“震不垮”的梦想
撰文：李宾摄影：友多山野考察队（拍摄地点：汶川县城——威州镇拍摄时间：2008-5-12 17:34:31）
当所有的地震专家都告诉我们，地震的预测仍然是世界性的难题时，对于无数生活在地震断裂带上的人们来说，最可倚重的就剩下自己头顶建筑的抗震能力了。
此次四川汶川大地震最让人痛心的是，那些曾为人们提供温暖庇护的房屋，那些承载了孩子们梦想与欢笑的教室，最终却成为了生命的终结者。而据专家介绍，通常建筑物的毁坏和倒塌造成的人员伤亡占地震伤亡人数的95％。仅有不足5%的人员伤亡是直接由地震及地震引发的水灾、山体滑坡等次生灾害导致的。
于是，在1976年的唐山大地震过去了32年之后，建筑防震的话题再次引起全社会关注，毕竟在现代、豪华、舒适等所有的属性之前，“安全”是对建筑最起码的要求。
事实上，经过多年的发展，建筑物的抗震技术已经相当成熟，尤其是日本、美国、新西兰等发达国家在建筑抗震方面的技术和经验值得我们借鉴。
实用而昂贵的钢木结构
“日本人遇到6级左右的地震一般是不跑的，因为他们国家地震多，人们习以为常，更重要的是他们的房屋的抗震性能卓越。”据中国建筑科学研究院工程抗震研究所王亚勇教授介绍，和中国很多地方用砖混结构盖房子不同，日本和美国的住宅基本上都是钢结构或者木结构，相比中国传统的砖混结构的房屋抗震性能要好得多。
用专家的话说，砖混结构属于砌体结构，从抗震性能的角度分析，砌体结构由于由砖、石等砌筑而成，砌块之间的连接较差，虽然设置了钢筋混凝土构造柱、圈梁等加强措施，但当遇到强震时，在水平和竖向交替震动下，砌块之间的连接容易被破坏，导致砌体松散，竖向受力构件被破坏，建筑物垮塌。“1976年唐山大地震的时候，就是因为大多数建筑是这种砖混结构，所以倒塌严重。”王亚勇说，“后来，我国的地震专家发明了一种‘构造柱—圈梁’混凝土结构，就是在砖混结构中加入钢筋混凝土，使其具有一定的抗地震变形能力，但最高仍只能盖到6层。”
在日本、美国的郊区和农场随处可见一两层的木结构房屋。作为一种结构材料，木材的抗震性能明显优于其他材料。木材质量轻，因而地震引起的地面加速度在木建筑物上所产生的能量没有其他建筑物大。木框架系统的另一个额外优势是其柔韧性优于其他材料，可以吸收并消散能量。
据介绍，日本的木结构房，很多是从加拿大进口的。在加拿大按规格做好裁切，进口到日本就可以直接搭建。而其在地震中的良好表现正是其被大力推广的原因。在日本神户和美国洛杉矶的大地震中，木结构房屋多是稍微变形而决不倒塌。即使在强大的地震力下，木结构房屋被整体推前了数米或地震力使其抛离了基础，仍完好无散架。由此证明了木结构房屋的抗地震稳定性能和结构的完整性。日本政府也在神户大地震后明令所有的民用住宅必须采用木结构房屋。
和木结构相似，钢结构房屋也具有良好的抗震稳定性，在美国、日本得到大量的应用。据报道，钢结构在美国发展最快，1965年钢结构在美国仅占建筑市场的15％，到2000年就上升到75％。许多一层或两层民用住房、别墅和度假村房屋都采用钢结构，目前有15％的美国人住在这种钢结构房子里。
位于太平洋板块与澳大利亚板块交界处的新西兰，其低层和多层住宅采用的主要结构形式同样是轻型木结构建筑。
不过，据专家介绍，钢结构和木结构之所以能够在美、日等国大量推广，和其经济的发达是分不开的，而对于现阶段的我国来说，由于传统和成本的原因，砖混结构仍然是民用低层住宅尤其是农村住宅中用得最多的建筑样式。这也是此次四川地震很多乡镇人员伤亡惨重的原因。
“弹性”高层建筑
钢筋混凝土被欧洲人发明出来只不过大约100年的时间，而现在以它为结构材料的中高层建筑已经成为都市中最恢宏的景象。这些曾单纯因为人类的梦想而生长起来的建筑在防震技术方面需要更多的智慧和投入。日本、美国这两个地震多发的国家同样应用了最多的高层建筑的防震技术。
基础隔震技术是用水平力很“柔”的隔震元件将上部建筑与基础隔离，由于隔震层的刚度小，当地震发生时，隔震层将发挥“隔”的作用，承受地震引起的位移运动，而上部结构只作近似平动。基础隔震结构的层间变形很小，这样不仅建筑结构不会破坏，而且建筑内的装修、设施也保持完好。
使用较多的隔震手段包括：橡胶垫、沥青、滚轴等。日本东京一座免震结构公寓高达93米，建筑物的外围使用了新研制的高强度16积层橡胶，建筑物的中央部分使用了天然橡胶系统的积层橡胶。这样，在烈度为6的地震发生时，就可将建筑物的受力减少至二分之一。使用滚轴隔震的建筑的基础甚至可以做成锅底状，方便建筑自行复位。
