新西兰克赖斯特彻奇地震后的拆迁:将环境影响纳入拆迁决策的案例研究

2010/2011年坎特伯雷地震序列给新西兰基督城造成了严重的损失和破坏。最具破坏性的事件(6.2米，5公里深，基督城中央商务区(CBD)东南10公里)发生在2011年2月22日，导致185人死亡，对社区造成广泛影响，包括土地和基础设施的损失，液化和强烈震动造成的破坏，以及一个限制进入CBD大部分地区的警戒线(公共禁区)，导致大量人员和企业流离失所(Potter等人)。2015)．在地震的余波中，克赖斯特彻奇CBD超过60%的3层以上的混凝土建筑被摧毁，造成超过400亿新西兰元的损失(Parker和Steenkamp2012)．高拆除率，特别是在受损相对较小的建筑物中，突出了影响建筑物业主在事件发生后作出修理或拆除决定的复杂的定量因素(如建筑物损坏、建造年份、占用)和定性因素(如保险和立法)(Kim等人)。2017；侯爵等。2017)．此外，Marquis et al. (2017)强调在受损建筑物的设计寿命结束前拆除该建筑物会对环境造成的影响——具体的二氧化碳含量₂以及能源、拆除过程中产生的废物和新建建筑产生的温室气体排放在决策过程中被很大程度上忽视了，这与利益相关者、决策者和公众提倡的可持续性原则(碳领导论坛)相违背2019；MBIE2020)．

为了开始强调在地震后的拆除决策中纳入环境因素的重要性，本文提出了一项初步研究，对坎特伯雷地震后基督城的建筑拆除对环境的影响进行了定量评估。首先，讨论了导致拆除的定量和定性因素，以提供环境影响应纳入此类考虑的论点的背景。接下来，以具体CO的形式介绍了基督城建筑拆除对环境的影响₂以及建筑材料中的能量。最后，对将环境影响纳入拆迁决策范式进行了简要讨论。请注意，这篇论文的目的是对地震后建筑物拆除对环境的影响进行初步调查。在决定拆除或修复一栋建筑时，有许多复杂的因素会对环境产生总体影响，包括:建筑材料、建筑年龄、建造过程、修复策略(如果修复)、拆除过程(如果拆除)和废物处理。只有具体的CO₂这里考虑了建筑材料中的能量。

克赖斯特彻奇中央商务区包括大约110个城市街区，由4条街道包围:迪恩斯，比利，菲茨杰拉德和莫尔豪斯，如图所示。3．1．地震发生时，CBD内大约有3000栋建筑，主要包括商业、轻工业和住宅(Kam和Pampanin)2011)．CBD内主要的多层商业和多单元住宅类型是钢筋混凝土弯矩框架和剪力墙建筑，设计为“现代”(1980年代中期及以后)的抗震规定。从设计性能和生命安全的角度来看，这些占主导地位的类型学在地震中往往表现令人满意，在离散区域形成塑料铰链，使建筑耗能和人员疏散。此外，这些类型中的大量建筑在事件发生后受损相对较小(参见图。3．3Kim等人。2017)．然而，在2014年9月，坎特伯雷地震恢复局(CERA)报告称，克赖斯特彻奇CBD有150座“重要”建筑(通常是商业和5层以上的多单元住宅)被拆除，约占CBD及其周边社区重要建筑的65% (Marquis et al.)。2017)．图中是克赖斯特彻奇CBD内拆除建筑的地理分布。3．1．

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坎特伯雷地震序列之后，基督城的破坏程度和大量的拆除之间明显的脱节，突出了人们对导致建筑物拆除或修复的决策过程缺乏理解——为什么会有这么多相对较轻的受损建筑被拆除?为了回答这个问题，开展了几项研究，以评估在事件发生后决定拆除受损建筑时所考虑的复杂的定量和定性参数(Kim等人)。2017；侯爵等。2017)．下面几节将讨论这些参数。

3.2.1之上定量因素

在坎特伯雷地震序列之前，没有关于地震后建筑物拆除的全面定量研究。Kim等人(2017)所使用的建筑数据集包括223座钢筋混凝土弯矩框架和剪力墙建筑(以下简称建筑设置一个)，以确定影响地震后决定是否拆除或修复建筑物的定量变量;这些建筑约占克赖斯特彻奇CBD三层及以上钢筋混凝土建筑的88%。每个建筑的变量包括建筑识别信息、决策结果、破坏指标、建筑条件、横向抗荷系统(LLRS)、警区持续时间、建筑年份、遗产状况、占地面积、楼层数和占用率。关键参数的简要概述(表3．1)，并对参考材料中的所有参数进行了更详细的描述(Kim2015；金等。2017)．

