果,在此基础上建立合理的能够反映实际动力相互作用规律的数理分析模型,发展相应的数值分析方法;再通过模型试验和原型观测结果加以验证。然后对不同抗震设计方案进行计算分析,尽可能地再现和模拟其实际动力反应,研究其抗震性能,提出相应的抗震对策。这是研究和评价地下结构抗震性能的较为合理的有效途径。
为改变目前我国在这一研究领域中的落后局面，需要在理论分析、数值模拟和模型试验等方面开展更为深入的工作，系统地研究地铁车站及区间隧道等的地震反应，以在抗震分析及设计方法与理论基础、设计规范等方面有实质性的突破。
对抗震减灾建议开展两方面的工作：一方面工作为震害发生时城市轨道交通指挥、通讯及应急应对机制研究；另一方面开展震后轨道交通安全检测评估机制与手段及恢复交通功能所需的条件和措施。
5.3. 建议马上进行的研究课题
针对我国尚缺少完善的地铁地下结构抗震分析方法和专门的地铁结构抗震设计规范的现状，在分析目前我国地铁等地下结构抗震研究及设计方法的基础上，建议迫切解决的五个关键问题：
（1）、合理的地下结构动力分析模型；
（2）、成熟的地下结构-地基系统动力相互作用问题分析方法；
（3）、合理而实用的地铁地下结构地震破坏模式和抗震性能评估方法；
（4）、地铁地下结构抗震构造措施；
（5）、地铁区间隧道穿越地震断层的设计方案及工程措施；
具体的研究课题建议如下：
（1）近场强地震大型地下结构变形破坏机制
应该系统研究地铁地下结构的抗震性能与结构以及周围岩土介质的动力相互作用和波的传播问题，特别应考虑与岩土介质之间的运动相互作用、结构所在地区的地形、地质条件密切相关。
抗震设计中应该考虑未来可能发生的城市浅层直下型地震动的特点，重点解决: 1) 合理的地震动输入机制及设置标准；2）区间隧道抗震设计要考虑沿隧道的纵向与横向两个方向的行波效应；3）大型车站系统应该进行动力分析与评价。
（2）实用的地下结构抗震设计方法研究
区分明挖整体框架结构、盾构法施工的装配式圆形结构、矿山法施工的复合式马蹄形结构、穿越江河湖泊的沉埋结构和竖井结构等不同形式，考虑这些结构的构造特点、动力性能和破坏特征的不相同，提出相应的科学而实用的抗震设计方法。
抗震设计中需要考虑我国砂卵石地区、砂粉土地区、软粘土地区和岩体为主的山区等不同地基特点，分别研究其抗震设计方法及抗震措施。
抗震设计中应该考虑未来可能发生的城市浅层直下型地震动的特点，重点解决: (1) 合理的地震动输入机制及设置标准；（2）区间隧道抗震设计要考虑沿隧道的纵向与横向两个方向的行波效应；（3）大型车站系统应该进行动力分析评价。
（3）重大灾害发生时城市轨道交通的应对机制。
（4）重大灾害发生后城轨交通安全检测评估与功能恢复机制。
（5）编制“地下工程抗震设计规范或指南”。
（6）应该对我国运营及在建的轨道交通系统开展地震安全性评估工作。
6. 致谢
此次调研工作得到了住房和城乡建设部的指导与支持，同时也得到中国交通运输协会城市轨道交通专业委员会和中国建筑业协会深基础施工分会的大力支持。
施仲衡院士、焦桐善主任特别关注调研情况，对调研工作和调研报告的编写给出了指导性的意见。
成都、重庆两地地铁、轨道交通公司给与了大力协助与支持，领导高度重视，伍勇、肖中平、沈晓阳、仲建华等领导分别接待并向调研组介绍了相关情况。派吕强、晏绍杰、吴焕君、陈小平等同志陪同并参加了此次调研活动。
调研组成员在短短的5天时间里，高效、认真的开展工作，搜集了大量第一手资料，返回后又在繁忙的公务中加班赶出了调研报告。
调研组成员包括：
张 雁 中国土木工程学会秘书长，建设部地铁（隧道）与地下空间工程专家组组长
宋敏华 中国土木工程学会城市轨道交通技术推广委员会理事长，院长
郭陕云：中铁隧道集团原董事长，中国土木工程学会常务理事，隧道分会理事长
杨秀仁：总工程师
张建民：清华大学教授，中国土木工程学会土力学分会副理事长
陶连金：北京工业大学教授
廖 景：广州地铁设计院副总工程师
张海波：铁道第二勘测设计集团副总工程师
杨树才：南京地铁公司副总工程师
冯爱军：中国土木工程学会城市轨道交通技术推广委员会秘书长
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