老樓穿鎧甲

|演講者|劉? 華

|推薦單位|北京土木建筑學會

我是一名結構工程師，說起結構工程師，我想大家應該不是很陌生，我們為每座建筑設計支撐它站立的骨骼，這個城市的背后，也有我們結構工程師的一份努力。

我猜當大家看到圖1時，都會看向這里的高樓大廈，這是城市的地標，代表了工程技術的最高水平，也是每個結構工程師夢寐以求的挑戰和舞臺。然而，當我和我的團隊看到這里時，總會習慣性地向角落看去。在這里，你會發現許許多多老舊破小的房屋，他們建設標準不高，設備設施落后，功能配套不全，與身后繁華的都市相比顯得格格不入。而作為結構工程師，我除了覺得這些老舊住宅有些不好看之外，還有一點讓我格外的擔憂——這些老舊住宅抗震能力嚴重不足，很有可能抵擋不住一次地震的襲擊。所以在我眼里，它們可以說是危在旦夕。

這樣一幕幕可怕的場景，很有可能在我們的首都北京上演。我這么說并不是危言聳聽，清華大學的陸新征教授曾經做過一次有趣的實驗，他在計算機中模擬了一場6.5級地震襲擊清華園，實驗的結果是清華園中那些比較新的建筑基本完好，而那些老舊的、沒有做抗震設防的建筑，在地震中嚴重損壞，其中，16%發生了倒塌，這是一個非常高的比例，尤其是對于人口密度如此高的北京。

根據北京市住建委的統計，北京市現存老舊住宅3000萬m2，其中，居住著超過200萬居民。假如一場6級地震襲擊北京，我們僥幸一些，在陸教授16%的倒塌率上打個折扣，就按10%考慮，也會有20萬人因為老舊住宅的倒塌而受傷，甚至死亡。這是一場6級地震，在如今全球進入地震活躍期的背景下，區區一場6級地震并不會讓人感到很意外，而20萬人的傷亡是我們無論如何也不能接受的代價。

有人會問，老舊住宅是偷工減料的豆腐渣工程嗎？為什么這么脆弱？其實并不是這樣。

我們一起來看一下圖2，可以看到 ，1974年我國發布了第一版抗震規范，而在此之前建成的房屋是不考慮抗震設防的，因此，抗震能力比較低。而隨著這些年來數版規范的發布和執行，我國建筑的抗震能力和要求也在不斷提高，到現在已經達到了一個比較高的水平。這一切都是建立在我們對地震這種自然現象不斷深入的理解和研究的基礎上的。

然而，有時候大自然的奧秘并不是那么容易揭示。我們看到，每次大地震發生后倒了很多房子、死了很多人，但馬上我們就會有新的規范發布，同時，對房屋抗震的要求也會大幅度提高，這是因為地震給我們帶來了災難的同時也給了我們啟示。我們對地震的認識和理解是這樣一個循序漸進的過程，但我國城市化的進程卻是爆炸式的增長，這二者之間的矛盾，才是造成老舊住宅問題的根本原因。

作為結構工程師，我認為我們不僅要著眼于未來，去挑戰高樓大廈，也是時候回首過去，用我們的智慧和力量去解決過去遺留的問題。其實，結構工程師最根本、最樸素、最迫切的追求早在唐代杜甫就告訴過我們——“安得廣廈千萬間”。

對于老舊住宅的問題，我們結構工程師在行動。首先，我們想到了拆舊建新，但是，由于政策、市場種種的原因，造成這條路不可持續，也走不下去。于是，我們想到了加固改造，傳統的改造加固一般來說無非是讓將建筑的柱更大、墻更厚，將老舊住宅從原來弱不禁風的樣子加固成虎背熊腰的城堡。這樣抗震能力確實有提升，但同時也帶來了許多問題：第一，想讓建筑自身變得更強的同時，必然會破壞原來的裝修，這就帶來了各種賠償、補償的問題，造成綜合成本較高;第二，傳統加固都伴隨著現場混凝土澆筑、砂漿噴射等高污染、高噪音的工序，對居民的生活環境會造成很大的影響;最后也是最難的一點，傳統加固需要居民搬遷，工人入戶施工，這一點很難和居民去協調，更別說加固完成后柱變大了、墻變厚了，老舊住宅本來就不富裕的使用面積進一步被壓縮，居民很難接受，導致加固工作很難推進。

