老樓穿鎧甲

|演講者|劉? 華

|推薦單位|北京土木建筑學(xué)會

我是一名結(jié)構(gòu)工程師，說起結(jié)構(gòu)工程師，我想大家應(yīng)該不是很陌生，我們?yōu)槊孔ㄖO(shè)計支撐它站立的骨骼，這個城市的背后，也有我們結(jié)構(gòu)工程師的一份努力。

我猜當(dāng)大家看到圖1時，都會看向這里的高樓大廈，這是城市的地標(biāo)，代表了工程技術(shù)的最高水平，也是每個結(jié)構(gòu)工程師夢寐以求的挑戰(zhàn)和舞臺。然而，當(dāng)我和我的團(tuán)隊看到這里時，總會習(xí)慣性地向角落看去。在這里，你會發(fā)現(xiàn)許許多多老舊破小的房屋，他們建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高，設(shè)備設(shè)施落后，功能配套不全，與身后繁華的都市相比顯得格格不入。而作為結(jié)構(gòu)工程師，我除了覺得這些老舊住宅有些不好看之外，還有一點讓我格外的擔(dān)憂——這些老舊住宅抗震能力嚴(yán)重不足，很有可能抵擋不住一次地震的襲擊。所以在我眼里，它們可以說是危在旦夕。

這樣一幕幕可怕的場景，很有可能在我們的首都北京上演。我這么說并不是危言聳聽，清華大學(xué)的陸新征教授曾經(jīng)做過一次有趣的實驗，他在計算機(jī)中模擬了一場6.5級地震襲擊清華園，實驗的結(jié)果是清華園中那些比較新的建筑基本完好，而那些老舊的、沒有做抗震設(shè)防的建筑，在地震中嚴(yán)重?fù)p壞，其中，16%發(fā)生了倒塌，這是一個非常高的比例，尤其是對于人口密度如此高的北京。

根據(jù)北京市住建委的統(tǒng)計，北京市現(xiàn)存老舊住宅3000萬m2，其中，居住著超過200萬居民。假如一場6級地震襲擊北京，我們僥幸一些，在陸教授16%的倒塌率上打個折扣，就按10%考慮，也會有20萬人因為老舊住宅的倒塌而受傷，甚至死亡。這是一場6級地震，在如今全球進(jìn)入地震活躍期的背景下，區(qū)區(qū)一場6級地震并不會讓人感到很意外，而20萬人的傷亡是我們無論如何也不能接受的代價。

有人會問，老舊住宅是偷工減料的豆腐渣工程嗎？為什么這么脆弱？其實并不是這樣。

我們一起來看一下圖2，可以看到 ，1974年我國發(fā)布了第一版抗震規(guī)范，而在此之前建成的房屋是不考慮抗震設(shè)防的，因此，抗震能力比較低。而隨著這些年來數(shù)版規(guī)范的發(fā)布和執(zhí)行，我國建筑的抗震能力和要求也在不斷提高，到現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了一個比較高的水平。這一切都是建立在我們對地震這種自然現(xiàn)象不斷深入的理解和研究的基礎(chǔ)上的。

然而，有時候大自然的奧秘并不是那么容易揭示。我們看到，每次大地震發(fā)生后倒了很多房子、死了很多人，但馬上我們就會有新的規(guī)范發(fā)布，同時，對房屋抗震的要求也會大幅度提高，這是因為地震給我們帶來了災(zāi)難的同時也給了我們啟示。我們對地震的認(rèn)識和理解是這樣一個循序漸進(jìn)的過程，但我國城市化的進(jìn)程卻是爆炸式的增長，這二者之間的矛盾，才是造成老舊住宅問題的根本原因。

作為結(jié)構(gòu)工程師，我認(rèn)為我們不僅要著眼于未來，去挑戰(zhàn)高樓大廈，也是時候回首過去，用我們的智慧和力量去解決過去遺留的問題。其實，結(jié)構(gòu)工程師最根本、最樸素、最迫切的追求早在唐代杜甫就告訴過我們——“安得廣廈千萬間”。

對于老舊住宅的問題，我們結(jié)構(gòu)工程師在行動。首先，我們想到了拆舊建新，但是，由于政策、市場種種的原因，造成這條路不可持續(xù)，也走不下去。于是，我們想到了加固改造，傳統(tǒng)的改造加固一般來說無非是讓將建筑的柱更大、墻更厚，將老舊住宅從原來弱不禁風(fēng)的樣子加固成虎背熊腰的城堡。這樣抗震能力確實有提升，但同時也帶來了許多問題：第一，想讓建筑自身變得更強(qiáng)的同時，必然會破壞原來的裝修，這就帶來了各種賠償、補(bǔ)償?shù)膯栴}，造成綜合成本較高;第二，傳統(tǒng)加固都伴隨著現(xiàn)場混凝土澆筑、砂漿噴射等高污染、高噪音的工序，對居民的生活環(huán)境會造成很大的影響;最后也是最難的一點，傳統(tǒng)加固需要居民搬遷，工人入戶施工，這一點很難和居民去協(xié)調(diào)，更別說加固完成后柱變大了、墻變厚了，老舊住宅本來就不富裕的使用面積進(jìn)一步被壓縮，居民很難接受，導(dǎo)致加固工作很難推進(jìn)。

