剪力墙绝对不能破坏
汶川地震造成了数以万计的人员伤亡和数以千亿的财产损失，这一切的背后，最重要的原因就是房屋倒塌。一个个鲜活的生命在房倒屋塌中瞬间消失。历次灾难告诉我们，地震中95%的生命消亡缘于建筑的倒塌。
每10年改一次的规范
中国建筑科学研究院结构所副所长王翠坤告诉记者，我国《建筑抗震设计规范》是由中国建筑科学研究院主编的。这个标准具有和法律一样的效力，发布之后，全国的房子就必须按照这个来设计和建筑，所以必须慎重。一般一个新的规范制定时间需要10年，而能够写进规范的技术必须是很成熟的技术。
现在执行的规范被简称为“01规范”，是2001年通过审查，2002年正式开始使用的。如果你住在2002年设计的房子里的话，你就住在“01规范”的保护里。
这版从上世纪90年代中期开始编制的规范，汲取了日本阪神地震、台湾集集地震震害经验，在前一版“89规范”的基础上增加了概念抗震和基于性能抗震的设计理论。同时对于城市里一些重要的、特殊的复杂超限建筑也提出了更高的抗震设计要求。
抗震标准并不是这几年的事，古代人盖房子都会考虑到抗震的。新中国成立伊始，我国就开始参照苏联的经验编订自己的抗震规范。
1978年，根据海城、唐山地震震害经验，我国出版了《工业与民用建筑抗震设计规范》，对建筑物的场地和地基选择、规划、防震结构方案、结构的整体性、减轻建筑物自重等方面，都做了系统的规定。此前，1977年，中国建筑科学研究院还主编了《工业与民用建筑抗震鉴定》，其中涵盖了多种类型结构的建筑。这是我国第一个正式批准试行的抗震鉴定标准，同时也是国际首创。
其后的“89规范”的编订几乎可以说是一个里程碑，里面明确提出了现在常说的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计思想。现在城市里的大部分房子都是按照这个标准建筑设计的。作为补充，国家还制定发布了《建筑工程抗震设防分类标准》、《城市抗震防灾规划管理规定》等国家标准，对建筑物抗震设防分类、责任划归、防灾规划等做了具体划分。
制定这些抗震标准和配套规范的目标是非常明确的：确保城市在遭受多遇地震时，一般功能正常；在遭受相当于抗震设防烈度的地震时，城市一般功能及生命线系统基本正常，重要工矿企业能正常或者很快恢复生产；在遭受罕遇地震时，城市功能不瘫痪，要害系统和生命线工程不遭受严重破坏，不发生严重的次生灾害。
遗憾的是，这样一个美好的愿景，在这次的汶川地震中，我们都没有看到。
这次汶川地震之抗震规范会重新编制吗？抗震标准会上调吗？
大部分业内人士的看法都比较保守——重新编制不可能，可能会增加一些条文。因为编制一个新的规范实在是一个浩大的工程，而且改来改去也不利于执行。
上面有梁的墙，一般不是剪力墙
为什么不能把抗震设防标准调高一点呢？如果不考虑抗震，楼房完全可以盖得更漂亮，花少得多的钱。“百分之九十九以上的楼，从盖好到拆掉都不会遇到大地震的威胁，但是在做一栋楼的结构设计时，抗震已经是一个被考虑很多的问题。”中国建筑科学研究院的田春雨说，在每栋楼设计的时候，抗震都被充分考虑了。
调高一度抗震设防标准就要使用更多的钢筋和水泥，也就是要更多的钱。更重要的是，建筑的使用功能就会受到很大的影响。更高的建筑抗震设防标准通常意味着：更矮的楼、更粗的柱子和横梁、更厚的剪力墙、更小的使用空间、更小的门和窗户。对于现在的国内建筑市场来说，这显然是不能接受的。
国外结构师在做设计的时候，也愿意把结构做得更结实一点，因为结构安全是要终身负责的。比如一个结构师30岁时做出的设计，在30年后出现了严重的问题，而且证明就是结构师设计的问题，那么这个60岁的结构师将面临牢狱生涯。
但是，破坏性地震发生的可能性实在太微乎其微了，而房地产商的力量也太强大了，只要不发生地震，大部分房子隐藏的问题都很难暴露出来。建筑设计招标的时候，外观、使用功能和价钱都是比结构重要的筹码，能用最少的钢筋和水泥做成一个复杂建筑结构的结构师，就是公认的高手。
