房屋堅固方能呵護生命

張　路

中國四川汶川地震已造成七八萬人死亡，三十多萬人受傷。地震重災區面積超過10萬平方千米，重災區面積達到6.5萬平方千米，涉及到阿壩、綿陽、德陽、成都、廣元、雅安等6個市、州，嚴重受災的縣區達到44個，受災鄉鎮1061個，人口大約2000萬，直接受災人數1000多萬。隨著時間的推移，傷亡人數和財產損失還會增加。

地震受損的特點

地震災害造成的損失居各類自然災害之首。在這種情況下，房屋的堅固和抗震就成為減輕地震災害的重要因素。如果房屋堅固和抗震，將能夠挽救絕大多數人的生命。對歷史上世界各國地震災害歷史的科學統計和分析表明，95％的人員傷亡和財產損失均由房屋倒塌造成。中國幅員遼闊，地震頻發和高發地區比較多，僅以中國歷史上發生的地震損害為例就可以知道房屋的堅固抗震是多么重要。

1966年河北邢臺先后發生6.8級和7.3級地震，造成80個縣市、1639個鄉鎮、17633個村莊遭受不同程度的損失，共倒塌房屋262萬問，損壞508萬間，80多個村子頃刻間被夷為平地，死亡8064人，受傷38451人。造成人員重大傷亡和財產嚴重損失的主要原因是，當地的房屋都是不太堅固也不能抗震的房屋。

1976年唐山地震造成24萬人死亡的重要原因也是房屋的倒塌。唐山是一個對地震沒有設防的城市，盡管大量建筑為近代新建，但沒有經過抗震設計，在大地震面前難逃劫難。

汶川此次大地震的損害也涉及房屋建筑。汶川地震災區的建筑(房屋)抗震能力較弱。例如，震中汶川縣有羌族人口2.9萬人，而羌族房屋結構為石砌墻體或夯土板筑墻體，防震性能差。另一方面，公共建筑，如學校和醫院的房屋坍塌造成的損失更為嚴重。據不完全統計；四川各地倒塌的學校有6800多所，中小學生死傷慘重。原因主要是這些建筑的建筑質量存在不同程度的問題。

當然，汶川此次的地震震中位于地震高發區，有地震記載以來，此次震中附近200千米范圍內發生過8次7級以上地震。所以，此次地震強度大、波及面廣、破壞力強也是造成房屋倒塌的重要原因。而且，由于此次汶川地震屬于淺源地震，更增加了地震對建筑物的破壞力度。

房屋的抗震設計

自從1976年唐山大地震后，中國各地的建筑都引進了抗震概念，設計和建筑房屋需要進行抗震設防，而這種抗震設防則是以抗地震烈度作為標準的。這就涉及地震的震級和烈度兩個不同的概念。

地震的震級是指地震的大小，是以地震儀測定的每次地震活動釋放的能量多少來確定的。我國目前使用的震級標準是國際上通用的里氏分級，共分9個等級。震級每差1.0級，通過地震波釋放的能量相差30倍左右。目前世界上最大的地震的震級為8.9級。

而烈度則不同于強度，是指地震在地面造成的實際影響，也就是在地面造成的破壞程度。震級、震源深度、震中距、地質結構、建筑物這五要素都可以影響地震的烈度。由于這些因素，一次地震只有一個震級，而在不同的地方會表現出不同的強度，也就是烈度不同。

中國把地震的烈度劃分為12度，不同烈度的地震，其影響和破壞大體如下：小于3度，人無感覺，只有儀器才能記錄到，在夜深人靜時人有感覺；4到5度，睡覺的人會驚醒，吊燈搖晃；6度，器皿傾倒，房屋輕微損壞；7到8度，房屋受到破壞，地面出現裂縫；9到10度，房屋倒塌，地面破壞嚴重：10到12度，可造成毀滅性的破壞。

所以，房屋的抗震設防是以地震的實際破壞程度——烈度來設計的。經過多年的實踐檢驗和論證，中國建設部于1999年1月1日批準了全國統一實施的《建筑抗震設計規范》。并于2002年1月1日實施。

