“抗震建筑”的現(xiàn)實(shí)難題

自2008年“5·12”地震以來的歷次強(qiáng)烈地震中，倒塌建筑物都是致人傷亡的主要原因。圍繞其產(chǎn)生的關(guān)于工程質(zhì)量、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等問題，也一再引起人們關(guān)注。到“4·20”蘆山地震后，還發(fā)生了媒體質(zhì)疑“空心磚”的事件。

在接受本刊采訪時(shí)，中國工程院院士謝禮立稱，地震災(zāi)害的本質(zhì)是一種土木工程災(zāi)害，如果震前預(yù)防到位，可以確保在7級(jí)地震時(shí)杜絕死亡。

目前中國每年以土木工程為主的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模已超過世界上其他國家的總和。這一方面為增強(qiáng)中國土木工程的研究、設(shè)計(jì)和施工的總體水平提供了機(jī)遇，同時(shí)也提出了諸多要求。

其中最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)是各種自然災(zāi)害和人為災(zāi)害的威脅。土木工程防災(zāi)減災(zāi)已經(jīng)成為保障中國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大需求。

“5·12”地震后，謝禮立曾提出，在中國五千年發(fā)展史中曾遭遇各種災(zāi)害，但危害極大、影響極廣的土木工程災(zāi)害還未被充分認(rèn)識(shí)。

從那時(shí)起到今天，5年過去了，中國的土木工程防災(zāi)減災(zāi)是否有了真正的成果？

農(nóng)村自建房倒塌嚴(yán)重

根據(jù)目前蘆山地震的情況，清華大學(xué)土木工程系教授、中國工程院院士陳肇元對(duì)《瞭望東方周刊》說，此次地震房屋倒塌主要在農(nóng)村，問題出在房屋結(jié)構(gòu)上。“農(nóng)村的房屋實(shí)際上是有經(jīng)驗(yàn)的泥瓦匠做的，而不是技術(shù)人員。每次地震都造成大量農(nóng)村房屋倒塌。一定要提高國家管理體系，把管理觸角深入農(nóng)村，把精力放在改善房屋結(jié)構(gòu)上?！?/p>

“長期以來，國家規(guī)范中對(duì)大梁、樓板、鋼筋、混凝土等的做法都有要求。不過，直到2011年7月開始實(shí)施的新規(guī)范，才對(duì)房屋整體牢固性提出要求。而且這只是原則性要求，沒有具體細(xì)則?！标愓卦忉屨f。

在他看來，如果房屋整體牢固性好，即使少些柱子也沒關(guān)系，地震時(shí)至多是房屋出現(xiàn)裂縫。“從大的范圍來看，如今所有的結(jié)構(gòu)規(guī)范都是針對(duì)城鎮(zhèn)，廣大農(nóng)村到現(xiàn)在都沒有專業(yè)設(shè)計(jì)人員指導(dǎo)如何修建房子?！?/p>

“5·12”地震后，房屋的抗震能力、尤其是中小學(xué)教室抗震能力引起了國家重視?！爸袊课菘拐鸬燃?jí)相比其他國家偏低。國家特別提出中小學(xué)校舍要進(jìn)行加固，盡管比其他國家要求低，也不至于倒塌。如果有倒塌，問題可能會(huì)出在管理、落實(shí)上?！标愓卦f。

清華大學(xué)土木工程系教授葉列平也認(rèn)為，減少災(zāi)害措施主要工作要放在震前?！暗卣馂?zāi)害最主要的還是工程災(zāi)害。房子不倒就沒有災(zāi)害。之所以這次房屋倒塌主要集中在村鎮(zhèn)，是因?yàn)榇彐?zhèn)建筑沒有納入監(jiān)管體系，都是自建房?！彼麑?duì)本刊記者說。

作為一名建筑抗震專家，葉列平曾參與“5·12”地震、玉樹地震的調(diào)研工作。有人認(rèn)為，“空心磚”優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕、強(qiáng)度高、保溫、隔音降噪性能好，缺點(diǎn)是承重能力差、抗震能力差。2011年3月10日云南盈江地震死亡的25人中，11人是在建筑物倒塌時(shí)被空心磚砸中。震后重建中，盈江縣禁止以空心磚作為本地區(qū)房屋建筑材料。

