筑牢家園的四大技術環節

章劍鋒

建筑工程專家們希望通過對本次地震的深入評估，汲取經驗和教訓，從而形成一套較為可靠、可行的地震災害設防技術方案，降低類似災害給社會帶來的不幸概率。

汶川地震發生之后的短短數日，中國當代一批頗具造詣的建筑工程專家陸續入川。他們之中，有一些人是應政府征召前往，有一些則完全是自發成行。雖然來自五湖四海，但是殊途同歸，他們旨在盡己所能地向當地政府提供技術幫助，為震區遭到不同程度損毀的一系列土木工程做災害應急評估。

“作為專業工程技術人員，我們都很踴躍”，中國建筑科學研究院結構所的副總工程師肖從真說，這無疑是一次機會。不同于以往關在實驗室里做模擬實驗，地震是最真實也是最殘酷的實驗，通過現場考察，有助于研判當前建筑工程抗震技術的得失。

擁有工學博士學位的肖從真是結構工程專家，他所在的中國建筑科學研究院本次一共向四川派出7支專家隊伍。對于人心惶惶的災區，這些來自首都的工程技術專家可以起到一定的安撫作用。當他們外出工作的時候，常常會陷入提心吊膽、不敢歸家的群眾的包圍。“我們會給他們一個明確的技術判斷，對于震損不嚴重的房屋，建議他們搬回去住，不要露宿街頭。”肖從真說。

肖博士目前已隨隊回京，但他說不久之后將再次入川。這一場突如其來的地震已經給成都的房地產市場蒙上陰影，人心渙散，人們對于建筑物的可靠性充滿疑慮，專家出面可以從技術角度提供心理疏導。

不過，提供社會心理救助并非工作重心。他們要做的，是從專業技術角度出發，徹底弄明白本次地震何以令建筑物出現大面積損毀，從而導致超過6萬群眾頃刻殞命或遭到終身傷害。

另一件需要群策群力去解決的事情是，能否通過對本次地震的深入評估，汲取一些經驗和教訓，從而形成一套較為可靠、可行的地震災害設防技術方案，降低類似災害給社會帶來的不幸概率。

環節一：圈梁、構造柱

肖從真所在的專家組在震區呆了兩周時問。兩周內，他們走遍了大部分值得一看的現場。這些現場并不在當時道路尚未搶通的汶川和北川，而是房屋雖然大面積傾毀，但仍存有一些未垮塌建筑，因而具有評估考察意義的地區，分別在德陽、綿陽、廣元境內。

四川省建設廳按不同的震毀程度對整個震區進行了破壞級別劃分，一共劃出四個區，成都市屬于地震破壞四類區，建筑基本上安然無恙。但是出成都向北，進入分布在破壞三類區和二類區的都江堰、什邡、綿竹、江油、青川等地，震毀程度則基本相當，房屋損毀嚴重。

民房和校舍的損毀是諸多建筑物中較為突出的兩類。民房、特別是農村的房屋，沿襲了中國傳統民居自搭自建的慣例，沒有經過系統的設計與規劃，以致在地震中成片倒塌。肖從真說，依照國際建筑業界通行的說法，這種建筑物是非工程化的，抗震性能必定很差。

舉一個有反差的例子。據肖從真說，四川省建設廳一位曾在德陽市蹲點的副廳長，在當地損毀嚴重的農村房舍中，發現有一座房屋出人意料沒有垮塌，與這座房屋緊挨著的相鄰房屋也幸免于難，向屋主討原因，得到的回答是：我就花了800塊錢找人設計了一下。

設計如此重要，是因為它需要遵循一個系統的規范，特別是抗震規范。而在抗震規范中，建筑物的圈梁和構造柱是必須設置的兩類抗震結構要件。令肖從真痛心的是，就是這兩類必備要件，在他考察過的一些房屋中，根本沒有設置。

