“奪命的是建筑物，而不是地震”——汶川大地震再次驗(yàn)證了這句老話。但是，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)震區(qū)的很多樓房竟然破碎到如此程度時(shí)，仍然感到震驚不已。大地震帶來(lái)的生命、財(cái)產(chǎn)損失是如此嚴(yán)重，使得平時(shí)被很多人忽視的
抗震設(shè)防問(wèn)題再次尖銳地?cái)[在國(guó)人面前。
預(yù)制板=棺材板？
在這次地震當(dāng)中，倒塌的房屋廢墟中大量的預(yù)制
樓板隨處可見(jiàn)，而這些使用預(yù)制樓板的
混合結(jié)構(gòu)房屋在地震中是最為脆弱的，許多人正是被它們奪去了生命。
在1976年以前，預(yù)制板因?yàn)槭沟蒙w樓速度快，價(jià)格相對(duì)便宜，質(zhì)量相對(duì)來(lái)說(shuō)也有保障，因而在全國(guó)范圍內(nèi)被大力推廣。直到唐山大地震摧毀了整整一座城市，人們才認(rèn)識(shí)到它在抗震性能上的缺陷。
從某種程度上來(lái)說(shuō)，使用預(yù)制板蓋房子就像搭積木一樣，先砌好四面墻，然后把預(yù)制板兩端伸出的
鋼筋搭在墻上，接著在樓板上再砌墻，然后再搭一層預(yù)制板……雖然在搭完預(yù)制板之后也會(huì)用
混凝土澆注，但這并不能把預(yù)制板搭在墻體上的鋼筋與墻體牢牢粘住。如果再?zèng)]有增強(qiáng)房屋整體性的技術(shù)措施，那么當(dāng)遭受較強(qiáng)地震、兩堵墻以不同頻率搖晃起來(lái)的時(shí)候，預(yù)制板便會(huì)猛地從當(dāng)初
固定較弱的一端甩開(kāi)，砸向下層樓板，最終使房屋由上而下整體倒塌。由于抗震性能差，預(yù)制板在唐山一度被稱為“棺材板”。
認(rèn)識(shí)到預(yù)制板的危害之后，人們開(kāi)始轉(zhuǎn)而使用“現(xiàn)澆
鋼筋混凝土樓板”（簡(jiǎn)稱“現(xiàn)澆板”）。現(xiàn)澆板在施工現(xiàn)場(chǎng)完成支模、扎鋼筋、澆灌混凝土等程序，盡管其工序多，施工周期長(zhǎng)，但現(xiàn)澆板可以增強(qiáng)房屋的整體性，由此提升抗震能力。
現(xiàn)澆板與預(yù)制板除了工序不完全相同，其使用的鋼筋也有不同。為了減少受力，防止其
變形、
開(kāi)裂，預(yù)制板內(nèi)的鋼筋一般使用高
強(qiáng)度鋼絲——在工廠里先將鋼筋拉緊，再澆混凝土，待混凝土凝固以后把鋼筋兩端松開(kāi)，這樣鋼筋之前向外拉的力此時(shí)就要往回
收縮，從而給混凝土施加一個(gè)
壓應(yīng)力。這個(gè)壓
應(yīng)力可以和板的自重以及上面擺放物品所施加的
拉應(yīng)力相互抵消一部分，使板的真正受力減小，變形減少。而且當(dāng)預(yù)制板受力將要產(chǎn)生
裂縫時(shí)，里面的鋼筋會(huì)拉住它不讓它裂開(kāi)。由于預(yù)先進(jìn)行過(guò)冷拉，因此預(yù)制板中的鋼筋通常是較細(xì)的光面鋼筋，而現(xiàn)澆板由于是在工地上現(xiàn)場(chǎng)制作，一般沒(méi)有條件先拉緊鋼筋，因此更多使用
螺紋面鋼筋。
雖然早在30年前就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到預(yù)制板的危害，但由于各方面原因，我國(guó)并沒(méi)有明令要求全面停止預(yù)制板的使用，甚至北京、上海等大城市也是直到2000年以后才在市區(qū)內(nèi)停止使用預(yù)制板。在其他地方，預(yù)制板的需求仍然非常旺盛。
構(gòu)造柱和圈梁的作用
“所謂抗震，最主要的就是加強(qiáng)房屋的整體性。”清華大學(xué)土木工程系錢稼茹教授告訴記者。而對(duì)于
砌體結(jié)構(gòu)，要增加建筑物的整體性，一個(gè)是使用現(xiàn)澆板，另一個(gè)就是使用“構(gòu)造柱”和“圈梁”。