表3.1

建立参数

参数	测量/描述
决定的结果	拆除、修理、未知
损伤指标	损坏率1,招牌2
建设条件	%国家统计局3.、设计延性4
横向抗载系统(LLRS)	弯矩框架(MF)，剪力墙(SW)，弯矩框架和填充(MFIF)，组合式MF和SW
时间在警戒线	在警戒线上的月数

¹用修理费用与重置费用之比对建筑物损坏的近似目视估计

²评估建筑的可用性(绿色检查，黄色限制使用，红色不安全)

^3.建筑的横向承载能力作为现行建筑标准的函数。仅供15栋建筑使用

⁴仅供15栋建筑使用

建筑物整体拆除统计为建筑设置一个如图所示。3.2，而基于估计损伤、结构体系和警戒线持续时间的建筑拆除统计数据如图所示。3．3．更深入的分析了爆破数据的全部参数列于表中3．1在金(2015和Kim等人(2017)．

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该建筑群中有64%的建筑被拆除(142栋，占总建筑面积的64%)，32%的建筑被修复(72栋，占总建筑面积的34%)，还有4%的建筑在收集数据时下落不明。在建筑组中，2%(3栋)的建筑在地震发生后立即根据指示被拆除民防为保障公众安全，屋宇署已拆卸5%(12幢楼宇)，以便为其他活化项目让路;在CERA指示下拆卸25%(55幢楼宇);在业主决定下拆卸30%(66幢楼宇)。

数字3．3A和b说明了在地震后使用快速评估方法估计的不同程度建筑物损坏的建筑物拆除统计数据。评估的损害指标包括张贴布告栏(绿色、黄色、红色)和损害比率(建筑物损害的大致目视估计，作为维修成本与重置成本的比率，不包括内容)。在这组建筑中，35%(77栋)的建筑收到了绿色标识牌，46%(103栋)收到了黄色标识牌，19%(43栋)收到了红色标识牌。另外，被评价为损失率在10%以下的61%(135栋)建筑物中，有47%(63栋)被拆除。这些统计数字似乎表明，大量受损程度较低的建筑物已被拆毁。

为了更深入地了解这些数据，如图所示。3．3C和d进一步分离数据，以评估横向抗载系统、损伤比、警戒线持续时间和拆除统计之间的关系。钢筋混凝土弯矩框架和剪力墙抗侧力体系在建筑数据集中的表现相同(分别为40%和44%)，但弯矩框架建筑的拆除率(75%)远高于剪力墙建筑(49%)。观察到在警戒线内停留超过6个月的建筑物的高拆除率(75%)，另外一项研究(Chang等。2014)指出，位于警戒线内便于拆除，可能导致警戒线内的建筑物被拆除的比例高于仅根据损坏程度所保证的拆除比例。

3.2.2定性因素

克赖斯特彻奇相对完好建筑的高拆除率(如前一节所述)揭示了商业和多层住宅业主在决定受地震影响建筑的未来时面临的复杂而独特的问题。特别是，很明显，虽然损坏程度是建筑物抗震性能的一个很好的指标，但在最终决定是修复还是拆除时，还涉及其他多方面的变数。侯爵等人。2017)使用了一套由15栋建筑物组成的简化建筑(此处指的是建设集B)，探讨除结构受损外，导致决定拆除或维修的因素。的建筑物建设集B分布在克赖斯特彻奇CBD和周围的社区，是CBD内整个RC建筑的代表。大约一半的建筑建设集B被修复(7栋)，而其余的被拆除(8栋)。通过这种更详细的分析，揭示了影响建筑物是否被拆除或修复的几个定性因素。这里总结了三个因素:(1)保险，(2)建筑立法，(3)业主偏好。详情请见Marquis (2015和Marquis等人(2017)．