所以，我和我團(tuán)隊不得不想出一個更好的辦法，那就是裝配式外套加固，我們形象地稱它為老樓“穿鎧甲”。肉眼凡胎的人類穿上了高科技的戰(zhàn)甲，變成了無所不能的鋼鐵俠，我們也想讓脆弱的老舊住宅穿上我們設(shè)計的鎧甲，變成無堅不摧的堡壘。

我們來看看老舊住宅是怎么變身的。可以看到，這一身鎧甲是由一個個單元組裝拼接而成的，就像搭積木一樣，給老舊住宅穿上一身外骨骼鎧甲。看起來很簡單，但這背后我們做了很多研究工作。首先，我們在計算機(jī)中模擬了老舊住宅在地震下的反應(yīng)?？梢钥吹?，未加固的老舊住宅，在地震中破壞嚴(yán)重，最后的結(jié)果就是屋倒人亡;而經(jīng)過外套加固后的老舊住宅，只受了輕微的損壞，在地震中依然堅挺。

為了更真實地模擬地震作用，我們按照當(dāng)年的標(biāo)準(zhǔn)重建了一棟5層的老舊住宅，并把它放在振動臺上，模擬真實的地震作用。值得注意的是，我們重建的是一棟足尺的老舊住宅，也就是說，它和我們住的房屋是一樣大的，是真的可以用來住的，得到的結(jié)果也是更接近真實狀況的。

通過試驗我們發(fā)現(xiàn)，未加固的老舊住宅在地震中破壞比較嚴(yán)重，墻體產(chǎn)生了大量的裂縫，接近倒塌;而經(jīng)過外套加固的房屋，只是在底部產(chǎn)生了一些細(xì)微的裂縫，修修補(bǔ)補(bǔ)又是一條好漢。有了理論支撐和試驗驗證， 我們心中也更有了底氣。我們在實際工程中也進(jìn)行了實踐，左邊是加固前的樣子，典型的老舊破小;右邊是加固后的樣子，不知道的人以為是新開的樓盤。

整個外套加固大致可以分為4個步驟，而這整個過程只需要3個月的時間，3個月就可以將危房變新房，將加固施工對居民的影響降到了最低。這是外套加固前后戶型的對比，可以看到，加固后，每戶基本都多了一個陽臺，經(jīng)過測算，每戶增加的面積大概在12m2左右。同樣是加固，外套加固的面積不減反增，居民表示很高興、很歡迎，有了老百姓的支持，我們的工作才能更好地推進(jìn)。

此外，外套加固全程戶外施工，居民無須搬遷，不傷裝修。同時，我們還提供外墻刷新服務(wù)，讓老舊住宅變得更美觀，同時，也更保暖。我們也會根據(jù)需要，對老舊住宅的管線進(jìn)行更新，進(jìn)一步提高老舊住宅的功能品質(zhì)。

經(jīng)過對比，我們可以發(fā)現(xiàn)，外套加固無論在建設(shè)周期、居住條件還是綜合成本方面都占有很大的優(yōu)勢。這項技術(shù)獲得了多項國家發(fā)明專利，同時，也得到了政府的肯定，外套加固技術(shù)已經(jīng)列入了兩本北京市的地方標(biāo)準(zhǔn)中。

近年來，我們已經(jīng)完成了30棟住宅的外套加固工作，加固面積約8萬m2，得到的反饋是居民很開心、政府很放心。未來，我們想把北京的先進(jìn)經(jīng)驗向全國推廣。根據(jù)國家住建部的統(tǒng)計，全國老舊住宅的存量約46億m2，這么大的量，對于國家、對于我們來說，是個巨大的挑戰(zhàn)，但同時，也是一個千載難逢的機(jī)遇，因為我們要做的事情是保障46億m2老舊住房的安全，提升上億人的居住品質(zhì)，撬動的是萬億級的市場。

這項事業(yè)背后蘊(yùn)含的社會和經(jīng)濟(jì)效益是巨大的，它是習(xí)總書記提出的九大工程之一的“地震易發(fā)區(qū)房屋設(shè)施加固工程”的重要環(huán)節(jié)。宏觀上，在當(dāng)前增量有限的背景下，這項事業(yè)可以有效促進(jìn)存量的保護(hù)和更新，讓更多的資本進(jìn)入存量發(fā)展的市場里，拉動消費(fèi)，穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)，是利國利民的好事情、大事情。此外，我們也在思考將一些新技術(shù)、新需求與我們的外套加固結(jié)合起來，比如，增車位、裝電梯、飛線入地，等等，讓更多的人可以分享到科技進(jìn)步所帶來的的便利。

最后，請允許我用一句詩與在座的各位以及我所有的結(jié)構(gòu)工程師同行們共勉，“大庇天下寒士俱歡顏，風(fēng)雨不動安如山”。