“‘構(gòu)造柱’和‘圈梁’是唐山大地震以后，我國(guó)在建筑物抗震方面的一大發(fā)明。”同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院蔣通教授對(duì)記者介紹說(shuō)，“‘構(gòu)造柱’就是在磚房的四角和拐彎等處配上鋼筋，澆上混凝土，做成鋼筋混凝土的柱子，用來(lái)約束墻體。而‘圈梁’（沿水平方向的封閉的鋼筋混凝土梁）則是把房子像箍木桶一樣箍起來(lái)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，在建房子時(shí)使用圈梁和構(gòu)造柱就像是用繩子給一個(gè)箱子打包，把橫向和縱向都綁住，這樣，房屋的整體性會(huì)大大提高，在地震中不會(huì)輕易倒塌。”
對(duì)于混合結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，無(wú)論使用預(yù)制板還是現(xiàn)澆板，圈梁和構(gòu)造柱都是其最主要的抗震結(jié)構(gòu)，而在現(xiàn)澆板中，鋼筋混凝土的圈梁與板融為一體，整體性則更加牢固。蔣通遺憾地說(shuō)：“如果汶川地區(qū)的磚房能夠全部加上構(gòu)造柱和圈梁，絕不會(huì)破壞得這么厲害。”
“先天缺陷”不是借口
在這次地震中，最令人揪心的莫過(guò)于學(xué)校校舍的大量倒塌和孩子們的集體死亡。為什么教學(xué)樓會(huì)這樣輕易倒塌？
有專家指出，學(xué)校在抗震方面存在幾個(gè)先天缺陷：一是房間大——學(xué)校教室、活動(dòng)室等場(chǎng)所空間都比較大，相對(duì)而言墻的面積就比較小；二是
窗戶大——教學(xué)需要良好的光線，大面積的窗戶相應(yīng)使得墻的面積大大縮減；三是走廊設(shè)計(jì)問(wèn)題——一般學(xué)校都采用單面、外廊的走廊設(shè)計(jì)，多由柱子支撐，如果教室兩邊都是走廊，在縱向上一間教室就只有前后的兩面墻抗震，兩邊柱子的作用則很弱。
然而盡管如此，“以現(xiàn)在的地震工程的知識(shí)來(lái)看，教學(xué)樓本身并不應(yīng)該成為抗震的‘特困群體’，只要在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮校舍在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上的先天問(wèn)題，確實(shí)執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，并徹底執(zhí)行施工細(xì)節(jié)，校舍的抗震能力絕不會(huì)構(gòu)成問(wèn)題，并沒(méi)有科學(xué)技術(shù)上的難題。”臺(tái)灣國(guó)家地震工程研究中心簡(jiǎn)文郁博士表示，“這就是為什么當(dāng)?shù)匾恍┙陙?lái)興建且設(shè)計(jì)、施工都為優(yōu)良的校舍在此次地震之后并未發(fā)生嚴(yán)重破壞的根本原因。”
上海交通大學(xué)安全與防災(zāi)工程研究所所長(zhǎng)、土木工程教授陳龍珠也指出：“學(xué)校教學(xué)樓需要大窗戶
采光，這對(duì)砌體結(jié)構(gòu)是不利的，但對(duì)
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)卻并沒(méi)有關(guān)系。”因?yàn)椋M管加入了混凝土的構(gòu)造柱和圈梁，但在砌體結(jié)構(gòu)中，墻體仍然是主要的受力
構(gòu)件，構(gòu)造柱和圈梁只是作為一種抗震措施，起到約束墻體、提高房屋整體性的作用。也就是說(shuō)，在地震時(shí)，構(gòu)造柱和圈梁可以支持墻體減緩甚至避免房屋倒塌，然而當(dāng)
