房屋坚固方能呵护生命

中国四川汶川地震已造成七八万人死亡，三十多万人受伤。地震重灾区面积超过10万平方千米，重灾区面积达到6.5万平方千米，涉及到阿坝、绵阳、德阳、成都、广元、雅安等6个市、州，严重受灾的县区达到44个，受灾乡镇1061个，人口大约2000万，直接受灾人数1000多万。随着时间的推移，伤亡人数和财产损失还会增加。

　　

　　地震受损的特点

　　

　　地震灾害造成的损失居各类自然灾害之首。在这种情况下，房屋的坚固和抗震就成为减轻地震灾害的重要因素。如果房屋坚固和抗震，将能够挽救绝大多数人的生命。对历史上世界各国地震灾害历史的科学统计和分析表明，95％的人员伤亡和财产损失均由房屋倒塌造成。中国幅员辽阔，地震频发和高发地区比较多，仅以中国历史上发生的地震损害为例就可以知道房屋的坚固抗震是多么重要。

　　1966年河北邢台先后发生6.8级和7.3级地震，造成80个县市、1639个乡镇、17633个村庄遭受不同程度的损失，共倒塌房屋262万问，损坏508万间，80多个村子顷刻间被夷为平地，死亡8064人，受伤38451人。造成人员重大伤亡和财产严重损失的主要原因是，当地的房屋都是不太坚固也不能抗震的房屋。

　　1976年唐山地震造成24万人死亡的重要原因也是房屋的倒塌。唐山是一个对地震没有设防的城市，尽管大量建筑为近代新建，但没有经过抗震设计，在大地震面前难逃劫难。

　　汶川此次大地震的损害也涉及房屋建筑。汶川地震灾区的建筑(房屋)抗震能力较弱。例如，震中汶川县有羌族人口2.9万人，而羌族房屋结构为石砌墙体或夯土板筑墙体，防震性能差。另一方面，公共建筑，如学校和医院的房屋坍塌造成的损失更为严重。据不完全统计；四川各地倒塌的学校有6800多所，中小学生死伤惨重。原因主要是这些建筑的建筑质量存在不同程度的问题。

　　当然，汶川此次的地震震中位于地震高发区，有地震记载以来，此次震中附近200千米范围内发生过8次7级以上地震。所以，此次地震强度大、波及面广、破坏力强也是造成房屋倒塌的重要原因。而且，由于此次汶川地震属于浅源地震，更增加了地震对建筑物的破坏力度。

　　

　　房屋的抗震设计

　　

　　自从1976年唐山大地震后，中国各地的建筑都引进了抗震概念，设计和建筑房屋需要进行抗震设防，而这种抗震设防则是以抗地震烈度作为标准的。这就涉及地震的震级和烈度两个不同的概念。

　　地震的震级是指地震的大小，是以地震仪测定的每次地震活动释放的能量多少来确定的。我国目前使用的震级标准是国际上通用的里氏分级，共分9个等级。震级每差1.0级，通过地震波释放的能量相差30倍左右。目前世界上最大的地震的震级为8.9级。

　　而烈度则不同于强度，是指地震在地面造成的实际影响，也就是在地面造成的破坏程度。震级、震源深度、震中距、地质结构、建筑物这五要素都可以影响地震的烈度。由于这些因素，一次地震只有一个震级，而在不同的地方会表现出不同的强度，也就是烈度不同。

　　中国把地震的烈度划分为12度，不同烈度的地震，其影响和破坏大体如下：小于3度，人无感觉，只有仪器才能记录到，在夜深人静时人有感觉；4到5度，睡觉的人会惊醒，吊灯摇晃；6度，器皿倾倒，房屋轻微损坏；7到8度，房屋受到破坏，地面出现裂缝；9到10度，房屋倒塌，地面破坏严重：10到12度，可造成毁灭性的破坏。

　　所以，房屋的抗震设防是以地震的实际破坏程度——烈度来设计的。经过多年的实践检验和论证，中国建设部于1999年1月1日批准了全国统一实施的《建筑抗震设计规范》。并于2002年1月1日实施。

　　根据《建筑抗震设计规范》，6度及以上地区的建筑必须进行抗震设计，要求是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震(50年一遇)影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震(475年一遇)时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震(1641－2475年一遇)时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。简单地讲就是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。

　　

　　房屋抗震设防的具体标准

　　

　　房屋抗震设防的具体标准有很多。但大致的要求有三：确定抗震设防要求，即确定建筑物必须达到的抗御地震灾害的能力；抗震设计，采取基础、结构等抗震措施，达到抗震设防要求；抗震施工，严格按照抗震设计施工，保证建筑质量。

　　按照《建筑抗震设计规范》的要求和标准，房屋建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类4个抗震设防类别。

　　甲类建筑：重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑(如放射性物质的污染、剧毒气体的扩散和爆炸等)。当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求；当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。

　　乙类建筑：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，即生命线工程的建筑(如消防、急救、供水、供电等或其他重要建筑)。一般情况下，当抗震设防烈度为6－8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。

　　丙类建筑：甲、乙、丁类以外的一般建筑。如一般工业与民用建筑(公共建筑、住宅、旅馆、厂房等)。抗震措施应符合本地区抗震设防烈度的要求。

　　丁类建筑：抗震次要建筑，如遇地震破坏不易造成人员伤亡和较大经济损失的建筑(如一般仓库、人员较少的辅助性建筑)。一般情况下，应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低。