根據《建筑抗震設計規范》，6度及以上地區的建筑必須進行抗震設計，要求是：當遭受低于本地區抗震設防烈度的多遇地震(50年一遇)影響時，一般不受損壞或不需修理可繼續使用；當遭受相當于本地區抗震設防烈度的地震(475年一遇)時，可能損壞，經一般修理或不需修理仍可繼續使用；當遭受高于本地區抗震設防烈度預估的罕遇地震(1641－2475年一遇)時，不致倒塌或發生危及生命的嚴重破壞。簡單地講就是“小震不壞，中震可修，大震不倒”。

房屋抗震設防的具體標準

房屋抗震設防的具體標準有很多。但大致的要求有三：確定抗震設防要求，即確定建筑物必須達到的抗御地震災害的能力；抗震設計，采取基礎、結構等抗震措施，達到抗震設防要求；抗震施工，嚴格按照抗震設計施工，保證建筑質量。

按照《建筑抗震設計規范》的要求和標準，房屋建筑應根據其使用功能的重要性分為甲類、乙類、丙類、丁類4個抗震設防類別。

甲類建筑：重大建筑工程和地震時可能發生嚴重次生災害的建筑(如放射性物質的污染、劇毒氣體的擴散和爆炸等)。當抗震設防烈度為6～8度時，應符合本地區抗震設防烈度提高一度的要求；當為9度時，應符合比9度抗震設防更高的要求。

乙類建筑：地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復的建筑，即生命線工程的建筑(如消防、急救、供水、供電等或其他重要建筑)。一般情況下，當抗震設防烈度為6－8度時，應符合本地區抗震設防烈度提高一度的要求，當為9度時，應符合比9度抗震設防更高的要求；地基基礎的抗震措施，應符合有關規定。

丙類建筑：甲、乙、丁類以外的一般建筑。如一般工業與民用建筑(公共建筑、住宅、旅館、廠房等)。抗震措施應符合本地區抗震設防烈度的要求。

丁類建筑：抗震次要建筑，如遇地震破壞不易造成人員傷亡和較大經濟損失的建筑(如一般倉庫、人員較少的輔助性建筑)。一般情況下，應允許比本地區抗震設防烈度的要求適當降低，但抗震設防烈度為6度時不應降低。

抗震設防烈度為6度時，除抗震規范有具體規定外，對乙、丙、丁類建筑可不進行地震作用計算。

與這次汶川地震相毗鄰的省份云南，也就是按甲類建筑來設防的。云南省會昆明除東川區、尋甸縣按9度抗震設防外，其他縣(市)區一般建筑(包括別墅、多層)均按抗震設防烈度8度進行抗震設防。

汶川這次地震是8級，與建筑物地震設防的度數有區別。大部分房屋建筑的倒塌推測有兩種原因。

一是這些地方的房屋倒塌要歸因于它們的抗震設防度數低于汶川地震所產生烈度，二是雖然設計時達到了抗震設防的烈度要求，但在施工時沒有嚴格監控，存在偷工減料的情況和豆腐渣工程。

但具體是因為什么原因而使四川的房屋建筑設防烈度偏低，需要震后的調查來證實。

鋼筋混凝土建筑和磚混結構建筑

汶川羌族的房屋結構為石砌墻體或夯土板筑墻體，一般認為，這種結構的防震性能比鋼筋混凝土房屋差一些。這從國際上的一些地震災難也

能得到證實。

2003年12月26日，里氏6.6級地震降臨伊朗古城巴姆，此后巴姆又經歷了十多次余震，死亡人數約5萬。而在巴姆發生地震之前幾天，美國的加利福尼亞州也于2003年12月22日發生了與伊朗相似的震級為里氏6.3級的地震，但是死亡人數僅有2人。兩者相比，天壤之別。還有，2003年9月，日本監測到里氏8.0的地震，卻只有500人受傷，無一人死亡。與美國和日本相比，伊朗的地震造成眾多人員死亡的主要原因在于房屋建筑結構并不抗震。