葉列平告訴本刊，“空心磚”主要用于填充墻，對(duì)房屋整體抗震性能沒有太大影響，至關(guān)重要的還是房屋整體建筑結(jié)構(gòu)。

玉樹震區(qū)一些政府機(jī)構(gòu)和學(xué)校、住宅樓采用磚混結(jié)構(gòu)，震中部分破壞甚至倒塌，部分表現(xiàn)較好。大部分民居采用混凝土空心砌塊、土坯、木結(jié)構(gòu)或幾種材料混合使用砌筑而成，致使自建民居大量倒塌。

專家普遍認(rèn)為，“5·12”震區(qū)農(nóng)村自建房倒塌嚴(yán)重，是因?yàn)檗r(nóng)村建筑以磚混結(jié)構(gòu)為主，抗震能力低，其結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)是，實(shí)心鉆土磚承重、木瓦屋蓋、樓板為預(yù)制空心板。

災(zāi)區(qū)有效實(shí)踐土木工程減災(zāi)

謝禮立例舉，造成土木工程災(zāi)害的主要原因包括：在土木工程的規(guī)劃或建設(shè)中，不當(dāng)?shù)闹R(shí)和技術(shù)，或不當(dāng)?shù)倪x址、設(shè)計(jì)、施工，以及不當(dāng)?shù)氖褂煤途S護(hù)，導(dǎo)致所建造的土木工程不能抵御突發(fā)的載荷，進(jìn)而使土木工程失效和破壞，乃至倒塌。

他說，具有抗震能力的房屋較一般房屋成本增加10%到15%。

現(xiàn)在人們花很多錢裝修房屋，而在謝禮立看來，應(yīng)該把更多的錢用在抗震設(shè)防上?！胺孔淤|(zhì)量涉及幾個(gè)方面，第一是正確的選址；第二是正確的設(shè)防；第三是正確的設(shè)計(jì)；第四是正確的施工，不能偷工減料；第五，要用正確的材料。這都是保證房子抗震的基礎(chǔ)?！彼麑?duì)《瞭望東方周刊》說。

2006年6月，甘肅省隴南市發(fā)生5級(jí)地震，隴南市文縣臨江鎮(zhèn)東風(fēng)村90%以上的房屋倒塌或嚴(yán)重毀壞，震后該村按照恢復(fù)重建規(guī)劃，將整個(gè)村落搬遷到緊靠212國道的白龍江邊進(jìn)行重建。

全村重建地震安全農(nóng)居73戶，戶均6間住房，縣、鄉(xiāng)政府從重建經(jīng)費(fèi)中給每戶平均補(bǔ)助10500元，借款2500元，經(jīng)政府協(xié)調(diào)由中國農(nóng)業(yè)銀行給每戶貸款2000元以及通過世界銀行項(xiàng)目給每戶貸款5500元。

重建時(shí)，該村按照地震部門提供的當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防要求8度進(jìn)行設(shè)防。完全按照農(nóng)居地震安全工程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工，基礎(chǔ)采用水泥毛石砌筑，以磚混和框架結(jié)構(gòu)為主，按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置上下圈梁、過梁和構(gòu)造柱，確?？v橫墻體之間有必要的拉結(jié)，達(dá)到遭受6級(jí)左右地震不倒塌的基本要求。

按照同一抗震要求進(jìn)行建設(shè)的，還有鄰近的武都區(qū)外納鄉(xiāng)的李亭村和稻畦村。這3個(gè)村距“5·12”地震震中的平均距離約260公里，當(dāng)?shù)氐卣鹆叶纫矠?度，但這三個(gè)村住房完好無損，甚至連墻皮都沒有開裂。

在謝禮立看來，“5·12”地震的另一個(gè)重要教訓(xùn)是，必須提高震區(qū)學(xué)校，特別是中小學(xué)建筑物的抗震能力。提高學(xué)校、醫(yī)院等建筑物的抗震能力一般有兩種方法：一是提高建筑物的設(shè)防水準(zhǔn)，二是提高建筑物的重要性類別輔之以增強(qiáng)抗震措施。