地震烈度很強(qiáng)時(shí)，一旦墻體發(fā)生大面積倒塌，構(gòu)造柱也并不能獨(dú)自撐起樓板。因此砌體結(jié)構(gòu)不適于教學(xué)樓這種需要大房間、大窗戶的特殊建筑。然而
框架結(jié)構(gòu)則不然。
框架結(jié)構(gòu)中的承重構(gòu)件是現(xiàn)澆鋼筋混凝土的柱子和梁，墻體僅作圍護(hù)和分隔作用，并不受力，因此房間布局非常靈活，
門窗也完全可以開(kāi)得很大。
除了在
防震設(shè)計(jì)和施工方面的問(wèn)題以外，政府對(duì)中小學(xué)校舍一直以來(lái)的重視程度也是影響其抗震能力的因素之一。臺(tái)灣在這方面也曾走過(guò)一段彎路。
與汶川地震相似，臺(tái)灣地區(qū)1999年“9·21”地震曾造成全島八百多所學(xué)校嚴(yán)重受損，有專家指出當(dāng)時(shí)全島95%的學(xué)校建筑不合乎抗震要求。對(duì)此，簡(jiǎn)文郁介紹說(shuō)，因政府經(jīng)費(fèi)不足，臺(tái)灣地區(qū)早期校舍經(jīng)常采用逐年增建的應(yīng)急方式興建，導(dǎo)致了所謂“老背少”的問(wèn)題。“老背少”的校舍在興建之初并不確定會(huì)蓋幾層，因此，最早興建且受力最大的底層很容易發(fā)生抗震能力不足的狀況。然而在地震發(fā)生之后，臺(tái)灣地區(qū)新建的校舍在
抗震設(shè)計(jì)、規(guī)范執(zhí)行等方面都有了很大改善。目前臺(tái)灣當(dāng)局正積極進(jìn)行全面的校舍抗震能力評(píng)估，并陸續(xù)進(jìn)行提升校舍抗震能力的加固工程。
按照臺(tái)灣地區(qū)規(guī)定，學(xué)校建筑的抗震能力要比一般民居樓高出25%；而在汶川地震之前，大陸的幼兒園和中小學(xué)校舍其抗震能力卻始終沒(méi)有真正受到更高的重視。
標(biāo)準(zhǔn)定多高才行？
除了設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)問(wèn)題，許多人將房屋大面積倒塌的原因也歸結(jié)于震區(qū)建筑物的
抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)偏低。
建筑物的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)涉及“
設(shè)防烈度”，它是根據(jù)建筑物所在地區(qū)的基本烈度及其自身的重要性來(lái)確定的。
為了劃定我國(guó)各地地震基本烈度的分布情況，中國(guó)地震局和建設(shè)部根據(jù)歷史資料、地震危險(xiǎn)性分析（包括當(dāng)?shù)財(cái)鄬雍椭車鍓K之間的情況等等）以及地震設(shè)防經(jīng)濟(jì)承受能力等因素，從1970年代起就開(kāi)始編制《中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖》，2001年又頒布了第四版《中國(guó)地震參數(shù)區(qū)劃圖》。按此區(qū)劃，此次地震震害嚴(yán)重的汶川、北川、綿陽(yáng)、都江堰等地大多處于7度設(shè)防區(qū)。
除了烈度標(biāo)準(zhǔn)以外，根據(jù)建筑物的重要性，我國(guó)還對(duì)建筑物進(jìn)行甲、乙、丙、丁四個(gè)等級(jí)的劃分。大多數(shù)建筑為丙類，重要的生命線工程為乙類，特別重要的建筑定為甲類。建筑等級(jí)越高，抗震設(shè)防的標(biāo)準(zhǔn)也就越高。比如成都基本烈度是7度，而其城市中三級(jí)醫(yī)院住院部、醫(yī)技樓、
門診部屬于乙類建筑，就要按8度設(shè)防。