　　抗震设防烈度为6度时，除抗震规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。

　　与这次汶川地震相毗邻的省份云南，也就是按甲类建筑来设防的。云南省会昆明除东川区、寻甸县按9度抗震设防外，其他县(市)区一般建筑(包括别墅、多层)均按抗震设防烈度8度进行抗震设防。

　　汶川这次地震是8级，与建筑物地震设防的度数有区别。大部分房屋建筑的倒塌推测有两种原因。

　　一是这些地方的房屋倒塌要归因于它们的抗震设防度数低于汶川地震所产生烈度，二是虽然设计时达到了抗震设防的烈度要求，但在施工时没有严格监控，存在偷工减料的情况和豆腐渣工程。

　　但具体是因为什么原因而使四川的房屋建筑设防烈度偏低，需要震后的调查来证实。

　　

　　钢筋混凝土建筑和砖混结构建筑

　　

　　汶川羌族的房屋结构为石砌墙体或夯土板筑墙体，一般认为，这种结构的防震性能比钢筋混凝土房屋差一些。这从国际上的一些地震灾难也能得到证实。

　　2003年12月26日，里氏6.6级地震降临伊朗古城巴姆，此后巴姆又经历了十多次余震，死亡人数约5万。而在巴姆发生地震之前几天，美国的加利福尼亚州也于2003年12月22日发生了与伊朗相似的震级为里氏6.3级的地震，但是死亡人数仅有2人。两者相比，天壤之别。还有，2003年9月，日本监测到里氏8.0的地震，却只有500人受伤，无一人死亡。与美国和日本相比，伊朗的地震造成众多人员死亡的主要原因在于房屋建筑结构并不抗震。

　　伊朗的巴姆绝大多数房屋使用的是土砖结构，而美国和日本的房屋大多是钢筋混凝土结构，所以前者造成大量人员死亡，后者保护了大量人员。当然，一些研究人员认为并不存在哪种结构的房屋更安全，如果所有结构的房屋都按抗震设防要求来设计和施工，就不会有问题。

　　例如，钢筋混凝土房屋抗震等级的确定应符合下面一些要求。

　　框架一抗震墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加。

　　裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。

　　当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用更低等级。

　　但是，砖混结构的房屋也有防震要求。

　　多层砌体房屋是以砌体(无筋砌体或配筋砌体)抗震墙为抗震结构体系，其中以横墙承重为主的结构体系较有利，承重横墙兼作横向抗震墙，纵向自承重墙作为纵向抗震墙，必要时也可以采用纵、横墙混合承重。

　　多层内框架房屋以外墙为砖墙垛(或壁柱)承重，内柱为钢筋砼柱承重，适用于工艺上需要较大空间或使用上要求有较空旷的大厅的轻工厂房和民用公共建筑等。

　　抗震墙结构是全部由纵、横抗震墙组成的结构体系，其抗震性能较好，在高层住宅、公寓、旅馆等建筑中应广泛应用。

　　

　　材料要求和其他

　　

　　无论是钢筋混凝土建筑和砖混结构建筑都要求建筑材料有好的质量，才能达到抗震设防的要求。例如，砌体结构材料中的烧结普通黏土砖和烧结多孔黏土砖的强度等级不应低于MU10混凝土普通砖，其砌筑砂浆强度等级不应低于M5。也就是说，按行业标准，它们应达到某种抗压抗震的强度。

　　混凝土普通砖是以水泥为胶结材料，以砂、石为主要材料，加水搅拌、振动加压，精心养护而成的一种新型环保建筑材料。按其强度等级分为：MU15、MU10二个强度等级。产品抗压强度高，隔热性能好。而水泥砂浆和强度等级大于或等于M5的水泥混合砂浆，其砂的含泥量不应超过5％，强度等级小于M5的水泥混合砂浆其砂的含泥量不应超过10％，所用石灰膏是用生石灰熟化而成，其熟化时间不得少于7天。

　　而建筑材料中的钢材也同样有强制性的抗震标准。同样是《建筑抗震设计规范》的规定，钢结构的钢材应符合3个规定。一是钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.2；二是钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率应大于20％：三是钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。

　　另一方面，科研人员还在研究解决房屋在地震中倒塌的问题。地震中房屋倒塌的主要原因是由横波水平摆动剪切破坏造成的，破坏作用的关键在于水平摆动，如果能解决房屋地震水平摆动的问题，也就基本解决了房屋水平剪切破坏问题。 现在，研究人员称有一种层式滤波隔震垫能彻底解决房屋地震水平摆动问题，它通过重叠利用滚动摩擦力学效应，让地震波剪切作用力得以充分释放达到滤波隔震效果，可使传入房屋建筑基底的地震波剪切作用力减小为只剩万分之一至百万分之一；因此，房屋建筑在强震时能保持稳定，不发生水平摆动，不会产生剪切破坏力，也就不会发生破坏坍塌。

　　当然，具体如何还需要实践检验。但是，只要人类通过科学研究一步步了解房屋在地震中倒塌的原因和原理，并研究和设计出多种实用的抗震设防的措施和装置，就有可能解决地震最重大的伤害——房屋倒塌的难题。

　　

　　责任编辑　张田勘