在蘆山地震中，加固的學(xué)校教室沒有出現(xiàn)大面積倒塌。與此同時(shí)，澳門援建的蘆山縣人民醫(yī)院引起了廣泛關(guān)注，葉列平解釋說，它運(yùn)用了隔震結(jié)構(gòu)，所以能在地震中安然無恙?！斑@種技術(shù)在‘5·12’地震后得到推廣?！?·12’地震后，房屋建設(shè)采用了多種技術(shù)，譬如在綿陽地區(qū)使用了消能減震結(jié)構(gòu)?！?/p>

新版抗震設(shè)計(jì)規(guī)范有待落實(shí)

在陳肇元看來，建筑工程的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，首先與國家有關(guān)部門頒布的當(dāng)?shù)卦诘卣鸢l(fā)生時(shí)需要承受的基本地震烈度有關(guān)。

每次地震釋放的能量是一定的，但受地震影響的強(qiáng)弱程度即地震烈度會(huì)隨該地區(qū)離震中距離的遠(yuǎn)近、震中深度及地質(zhì)條件等多種因素而變。

“地震烈度每增加1度，大體表示傳到當(dāng)?shù)氐牡卣鸬孛孢\(yùn)動(dòng)的峰值加速度增加一倍，也就意味著，彈性階段的建筑物受到的地震力要翻一番。”陳肇元說，至于設(shè)防烈度的取值大小，還需考慮國家的經(jīng)濟(jì)、物資供給能力和當(dāng)?shù)厥欠窬邆淙祟惿?、活?dòng)條件等多種因素。

中國房屋建筑主體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)采用了多目標(biāo)抗震設(shè)防原則，規(guī)范規(guī)定的設(shè)防目標(biāo)為“小震不壞，中震可修，大震不倒”。

關(guān)于建筑設(shè)計(jì)的抗震要求，中國至今仍只針對(duì)地震災(zāi)害，而且設(shè)防要求較低，也不強(qiáng)制要求占全國房屋建筑總面積三分之二的農(nóng)村建筑物的抗震設(shè)防。

“5·12”地震后，住建部等部委發(fā)布了新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。在修訂過程中，主要總結(jié)了“5·12”地震震害經(jīng)驗(yàn)，對(duì)災(zāi)區(qū)設(shè)防烈度進(jìn)行了調(diào)整，增加了有關(guān)山區(qū)場地、框架結(jié)構(gòu)填充墻設(shè)置、砌體結(jié)構(gòu)樓梯間、抗震結(jié)構(gòu)施工要求的強(qiáng)制性條文，提高了裝配式樓板構(gòu)造和鋼筋伸長率的要求。

謝禮立認(rèn)為，和2001年的版本相比，修訂后的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)的要求作了進(jìn)一步、更符合實(shí)際的規(guī)定，使概念設(shè)計(jì)在工程中的應(yīng)用更加具體地落到實(shí)處。

“然而，在中國目前尚沒有一整套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)理論；結(jié)構(gòu)工程師理論水平的不一致，導(dǎo)致概念設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中方法多樣，不能確保結(jié)構(gòu)的安全耐久性?！彼f。

參與這次修訂的歐進(jìn)萍此前曾詳細(xì)研究過諸多中外建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，他在《地震工程災(zāi)害與防御- - -建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范分析與比較》中指出，中國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范總體合理，但抗震設(shè)防水平略低于美國和歐洲。

在對(duì)中國過往幾個(gè)時(shí)期的建筑抗震規(guī)范進(jìn)行比較后，他認(rèn)為，1989年版的規(guī)范與1976年版的規(guī)范相比，設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)水準(zhǔn)都有很大提高，2001年版的設(shè)計(jì)規(guī)范在設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念上變化不大，但設(shè)防水平有所提高。

葉列平認(rèn)為，“5·12”地震5年來，國家在土木工程減災(zāi)方面做了不少工作，開展了很多相關(guān)科研項(xiàng)目，同時(shí)，也修訂了很多政策法規(guī)，“關(guān)鍵在于執(zhí)行，在工程建設(shè)中是否真正按照規(guī)章要求去實(shí)施，”他說，“這不是地震局一家能夠完成的任務(wù)。”