3.2.2.1保险

坎特伯雷地震造成的大约80%的经济损失由保险业承保，这比世界上最近发生的其他地震要高得多(如图所示)。3.4贝弗利和格罗利蒙德2012)．这种高水平的保险渗透和独特的政策措辞在克赖斯特彻奇相对未受损建筑的高拆毁率中发挥了关键作用(Kim等。2017；侯爵等。2017)．克赖斯特彻奇的大多数商业建筑都是根据一项恢复保单投保的，该保单的所有者有权获得修复后的财产，这些财产在外观、质量和工作秩序上基本上与“新建时”相同。然而，事件发生后，人们发现，投保的金额往往低于大多数商业房产的实际重建成本，这意味着该政策不足以提供建筑的更换。中央商务区许多商业建筑的覆盖范围不足，使得在技术上可行的维修和/或加固工作不经济，并导致大量现金结算付款和随后的拆除。所有的建筑建设集B现金结算。值得注意的是，异乎寻常的高保险普及率，加上低免赔额和恢复政策中的特定要求(例如“当新的”条款)，使保险成为基督城地震后建筑物拆除决定中相对新西兰特有的因素(Marquis等人)。2017)．

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3.2.2.2建筑立法

《建筑法案》(2004)要求新西兰所有新的建筑工程必须符合新西兰建筑规范(建筑和住房部)2011)．该法令适用于建造新建筑物以及改建和拆除现有建筑物。该法案认为建筑物是地震倾向横向容量≤按现行建筑规范或新建筑标准(NBS)设计和建造的建筑的33%。应该指出的是，《建筑法》并没有明确考虑到修复地震损坏的建筑物。相反，将地震损害视为一种改造，因此，在修复地震损害时，也会触发对消防系统和可达性特征的评估和升级，这将大大增加有效修复成本。

在地震之后，建筑法规有两个变化，影响了地震易发建筑的拆除决定。首先，克赖斯特彻奇市议会试图改变易发生地震的建筑政策，要求建筑业主在地震前将建筑强度从34%提高到67%。这一改变在2013年被高等法院的一项裁决(以及2014年12月发布的一项最高法院裁决)否决，该裁决规定，业主只需要将建筑加固至34%的NBS。然而，这一转变导致了以下困惑:(1)是否要求保险公司支付额外的补救(新西兰最高法院2014年)和(2)是否要求建筑业主升级至67% NBS才能获得建筑的地震修复许可。其次，考虑到坎特伯雷地区地震后地震活动性增强，将坎特伯雷地区的地震危险系数由0.22提高到0.3。这有效地压低了克赖斯特彻奇许多建筑的%NBS评级。这些变化都对震后决策和修复(和加固)的成本产生了重大影响，这可能会导致比没有立法变化时发生的更多的建筑拆除。

用实例说明了NBS对拆迁决策的影响建设集B(无花果。3．5)．所有被修复的建筑建设集B,除一幢建筑的NBS值高于67%外，其余建筑的NBS值低于66%，其中两幢建筑的NBS值低于33%(将其命名为地震倾向在新西兰)。

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3.2.2.3主人的偏好

尽管保险和建筑立法在地震后业主拆除建筑物的决定中发挥了一定的作用，但由于业主主动拆除的比例相对较高，强调业主偏好是导致拆除的独立因素是很重要的(如图所示)。3.2)．一般来说，业主对拆迁的偏好受到震前经济条件和震后避免经济损失的独特决策策略的影响(Marquis et al.)。2017)．在活动之前，基督城CBD的商业空间大量过剩，这导致了相对于惠灵顿和奥克兰的低租金商业办公市场。因此，办公楼产生的较低收入流可能会激励业主以不同的方式拆除和重建，或在其他地方投资，而不是在地震后进行修复。

事件发生后，业主面临着关于他们建筑未来的一系列场景:建筑可以修复到相同的性能水平，建筑可以修复到更高的标准，建筑可以拆除并替换为同等的建筑，或者建筑可以拆除但不替换。一般来说，人们发现业主的决定是基于经济的，但也有例外。其他业主决策变量包括商业策略、风险感知、不确定性、建筑法规(如建筑规范的变化、合规问题等)和政府决策(如警戒线、强制拆除等)。通过采访，大多数业主认为，如果他们的大楼被宣布全部损失并拆除，这是一个很好的结果，因为现金结算的经济效益、灵活性和速度。但要注意的是，一些传统建筑业主的决策策略有所不同，他们更倾向于翻新旧建筑，以保存独特的建筑特色或情感寄托。

3.2.3概念拆除/修复框架

基于基督城地震后决策的定量和定性因素，Marquis et al. (2017)开发了一个全面的多相框架(如图。3.6)，总结了坎特伯雷地震期间和之后拆除/修复的决策过程。框架中被认为是影响决策的关键变量的重要主题包括:保险、损害和剩余能力、决策战略和立法。该框架采用了一种整体的方法，包括一个背景化阶段(阶段0)，该阶段考虑了建筑环境中的独特因素或可能影响修复或拆除决定的社会经济因素。框架中的附加阶段表示通过实施修复或拆除建筑的事件之后的时间。