圈梁和構造柱技術是在唐山地震之后得到的建筑抗震實用經驗之一，它們通常是用混凝土澆注相應數量的鋼筋而成。通俗而言，圈梁類似于腰帶，具有捆束作用，它應該分布在每個樓層；而構造柱則類似于支架，具有支撐和拉接功能，它應該依據工程規范需要分布在房屋角部和縱橫墻交界處。這二者的作用是加強建筑物的剛度、穩定性和整體性，使之不會在外力侵襲下輕易散架。

在1976年唐山地震的廢墟中，所發現的一些沒有倒塌的房屋，基本上都修筑了圈梁和構造柱。這一經驗后來被寫入建筑物抗震規范之內加以推廣。迄今為止，該規范版本雖幾經修訂，這一項卻始終未變。

環節二：抗震縫、混凝土

作為房建專家，北京交通大學土木建筑工程學院的周長東副教授這一次也被派人四川，他所在的隊伍利用一周時間走訪了成都鐵路局轄下100多處房屋建筑工程，并對沿途的民用房屋也進行相應考察和分析。令周長東感慨的是，假如那些房子都設置了圈梁和構造柱這兩類要件，那么在這次地震中，幾乎可以肯定，很多房屋都能確保不倒。因為沒有，所以必倒無疑；因為必倒無疑，所以傷亡慘重。

在現場考察的時候，周長東還發現，一些房屋不僅沒有設置圈梁和構造柱，連國家規范中的抗震縫設置也被忽略。對于一些相鄰建筑，規范一般都要求二者之間設置相應寬度的抗震縫。這種縫隙的設置隨著建筑物高度的不同而有所不同，目的是要避免地震來臨時兩座相鄰建筑由于挨得過緊而相互碰撞倒塌。但周長東的所見表明，他們沒有嚴格遵守這一規范，一些建筑根本不留縫隙，有一些建筑雖然留有縫隙，但不夠標準，要么寬度不夠，要么就被實物填充。地震發生后，一些建筑因為相互碰撞而損毀。

周長東說，這都是些細部問題、小問題，但不容忽視，否則就是致命的。

除了民用房屋，校舍的設計也存在不夠合理的一面。在什邡縣的紅白鎮，周長東見到了一座呈L字型設計的校舍，L型的一側已經傾覆。他說，校舍的設計整體性不好，這是倒塌的一個原因。

據他介紹，當前的外廊式校舍設計大都是兩道縱面墻、兩排柱，大開間，走廊外挑式，這種懸壁式的走廊設計不利于建筑物的整體穩定，剛度小，支撐少。他認為，如果在兩面縱墻、兩排柱之外，外廊外側也能設置一排柱子，房屋的穩定性就要好很多?！翱梢韵胂?，一排柱子被破壞掉，還有兩排，仍能支持住房子。如果是兩排柱，只要一排出問題，整座房屋必倒無疑”。

按照抗震規范，學校的校舍比之于普通房屋，設防烈度需要提高一度，按乙類建筑標準設防，但是兩排柱的懸挑設計，在大地震產生的高烈度中一定會出問題，“三排柱和四排柱之間沒有質的差別，但兩排柱和三排柱是有差別的”。

肖從真說，從專業角度來看，校舍設計就是一個抗震不利的結構，橫墻間距大，縱墻開洞多，任何人去設計可能都會得出同一種平面布局，這是由于功能需要使然，就需要采取結構加強措施。

施工質量也是一個問題。周長東的同事楊慶山看到，震區內很多居民習慣使用脆性較大的材料筑屋，這加劇了地震的摧毀效力。而且混凝土的質量令人堪憂，主要問題是級配不合理?；炷烈话阌缮白印⑺嗪褪咏M成，如何配置均有一定之規，特別是石子，不能大小不均，水泥、砂子、石子之間的比例要勻稱、合適。而在震區內，石子的粒徑大小差別很大，砂漿難以將之裹粘住。