在关注汶川地震的过程中，通过照片和电视画面我们能够看到，当地倒塌的建筑中，砖混结构和预制板结构的房屋较多，这些房屋整体性较差，从而在地震中抗震性较弱，更容易倒塌。
于是，预制板和砖混结构这样的建筑学名词也进入了普通老百姓的话题。大部分城市早就不用预制板了，现在的房屋或者是剪力墙结构，比如住宅；或者是框架剪力墙结构，比如大部分商场和办公楼。比起老百姓住了很多年现在基本不再使用的砖混结构，这两种结构的抗震效果已经有明显的进步。
大跨度的房子，比如商场，会不会比较不结实呢？“不会的，跨度大的房子，要达到8度的抗震要求，就一定会使用更多的钢筋和混凝土，以保证抗震。”所以，房屋的结构并不是抗震效果不好的借口。
不论是什么结构的房子，只要在一个地区，都必须达到相同的标准，所以架构怪异的建筑，或者超高的建筑，或者大跨度的建筑，为了也能达到这样的标准就必须把结构做得更加结实，用更多的钢筋和水泥。
近年来装修时砸墙的现象很普遍，地震之后很多人开始反省自己家的装修。专家告诉我们，凡是上面有梁的墙，一般都不是剪力墙。所以打掉这些墙，对于结构来说，是没有问题的。这些墙的作用就是分隔空间、隔热隔声，现在通常使用的材料是空心砖。如果不考虑这些的话，和一层纸板是没什么区别的。当然，剪力墙是绝对不能破坏的，否则不用地震，也可能出现危险。
超高异型建筑抗震吗？
北京正逐渐成为国外建筑师的试验场，各种异型建筑五花八门。很多高层、超高层建筑都热衷邀请国外的设计师担纲，一些来自非震区的建筑设计师是否能将抗震元素加入到设计当中，这也对北京诸如国贸三期、央视新大楼等高层异型建筑的临震抗灾能力提出了考验。
2005年8月某天，央视新大楼像被电流击中一样浑身颤抖，十几秒之后，戛然而止。就像岁月在人的脸上刻下痕迹一样，这些如风一般穿堂而过的地震波也在建筑上留下了无数斑痕，细小、破碎，却杀伤力巨大，就像传说中的化骨绵掌，可打通的不是任督二脉而是五脏六腑。
这不是电影中的世界末日，也不是现实中的地震降临，而是作为超高层异型建筑的央视新大楼在设计完成后进行的一次结构模型振动台模拟抗震试验。
对于目前国内涌现出的越来越多超高层建筑、异型建筑，由于建筑物高度和开关的不规则，这样的抗震模拟试验也做得越来越多。
“比较稳定的房屋结构就是火柴盒或者汽油桶，看起来很不规则的建筑，通常都面临着更加艰巨的抗震任务，建造时往往需要更高的成本。”田春雨工作的中国建筑科学研究院拥有全国最大的6米×6米三向六自由度大型高性能模拟地震振动台。这个位于通州区的振动台上曾先后进行过央视新大楼、国贸三期、广州西塔、南京得基广场二期塔楼、南京金奥大厦、深圳京基大梅沙酒店等数十个工程的振动试验。
这些特别复杂的建筑物，往往会突破国家建筑设计标准的规定，必须组织专家进行抗震设防专项审查工作，以确保结构设计的安全。审查细则中规定：“对超高很多或结构体系特别复杂、结构类型特殊的工程，当没有可借鉴的设计依据时，应选择整体结构模型、结构构件、部件或节点模型进行必要的抗震性能试验研究。”
田春雨说，建筑结构的一次模拟地震振动台试验过程中，最多进行几十次振动，每次振动过程一般只有十几秒，试验总花费却在几十万到上百万元，可以说是一秒千金。
进行一次这样的试验却需要半年左右时间，主要的精力在于建筑结构模型的设计、建造。“做个模型就和盖一栋楼一样，我们用钢丝来代替钢筋，铜板代替钢板，细沙和粗沙代替沙子和石头，然后用水泥浇注。这样可以最大限度实现模型与实际建筑物的刚度和承载力相似。”模型和建筑的比例一般是1∶15－1∶40，比如央视新大楼的模型就高达7米，总重60吨，从结构到构件与实际建筑非常相似。换言之，建造一个试验模型的过程就是对建筑物实际建筑过程的一次预演。
五方面决定房屋抗震能力
抗震是房屋建筑乃至一切土木工程最困难的课题，但还是要设法普及房屋抗震的基本概念，让抗震的理念从象牙塔中走出来。如果每个人都有房屋抗震的基本概念，就会更好地理解、参与和监督从房屋设计到施工使用的全过程。这里介绍几个反映房屋抗震特征的概念。