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值得注意的是，图中没有概念框架。3.6是否考虑拆卸楼宇所产生的环境影响。这种影响可以在图中显示出来。3.6在“外部性”下，但在Marquis等人采访的任何利益相关者中都没有被强调。(2017)是影响决策的因素。更有可能的是，将需要“政府条例”，旨在根据环境影响去激励拆除，以迫使这一考虑纳入决策框架。为了使任何此类法规合理化，关键是要证明建筑拆除对环境的预期影响，如下一节对基督城建筑的描述。

上述对坎特伯雷地震后建筑物修复或拆除的影响因素进行评估的研究表明，在设计寿命结束前拆除可修复建筑物对环境的影响在决策过程中被忽略了。为了强调在事件发生后决定拆除或修复建筑物时考虑环境因素的重要性，本节提供了坎特伯雷地震后建筑物拆除对环境影响的初步评估。数字3．7概述一套全面的架构，以计算拆卸建筑物对环境的影响。框架中的环境影响被分解为三个不同的模块，即:(1)具体的CO₂建筑材料中的能源，(2)建筑施工过程的影响，(3)拆除后的运输和废物管理过程的影响。本初步研究以具身CO为研究对象₂和建筑材料中的能量(图中模块1)。3．7)假设被拆除的材料会有类似的替代，只考虑材料的制造，而不包括建筑方法、维修(作为拆除的替代)和废物管理(在拆除的情况下)的更广泛影响。这些更复杂的因素将纳入未来的研究。

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142栋被拆除的建筑建筑设置一个(如上所述)和BRANZ CO .₂NSTRUCT v1.0。(BRANZ 2019)用于进行初步环境影响研究。BRANZ有限公司₂NSTRUCT提供隐含CO的估计₂以及能源在常见的结构(如现浇混凝土、预制混凝土、结构钢等)和非结构(如保温、墙壁、玻璃、油漆等)构件中作为建筑构件总重量的函数。隐含碳是将温室气体排放量转化为CO单位的一种衡量标准₂在材料生产过程中，由化石燃料燃烧或化学反应产生的当量，而隐含能量考虑了材料生产中消耗的化石燃料、核能和/或可再生能源(FEMA 2012)。

使用该工具确定总隐含CO₂混凝土建筑的结构组件内部的能量，需要材料起飞，包括体积，材料强度，以及现浇和预制混凝土组件和剪力墙的配筋率。由于内部142座被拆除的建筑无法获得详细的材料建筑设置一个，一个9栋建筑的子集被用来开发一个可以应用于整个建筑集的材料起飞预测模型。表中总结了简化集中9栋建筑的几个关键属性3.2(包括LLRS、楼层数、建筑年份和总建筑面积)，而这些建筑结构组件的材料起飞情况则汇总在表中3．3和无花果。3.8．注意，在开发材料起飞时做了几个简化假设。即体积强化比，ρ_v，假定现浇基础为1%，现浇梁、柱和板为1.5%，预制梁和柱为1.5%，预制板和板为1%。此外，混凝土墙被指定为主要LLRS的一部分钢筋配筋率1.5%，填充混凝土墙指定为无钢筋．所有混凝土构件的强度被假定为每个建筑中所有构件的强度一致，并根据(MBIE)的建议定义2018)，以建造年份为基础，估计混凝土强度。

表3.2

减少建筑设置用于开发材料起飞模型

建筑	llr	层	年建造	GFA, m2
1	磁流变液	5	1986	1770
2	磁流变液	5	1976	1158
3.	磁流变液	3.	前1965年	895
4	磁流变液	12	1970	7914
5	西南	5	1976	1433
6	西南	4	1976	2703
7	西南	6	1978	1603
8	西南	9	1987	5151
9	MFIF	3.	1975	617

表3.3

减少建筑物的材料起飞占总重量的百分比

建筑	基金会(%)	梁、柱、板(%)	预制	墙(%)
			（％）
1	37	41	9	13
2	19	60	6	14
3.	16	77	0	7
4	28	63	5	3.
5	25	65	9	0
6	35	56	6	2
7	25	59	7	8
8	45	39	12	4
9	16	74	0	10