消能减震技术是另外一种高层防震技术。“采用一种消能阻尼器，这种阻尼器有点儿类似千斤顶，封闭的，里面是活塞结构，活塞腔体里灌满硅油，阻力很大，把建筑因地震而产生的晃动能量消耗在阻尼器里。”据王亚勇教授介绍，中国城市的很多高层建筑也应用了这种防震技术，比如北京饭店、国家博物馆、北京展览馆等。
而近些年来，结构控制技术被大量应用在超高层建筑防震上，包括被动控制和主动控制两类。前者是采用被动平衡建筑的构件，比如在楼顶上放一个几百吨的钢球，当地震引起建筑晃动时，钢球自动反方向运动，使楼体复位。主动控制技术在日本应用得很广泛，主要是利用机械、电动装置，同时依靠电脑控制，主动向晃动的楼体施加反作用力。
学校应是第一避难所
王亚勇教授拿出我国历史上四个版本的建筑抗震设计规范，在办公桌上一字排开，它们分别于1974、1976、1989、2001年被制定出来。“可以说，如果这次地震灾区的建筑能够按照老的1976年或者1989年标准来设计施工，就不会出现这么大的垮塌现象，即使这次的地震烈度达到了11级，比预期的7级烈度破坏力要高出十几倍。”他遗憾地对记者说。
据专家介绍，我国建立的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震思想在国际上受到广泛认可，“但是就是没有完全执行，而且越往基层执行力度越弱,导致很多建筑都不符合抗震要求。”
而日本、美国等国在严格的法律和完善成熟的市场经济体系下，很少有设计施工单位敢于违反相关的建筑法规。“他们的整个体系运行得很严密，而我国虽然政府很强势，但其他环节的配合很薄弱。”
日本《建筑基准法》规定，日本的高层建筑必须能够抵御里氏７级以上的强烈地震。一个建筑工程为获得开工许可，除了设计、施工图纸等文件外，还必须提交建筑抗震报告书。这一报告书主要内容是，根据地震的不同强度，计算不同的建筑结构在地震中的受力大小，进而确定建筑的梁柱位置、承重以及施工中钢筋、混凝土的规格和配比。
日本法律还规定，只有一级建筑师以上的人才能有资格编制抗震报告书，而且，报告书中的相关计算必须要使用国土交通省认可的专用程序。普通的一个八九层公寓楼，其抗震报告书动辄厚达两三百页。建筑抗震报告书必须经过相关部门或人员的检查，确认无误后才能开工。
在建筑抗震等级标准方面的差别同样引人注意。原建设部抗震办公室副主任刘志刚对记者介绍说，“按照我国2004年修订的《建筑工程抗震设防分类标准》，将各类建筑划分为甲、乙、丙、丁四个等级，对抗震措施的要求逐级减弱。而日本、美国等国家是没有这种划分的，比如日本，所有建筑物一律按照7.9级地震的防震标准来设防。而在我国，有些地方领导会指示地震部门将该地区的地震烈度降低一些，这样就能节省出大笔资金。”
另外，专家们坦陈，和日本、美国比起来，我国对于学校的防震等级的规定是偏低的。直到2004年修订的设防标准，才刚刚将小学、幼儿园的教学楼从丙级列入乙级抗震范围，而中学则不在其内。
相比较而言，以美国加州为例，其对学校及医院建设规定极其严格。据报道，在1933年加州发生的6.3级大地震中，有70多所学校彻底倒塌，严重受损的有120多座。这引起了当地政府的极大关注。30天之后，加州政府出台了菲尔德法案，对公立学校的防震规格作出特别要求，此外，公立学校的建筑监督权也从地方政府上交到州政府。这一法规实施后，加州没有一所公立学校在地震中坍塌，也没有发生任何学生伤亡案例。后来，加州政府又对医院的建筑标准进行了特别规范。
与美国类似，日本防震有一个基本原则，就是“学校是第一避难所”，所有的房子都可以倒，而学校的房子不能倒。这也是日本总结历次地震灾害教训的结果。1923年，日本关东大地震，导致不少学校教学楼倒塌，大量学生集体遇难。当时的日本政府从中吸取了教训，要求以“学生的生命维系着国家未来”为最高原则，加强房屋抗震性。
1995年1月17日大阪、神户地区的7.2级“阪神大地震”之后，日本政府开始实施“校舍补强计划”。根据这一计划，全国各中小学校全面进行一次抗震检查，对不符合最新抗震要求（抗震要求为7级）的学校立即进行补强施工。而且日本校舍也多采用钢骨架结构。
联系起此次四川地震中那些扼杀了无数幼小生命的学校建筑，不免让人扼腕。“这次看来需要再次提高学校的抗震标准了。”王亚勇教授说。
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