在確定了設(shè)防烈度的基礎(chǔ)上，我國(guó)制定了抗震設(shè)防的“三水準(zhǔn)”目標(biāo)，通俗來(lái)說(shuō)就是“小震不壞，中震可修，大震不倒”。其中“中震”即是指本地區(qū)設(shè)防烈度的地震；而“小震”指低于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震，其烈度比基本烈度約低1.5度；“大震”則是高于本地區(qū)設(shè)防烈度地震，其烈度比基本烈度約高1度。以汶川地區(qū)為例，當(dāng)?shù)卦O(shè)防烈度為7度，那么在“三水準(zhǔn)”的設(shè)防目標(biāo)之下，當(dāng)遭遇烈度為7度的地震時(shí)，建筑物應(yīng)當(dāng)能夠繼續(xù)使用（無(wú)需維修或經(jīng)過(guò)一般維修），而遭遇烈度為8度的地震時(shí)也應(yīng)基本保持屹立不倒。
然而這一次地震的極震區(qū)烈度高達(dá)11度。簡(jiǎn)文郁表示，“以這次汶川地震的規(guī)模來(lái)推算，在龍門山斷層附近距離斷層20公里范圍內(nèi)區(qū)域的地震動(dòng)強(qiáng)度可能都高達(dá)0.3g（即0.3倍重力加速度）以上，約相當(dāng)于中國(guó)建筑抗震規(guī)范烈度9度的設(shè)
防水平。”而地震烈度每升高1度，房屋遭受的
地震作用力大約增加一倍，所以在11度的情況下房屋所受的力要比7度足足高出十幾倍。那么，按照7度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的房屋，即使完全符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，在如今烈度高達(dá)9-11度的情況下，大量倒塌也并非是不可預(yù)料的。
但是，“真正符合抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的房屋，在地震時(shí)可以發(fā)生嚴(yán)重變形，但不會(huì)立刻倒塌，即使倒塌也不會(huì)發(fā)生毀滅性坍塌，這樣還可以給尚未逃跑的人留下一些生存空間。”蔣通對(duì)記者說(shuō)。因此，烈度高可以是建筑物發(fā)生大面積倒塌的原因，但絕不是建筑物粉碎崩潰，把數(shù)百人徹底活埋的理由。
那么地震之后是否應(yīng)該提高汶川等地的設(shè)防烈度？提高多少才合適？設(shè)防烈度能夠無(wú)限提高嗎？
我國(guó)對(duì)地震烈度分為12度，而抗震設(shè)計(jì)規(guī)范最高設(shè)防只到9度，因?yàn)橐环矫娉^(guò)9度的地區(qū)實(shí)際已經(jīng)成為地震危險(xiǎn)區(qū)，不適宜人類居住；另一方面，9度以上的抗震設(shè)防在設(shè)計(jì)上已非常困難，蔣通解釋說(shuō)：“9度的地震動(dòng)強(qiáng)度是0.4g，如果把它再增加一倍達(dá)到10度，那么地震加速度就達(dá)到將近1g，而1g的概念是：即使你把房子橫過(guò)來(lái)變成懸臂一樣它也倒不了——這在設(shè)計(jì)上幾乎是不可想象的。”
此外，要提高建筑物的抗震等級(jí)，比如將汶川地區(qū)由7度設(shè)防提高到8度設(shè)防，根據(jù)不同的建筑物，其成本投入預(yù)計(jì)將整體增加10%-30%。
因此，正如一些專家所說(shuō)，一味增加土木、水利等工程的抗震系數(shù)并不是一個(gè)非常具有操作性的做法，更重要的是要通過(guò)一些簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的手段，來(lái)有效提高工程設(shè)施的防震抗災(zāi)能力。當(dāng)然這里有一個(gè)重要前提，就是要嚴(yán)格設(shè)計(jì)，規(guī)范施工，杜絕豆腐渣工程。
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