肖從真看到的普遍情況則是，筑屋用的混凝土里充滿自河里撈出來的鵝卵石，未經破碎，表面光滑，級配不好，難以填滿縫隙。

而大量房屋傾倒之后遺留下無計其數的混凝土殘跡，依據以往處置經驗，要么只能充當工地填料，要么干脆被送入垃圾場，將耗費許多精力和資源。經過專門分撿、剔除或粉碎，混凝土完全可以實現再利用，用于地基加固、道路工程墊層、室內地坪及地坪墊層、非承重混凝土空心砌塊、混凝土空心隔墻板或蒸壓粉煤灰磚等。在美國和新加坡，類似的再利用率已超過60％，震區重建時，也值得嘗試。

環節三：經濟制約下的技術手段

對于西部的偏遠縣、鄉以至農村而言，由于整體社會收入水平偏低，且缺乏必要的建設監管制度，客觀的經濟基礎對人們產生主觀限制，他們只能走上少花錢、湊合著辦事的路子。地震之后，以遭災程度各異為表征的城鄉差距于是隨之顯現。

自震區一路走出來，北京交通大學土木建筑工程學院副院長楊慶山說，災害景象中，可以看到地區差異、貧富差距的影子，房屋“好的很好，差的很差”，有的完好無損，有的則倒得不成樣子。

6月4日訪問歸國，楊慶山旋即隨團奔赴震區。他們以成都為大本營，鋪開三條考察線路，分別是都江堰一條、漢旺一條、紅白一條。這位知名結構專家說，災難的出現，有一些雖然是技術問題，但背后實是經濟因素所致。比如學校校舍倒塌，因為沒有足夠的資金，但計劃要蓋足夠多的房，設計人員只能想辦法節省?？刂圃靸r，壓縮成本，質量就很難保證。

他的同事周長東也說，四川地區的經濟狀況畢竟不如沿海城市，因為窮，抗震設防等級并不高，有的是6度，有的是7度?？拐鹪O防烈度低，磚混結構房屋所要求的構造柱和圈梁的設置就少，而磚、沙和石材往往就地取材，造價相對便宜；如果要提高設防烈度，則鋼筋和混凝土的用量增多，成本提高，“對貧困家庭來說，增加一兩千塊錢也不是個小數目”。

其他專家也有類似感受。在震區呆了兩周的肖從真，有一次走到龍門山鎮探訪。那個鎮位于因這次地震而著名的龍門山地震斷裂帶上，其中有一個叫寶山村的村子，自稱要建設“西部第一村”，據說固定資產達到16億元。有了錢后房子蓋得漂亮、結實，地震后老房子倒掉了，新房子卻還在。

“經濟實力提高了，才可能按規范去投入?！毙恼嬲f，至于技術問題，都是有辦法解決的。

在他眼里，有那么一批被“精打細算”建出來的房子。建設資金要么可以保守地建一層，要么可以冒險地建兩層，建一層不易倒，建二層易倒?？墒牵踩硕加袃e幸心態，總覺得地震概率不高，于是建了兩層，又不按照規范操作，結果招來滅頂之災。

在綿陽現場，肖從真看到，有一座房子整體結構都不算壞，唯獨樓上的一座塔樓快要倒塌，檢查之后發現，下半截都挺好，就是塔樓里省了4根3米長的柱子，這就節省下多少錢了呢——大概5000元左右，“這就要倒了，倒了就要死人。這樣省真是可悲?！彼f，他們這一次在震區現場深切感受到，哪怕墻上有手指頭那么粗的一根鋼筋，有時候那就是救命用的，“就省了這么一根鋼筋，一條人命就只值這么一根鋼筋?”

然而，固有的社會經濟問題的解決，從來不是揮手即去的易事。缺少資金，這幾乎是過去多年間震區群眾筑屋安居的一個限制條件。問題是，在經濟實力不夠的時候，少花錢是否就意味著不能蓋出有質量的、牢靠的房子?