伊朗的巴姆絕大多數房屋使用的是土磚結構，而美國和日本的房屋大多是鋼筋混凝土結構，所以前者造成大量人員死亡，后者保護了大量人員。當然，一些研究人員認為并不存在哪種結構的房屋更安全，如果所有結構的房屋都按抗震設防要求來設計和施工，就不會有問題。

例如，鋼筋混凝土房屋抗震等級的確定應符合下面一些要求。

框架一抗震墻結構，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50％，其框架部分的抗震等級應按框架結構確定，最大適用高度可比框架結構適當增加。

裙房與主樓相連，除應按裙房本身確定外，不應低于主樓的抗震等級；主樓結構在裙房頂層及相鄰上下各一層應適當加強抗震構造措施。裙房與主樓分離時，應按裙房本身確定抗震等級。

當地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時，地下一層的抗震等級應與上部結構相同，地下一層以下的抗震等級可根據具體情況采用更低等級。

但是，磚混結構的房屋也有防震要求。

多層砌體房屋是以砌體(無筋砌體或配筋砌體)抗震墻為抗震結構體系，其中以橫墻承重為主的結構體系較有利，承重橫墻兼作橫向抗震墻，縱向自承重墻作為縱向抗震墻，必要時也可以采用縱、橫墻混合承重。

多層內框架房屋以外墻為磚墻垛(或壁柱)承重，內柱為鋼筋砼柱承重，適用于工藝上需要較大空間或使用上要求有較空曠的大廳的輕工廠房和民用公共建筑等。

抗震墻結構是全部由縱、橫抗震墻組成的結構體系，其抗震性能較好，在高層住宅、公寓、旅館等建筑中應廣泛應用。

材料要求和其他

無論是鋼筋混凝土建筑和磚混結構建筑都要求建筑材料有好的質量，才能達到抗震設防的要求。例如，砌體結構材料中的燒結普通黏土磚和燒結多孔黏土磚的強度等級不應低于MU10混凝土普通磚，其砌筑砂漿強度等級不應低于M5。也就是說，按行業標準，它們應達到某種抗壓抗震的強度。

混凝土普通磚是以水泥為膠結材料，以砂、石為主要材料，加水攪拌、振動加壓，精心養護而成的一種新型環保建筑材料。按其強度等級分為：MU15、MU10二個強度等級。產品抗壓強度高，隔熱性能好。而水泥砂漿和強度等級大于或等于M5的水泥混合砂漿，其砂的含泥量不應超過5％，強度等級小于M5的水泥混合砂漿其砂的含泥量不應超過10％，所用石灰膏是用生石灰熟化而成，其熟化時間不得少于7天。

而建筑材料中的鋼材也同樣有強制性的抗震標準。同樣是《建筑抗震設計規范》的規定，鋼結構的鋼材應符合3個規定。一是鋼材的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.2；二是鋼材應有明顯的屈服臺階，且伸長率應大于20％：三是鋼材應有良好的可焊性和合格的沖擊韌性。

另一方面，科研人員還在研究解決房屋在地震中倒塌的問題。地震中房屋倒塌的主要原因是由橫波水平擺動剪切破壞造成的，破壞作用的關鍵在于水平擺動，如果能解決房屋地震水平擺動的問題，也就基本解決了房屋水平剪切破壞問題。現在，研究人員稱有一種層式濾波隔震墊能徹底解決房屋地震水平擺動問題，它通過重疊利用滾動摩擦力學效應，讓地震波剪切作用力得以充分釋放達到濾波隔震效果，可使傳入房屋建筑基底的地震波剪切作用力減小為只剩萬分之一至百萬分之一；因此，房屋建筑在強震時能保持穩定，不發生水平擺動，不會產生剪切破壞力，也就不會發生破壞坍塌。

當然，具體如何還需要實踐檢驗。但是，只要人類通過科學研究一步步了解房屋在地震中倒塌的原因和原理，并研究和設計出多種實用的抗震設防的措施和裝置，就有可能解決地震最重大的傷害——房屋倒塌的難題。

責任編輯張田勘