关键词一加速度的“地震反应”
地震是通过地面的摇晃和颠簸使房屋各部分质量也有了反应加速度，所以房屋各部分都受到地震力的作用。就像筛元宵，人拿着筛子来回摇晃和颠簸，虽然没有用手指直接去触碰元宵，但个个元宵都在滚来滚去。除了震中区外，地震对房屋以水平方向摇晃为主。地震区的建筑都要求有抗侧力结构，如抗震墙、支撑等。这些结构平时看看没什么用，还碍手碍脚，但在大风、大震下却是救命的。有的人买了房子，大肆装修，唯恐其不通透，开洞不大不过瘾。地震来了，不但自己倒霉，还会让邻里遭殃。
关键词二“刚度”与“强度”
房屋抵抗变形的能力大小叫刚度，抵抗破坏的能力大小叫强度。轻一点的房屋建筑比重对抗震有利。质量小了，地震力也小了。但房屋也不是愈刚愈好。很厚的墙，也许可以承担更多的垂直重力荷载，但有时会引来更大的地震力。在同一栋房屋中，地震力也是按刚度分配的，刚度大的分得多。俗话说，没有金刚钻，别揽瓷器活。最怕是刚度大而强度小，比如很厚的砖石墙，一开始刚度很大，树大招风，引来很大的地震力。但强度又不争气，顶不住这么大的力，就容易倒塌。钢结构如果设计得当，抗震性能比较好，因为强度大，若做得轻巧，质量刚度都不过大，以柔克刚，吸引的地震力小，而抵抗的能力强，就安全些。但刚度也不是愈小愈好。结构太软了，变形太大，风吹草动也摇来晃去，不但不舒适，而且会有附加的力出现。所以刚柔相济才好。
关键词三“脆性”破坏与“延性”破坏
脆性破坏是突然发生的，而延性破坏是有预告的，先看到梁板开裂，变形很大，也许还来得及逃出去。砖和混凝土其实都是脆性材料，容易突然断裂。例如震区好多砖墙出现X形的裂缝，就是一种脆性破坏。混凝土加了钢筋，就有一定的延性。比如梁板弯曲，受拉的钢筋就是超过了弹性强度的极限，它还会继续伸长而不断裂，就像牛皮糖似的。其实更要当心的是钢筋混凝土构件的受剪。遭到横向力的作用，钢筋混凝土柱子会受到剪力的作用，容易出现脆性破坏。办法是加钢箍。日本阪神大地震，有些高架路的柱子倒塌，不是纵向钢筋不够，而是钢箍太少。往往我们造房子，多加好些长条的纵向钢筋，而忽视了钢箍。世界震灾史上，吃这个亏的太多了。砖石结构更要按规范加圈梁等，决不可掉以轻心。结构平时为人们挑重担，但是若设计不当，地震时就会变成要命的炸弹。我国钢年产量近5亿吨，居世界第一。钢结构轻而强，可以在重灾区外预制好，运送安装都较便利快速。合理设计一些钢结构的学校、医院，结合采用一些轻质楼板、墙板，同时考虑保温节能，对灾后重建，具有重大的现实意义。
关键词四大有可为的“消能”设计
如果房屋结构延性好、强度够，地震带来的大量能量，通过结构反复变形，像牛皮糖那样扯来扯去也扯不断，反倒把力气扯完了。大震之后，房屋可能开裂，可能要大修，也可能要放弃，但只要它震时挺住了没有倒，就是不得了的好。所以这些年来，世界各国研究结构耗能，花了大力气。对传统的结构，如强柱弱梁、偏心支撑、耗能节点、加强约束等等都有好的效果，在隔震、被动耗能、主动耗能等方面的科学研究也有许多进展。阻尼有耗能作用。增加结构阻尼，例如加粘滞阻尼器，也会有效果。有些方法还太贵，有些还不够成熟，但处处精心设计，增强延性，增加耗能，还是大有可为。
关键词五“设防烈度”应提高
国家用规范的办法对各个地区、各类房屋的安全度作了规定。而这些规定，也要根据地震震灾、国家实力不断作调整。提高某些地区的设防烈度，提高医院、学校等重要建筑的设防烈度，建议医院和学校应比目前的设计基本烈度再提高一度。要特别重视保证柱子和墙不发生脆性破坏。一定要举轻若重，如履薄冰地做好灾区重建工作。还要未雨绸缪，立即着手对其他目前没有发生地震的地区的医院和学校建筑进行抗震普查，进行必要的加固。至于因人为因素而造成的祸害，必须毫不手软地彻查处理，偷工减料是天地不容的罪过。今后的建设中要加强政府监督、技术监督、舆论监督和群众监督并形成制度。 |