工程專家給出了部分答案。目前在國外較廣泛采用的一種隔震技術，是在樓房的基座中墊上一層橡膠墊，當地震來臨，這層橡膠墊可以將強烈的地震波過濾，從而大大削減大地撕裂時對于建筑物造成的威脅。這種技術現時在國內只被小范圍采用，主要用于多層建筑。中國建筑科學研究院曾有技術人員向一些項目做過推廣。肖從真說，據他們測算，因為采用了這項技術，在北京一座六層高的樓房造價可能會增加100元/m²。

在這一次地震中，甘、陜兩地存在一些采用了隔震技術的房子，前往勘察過的專家告訴記者，那些房子沒有搖動，也沒有毀壞。

此外，北京交通大學土木建筑學院的一位老師也發現，有一種“密肋結構”的房屋，可以最大限度地降低地震對于房屋的損害。這種結構主要是對柱子進行技術處理，增加柱子在墻體之間的分布密度，柱子用鋼筋、混凝土澆筑，柱體細小但分布縝密。據說，較之目前房屋結構中那種粗而疏的柱子布局，這種結構的抗震性能好，投入資金少，而且還可以將許多工業廢料循環利用到墻體上，比較環保。

在建筑技術改進的同時，能否給予貧困地區群眾相應的筑屋補貼也值得考慮。進入震區的工程技術專家們對此也交換過意見。楊慶山認為，不能只是給錢，首要問題是提供技術支持，如果只是一味給錢，在缺少技術指導的時候，人們還是會走老路，可能會拿去買豬仔，仍舊按原來經驗建房，問題不會得到解決。

“需要指導他們提高抗震能力”，楊慶山說，建造房屋的時候，建房主體可以將自己的大致想法報告給地方規劃院、建設局的技術人員，尋求技術幫助，當房屋的設計符合標準并被審查通過后，接下來再談政府補貼的問題。

周長東則提議，既然人們通常不了解建筑科學，政府完全可以考慮設計一套建筑結構圖集，讓需要建房的人免費拿去參考，以保證質量?！皢为氃O計要花錢，他也沒有這個意識。政府出圖集，讓他參照著建就行了”。

環節四：設計規范與施工進度

正規設計、正規施工，盡管并不能消除所有建筑質量隱患，但一直強調這一點的工程專家們表示，這會減低悲劇的范圍和程度。

建筑工程在這些專家眼里是被作為“千年大計”看待的，雖然地震本身不足以直接對人的生命和財產構成危害，但是不牢靠的建筑工程卻可以。因此，在建造過程中，盡量保守、謹慎、細致，就變得非常必要。

在被劃入地震破壞一類區的映秀鎮，肖從真看到一座倒塌的中學，那座樓的底層已經全部被摧毀，基座失陷，二層以上樓體整個斜斜地插在那里，沒有全部倒下去。他用照相機將這個場景攝取下來，“很不幸，這里邊死了人”。

雖然這次地震遠遠超過了當地的設防烈度，致使許多可能質量并不算壞的房屋無法保存下來，但他認為，從學校的倒塌現場來看，建筑是合格的。當地建筑物抗震最高設防烈度是7度，但這次地震帶來的烈度達到11度。地震發生時，除了底層受力倒塌，房屋整體完好，說明這座建筑設計、施工還是比較成功的——它至少能夠確保二層以上多數人的生命安全。

他認為，要想保證所有建筑都能如此堅固和幸運，需要合理確定一個地區可能遭受的地震烈度，“這是工程設計的依據”。

一場地震將建筑物的美麗外衣盡數揭去，問題逐一暴露出來。在都江堰，周長東遇到一座尚未交付使用的商住混合樓，這座底

框結構樓的底層功能是臨街商鋪，只有幾根“雞腿”式的柱子支撐，沒有墻。地震之后，柱子碎裂，鋼筋裸露出來，有一些已經斷裂。但是房子沒有倒掉。

周長東說，可以看出，施工質量還是可以的，否則底層可能會被抹平。但他對于該座建筑的設計不夠滿意，認為僅依靠底層幾根柱子支撐整個建筑體是不夠的，在柱子之間要適當增加幾堵抗震墻，或者將底層柱子的截面適當加大，以便增強底層建筑的抗震剛度。