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材料起飞模型的准确性是通过简化的9栋建筑来评估的建筑设置一个．图中预测的材料起飞与实测起飞进行了比较。3.8．总的来说，该模型在预测9栋建筑的材料起飞方面相当有效，所有材料的平均差异为4.5%。个别材料上的较大差异(如1号楼的梁、柱、板)是由于使用了其他建筑中没有的预制构件造成的。1号楼有预制板，这大大减少了预制板的现浇混凝土的测量体积，但增加了预制混凝土的测量体积。该模型分别高估和低估了这些体积。

体现公司₂以及142栋被拆除建筑的结构构件中的能量建筑设置一个利用公式1中的材料起飞模型与BRANZ CO₂NSTRUCT。由于有关建筑非结构系统的信息有限，非结构组件(包括玻璃和框架、机械、电气和管道(MEP)以及租户改善)的贡献被用于文献(碳领导论坛)2019；Dowdell和伯格2016)．请注意，来自碳领导论坛(2019)是根据美国的建筑数据开发的。

体现公司₂图中总结了142座被拆除建筑的能耗。3.9，而不同材料类别的贡献总结在图中。3.10．主LLRS与隐含CO之间没有明显的相关性₂或能量如图所示。3.9，以及主要的具体CO₂如图所示，整个被拆除建筑组的能量贡献者都是现浇混凝土。3.10．

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总含CO量₂还有142座被摧毁的建筑的能量建筑设置一个揭示了地震后拆迁对环境的巨大影响。对于上下文，总包含CO₂被拆除的建筑组跨度为3.08 × 10⁸千克，约等于每年的二氧化碳排放量₂在新西兰平均40万户家庭购买的电力的排放量(Isaacs等。2010；环境部2019年)。然而，仅凭这些数值并不能为在事件发生后将环境影响纳入修复或拆除建筑物的决定提供必要的理由，因为由于严重的结构损坏或残余变形，一些拆除是不可避免的。为了评价基督城相对完好建筑的拆除对环境的影响，总隐含CO₂被拆除的建筑建筑设置一个作为建筑物损伤比的函数进行评估，如图所示。3.11．令人震惊的是，总含CO量的50%₂在基督城事件中，被拆除的建筑物的损坏率低于10%，这代表了一个非常低的损坏阈值，很可能在事件发生后被修复。如果这些建筑被修复而不是被拆除，总二氧化碳的节省₂整个被拆除的建筑的数量会显著减少。但是，无法计算出确切的减少数额，因为没有资料说明需要进行何种类型的修复以及相应的环境费用。考虑到越来越多的证据表明，更严重受损的建筑很可能在没有安全考虑的情况下得到修复(Marder等。2020)的情况下，认为受损率高达30%的建筑物是可以修复的并非不合理。基于图。3.11，这将表明，近80%的总隐含CO₂，或2.45 × 10⁸如果这些建筑被修复，Kg是可以避免的。

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虽然这提供了一个粗略的指标，表明地震后拆除相对轻微损坏的建筑对环境的影响，但显著节省了隐含CO₂提供地震后将环境影响纳入拆除/修复决定的初步理由。此外，上述评估低估了建筑拆除对环境的影响，因为它只考虑了隐含CO₂以及建筑材料中的能源。作者的进一步工作将寻求包括建筑和废物管理阶段的影响(图中模块2和3)。3．7)，以估计地震后楼宇拆卸的整体环境影响。

总结了过去的研究，这些研究评估了在坎特伯雷地震后决定拆除或修复基督城建筑的复杂因素。这些研究发现了导致高拆迁率的一系列定量和定性因素，包括建筑参数和结构破坏，高保险费率，以及当地建筑立法的变化和混乱。对这些研究的回顾表明，坎特伯雷地震后的修复/拆除决策框架忽略了环境影响。为了开始证明地震后的拆除/修复框架中应包括环境影响，我们根据具体CO对基督城CBD的建筑拆除的环境影响进行了粗略的定量评估₂建筑材料中的能量假设被拆除的材料有一个类似的替代品。尽管忽略了影响环境影响的所有复杂因素的更广泛影响，但初步评估显示，地震后建筑拆除对环境的影响很大。更深入的数据分析显示，大量的隐含CO₂在基督城的拆除中(这里使用的建筑中约有80%)是来自震后受损相对较轻的建筑。这就强调了在事件发生后，在决定拆除或修复建筑物时，将环境影响考虑在内的重要性，尤其是在建筑物相对未受损的情况下。这是一项初步研究，将扩展到更广泛的环境影响，包括建筑方法、修复(作为拆除的替代)、废物管理(在拆除的情况下)，包括鼓励从堆填区转移解构材料的经济可行性。