所以，我和我團隊不得不想出一個更好的辦法，那就是裝配式外套加固，我們形象地稱它為老樓“穿鎧甲”。肉眼凡胎的人類穿上了高科技的戰甲，變成了無所不能的鋼鐵俠，我們也想讓脆弱的老舊住宅穿上我們設計的鎧甲，變成無堅不摧的堡壘。

我們來看看老舊住宅是怎么變身的。可以看到，這一身鎧甲是由一個個單元組裝拼接而成的，就像搭積木一樣，給老舊住宅穿上一身外骨骼鎧甲。看起來很簡單，但這背后我們做了很多研究工作。首先，我們在計算機中模擬了老舊住宅在地震下的反應。可以看到，未加固的老舊住宅，在地震中破壞嚴重，最后的結果就是屋倒人亡;而經過外套加固后的老舊住宅，只受了輕微的損壞，在地震中依然堅挺。

為了更真實地模擬地震作用，我們按照當年的標準重建了一棟5層的老舊住宅，并把它放在振動臺上，模擬真實的地震作用。值得注意的是，我們重建的是一棟足尺的老舊住宅，也就是說，它和我們住的房屋是一樣大的，是真的可以用來住的，得到的結果也是更接近真實狀況的。

通過試驗我們發現，未加固的老舊住宅在地震中破壞比較嚴重，墻體產生了大量的裂縫，接近倒塌;而經過外套加固的房屋，只是在底部產生了一些細微的裂縫，修修補補又是一條好漢。有了理論支撐和試驗驗證， 我們心中也更有了底氣。我們在實際工程中也進行了實踐，左邊是加固前的樣子，典型的老舊破小;右邊是加固后的樣子，不知道的人以為是新開的樓盤。

整個外套加固大致可以分為4個步驟，而這整個過程只需要3個月的時間，3個月就可以將危房變新房，將加固施工對居民的影響降到了最低。這是外套加固前后戶型的對比，可以看到，加固后，每戶基本都多了一個陽臺，經過測算，每戶增加的面積大概在12m2左右。同樣是加固，外套加固的面積不減反增，居民表示很高興、很歡迎，有了老百姓的支持，我們的工作才能更好地推進。

此外，外套加固全程戶外施工，居民無須搬遷，不傷裝修。同時，我們還提供外墻刷新服務，讓老舊住宅變得更美觀，同時，也更保暖。我們也會根據需要，對老舊住宅的管線進行更新，進一步提高老舊住宅的功能品質。

經過對比，我們可以發現，外套加固無論在建設周期、居住條件還是綜合成本方面都占有很大的優勢。這項技術獲得了多項國家發明專利，同時，也得到了政府的肯定，外套加固技術已經列入了兩本北京市的地方標準中。

近年來，我們已經完成了30棟住宅的外套加固工作，加固面積約8萬m2，得到的反饋是居民很開心、政府很放心。未來，我們想把北京的先進經驗向全國推廣。根據國家住建部的統計，全國老舊住宅的存量約46億m2，這么大的量，對于國家、對于我們來說，是個巨大的挑戰，但同時，也是一個千載難逢的機遇，因為我們要做的事情是保障46億m2老舊住房的安全，提升上億人的居住品質，撬動的是萬億級的市場。

這項事業背后蘊含的社會和經濟效益是巨大的，它是習總書記提出的九大工程之一的“地震易發區房屋設施加固工程”的重要環節。宏觀上，在當前增量有限的背景下，這項事業可以有效促進存量的保護和更新，讓更多的資本進入存量發展的市場里，拉動消費，穩定經濟，是利國利民的好事情、大事情。此外，我們也在思考將一些新技術、新需求與我們的外套加固結合起來，比如，增車位、裝電梯、飛線入地，等等，讓更多的人可以分享到科技進步所帶來的的便利。

最后，請允許我用一句詩與在座的各位以及我所有的結構工程師同行們共勉，“大庇天下寒士俱歡顏，風雨不動安如山”。