在另一處現場，周長東看到，一座連體建筑的一半已經倒掉，幾塊預制屋板掛在因為設置了圈梁而沒有倒塌的另一半建筑上。此次地震因為預制板垮塌致使多人喪生，這種在唐山大地震中已使很多人斃命的結構形式，還沒有退出建筑市場，目前仍在偏遠農村和城鎮被運用，但其整體性遠不如現澆樓板的整體性好，即使過大的地震烈度令現澆樓板開裂，那也不至于一擊即潰。周長東說，在地震高發區，應該盡量少用或不用預制板。

從工程專家們實地勘測搜集到的信息來看，震區內一些從前的設計和施工看上去趨于保守的建筑，在此次地震中經受住考驗，沒有倒塌。這些建筑提高了設防等級，或者進行了相應的加固技術處理。最重要的是，他們都還算比較規范。

對于中國這樣一個頻度高、強度大、震源淺、分布廣的多地震國家而言，人們幾乎沒有辦法躲開地震災害。因此，重建工作需要避免重蹈上述諸多覆轍。

當然，建筑結構安全的根本還在于選址。北京科技大學防災減災學科博士生導師、土木工程系副主任宋波說，此次震害中倒塌的房屋與選址不夠科學也有關系。

應甘肅省政府和該省土木工程科學研究院的邀請，宋波于明末前往甘肅勘察災情。當他們走到與四川接壤的隴南市武都區，放眼望去四周全是山。在這種惡劣環境中，很多人只好在山坡上、甚至泥石流潛發地域蓋房子。不只是民居，當地氣象局連同一些校舍也建在地勢陡峭的一座孤山包上，被地震襲擊得一塌糊涂。

宋波說，選址的時候，沒有考慮到孤島附近可能發生的地震波傳播放大與疊加效應。在那種陡峭山包上，場地效應會嚴重影響建筑結構安全。

由于震區的地理環境限制，沒有更好的場所可以筑屋。宋波說，選址時需要參考相應的地質資料。重要的是一定要避開地震斷層，新舊河道地帶也要避開，水邊的泥土是沉積的，容易松動。在他看來，因地治宜的規劃和建設十分必要。

操之過急也是建筑大忌。宋波希望震區重建之時不要出現這種情況，否則會埋下隱患。他提醒道，目前震區是對口援建，援建方難免會受邀功心態影響而相互攀比，趕進度、搶時間不能有違建筑規律。

宋波曾于1991年赴日本做訪問研究，在那個地震高發的國度里生活了12年，親歷了1995年的阪神地震及恢復重建的全過程，這個城市震后重建用八九年時間，不急不徐，一切都按部就班。

建設進度快，效果未必就好。而在眼下，一味講求速度的建設比比皆是，早前國內一些建筑就曾搶出“三天一層”的建設進度，風頭出盡，殊不知背后埋下何種隱患。在建筑工程學界，說起來這是一件表露無知之事。周長東介紹，混凝土澆注之后，會有一個自然硬化上升的過程，為了貪求進度，一些工程會使用早墻劑等人工輔助手段，可能使需要7天的自然拆膜時間大大縮短，問題卻可能由此積攢。

“大口號和大原則是需要的，但一定要腳踏實地干事兒”，宋波說，良好的設計企業和良好的施工企業需要協調一致，不能相互扯皮。驗收環節也非常重要，在國外，每完成一道工序，驗收時都要實地一一攝取細部影像，存入檔案，以備非常。可在國內，有一些建筑現今可能連圖紙都找不到。

這位防災減災專家告誡道，“所有環節都要做好，不能湊合。”

目前震區是對口援建，援建方難免會受邀功心態影響而相互攀比，趕進度、搶時間不能有違建筑規律。