筑牢家园的四大技术环节

章剑锋

建筑工程专家们希望通过对本次地震的深入评估，汲取经验和教训，从而形成一套较为可靠、可行的地震灾害设防技术方案，降低类似灾害给社会带来的不幸概率。

汶川地震发生之后的短短数日，中国当代一批颇具造诣的建筑工程专家陆续入川。他们之中，有一些人是应政府征召前往，有一些则完全是自发成行。虽然来自五湖四海，但是殊途同归，他们旨在尽己所能地向当地政府提供技术帮助，为震区遭到不同程度损毁的一系列土木工程做灾害应急评估。

“作为专业工程技术人员，我们都很踊跃”，中国建筑科学研究院结构所的副总工程师肖从真说，这无疑是一次机会。不同于以往关在实验室里做模拟实验，地震是最真实也是最残酷的实验，通过现场考察，有助于研判当前建筑工程抗震技术的得失。

拥有工学博士学位的肖从真是结构工程专家，他所在的中国建筑科学研究院本次一共向四川派出7支专家队伍。对于人心惶惶的灾区，这些来自首都的工程技术专家可以起到一定的安抚作用。当他们外出工作的时候，常常会陷入提心吊胆、不敢归家的群众的包围。“我们会给他们一个明确的技术判断，对于震损不严重的房屋，建议他们搬回去住，不要露宿街头。”肖从真说。

肖博士目前已随队回京，但他说不久之后将再次入川。这一场突如其来的地震已经给成都的房地产市场蒙上阴影，人心涣散，人们对于建筑物的可靠性充满疑虑，专家出面可以从技术角度提供心理疏导。

不过，提供社会心理救助并非工作重心。他们要做的，是从专业技术角度出发，彻底弄明白本次地震何以令建筑物出现大面积损毁，从而导致超过6万群众顷刻殒命或遭到终身伤害。

另一件需要群策群力去解决的事情是，能否通过对本次地震的深入评估，汲取一些经验和教训，从而形成一套较为可靠、可行的地震災害设防技术方案，降低类似灾害给社会带来的不幸概率。

环节一：圈梁、构造柱

肖从真所在的专家组在震区呆了两周时问。两周内，他们走遍了大部分值得一看的现场。这些现场并不在当时道路尚未抢通的汶川和北川，而是房屋虽然大面积倾毁，但仍存有一些未垮塌建筑，因而具有评估考察意义的地区，分别在德阳、绵阳、广元境内。

四川省建设厅按不同的震毁程度对整个震区进行了破坏级别划分，一共划出四个区，成都市属于地震破坏四类区，建筑基本上安然无恙。但是出成都向北，进入分布在破坏三类区和二类区的都江堰、什邡、绵竹、江油、青川等地，震毁程度则基本相当，房屋损毁严重。

民房和校舍的损毁是诸多建筑物中较为突出的两类。民房、特别是农村的房屋，沿袭了中国传统民居自搭自建的惯例，没有经过系统的设计与规划，以致在地震中成片倒塌。肖从真说，依照国际建筑业界通行的说法，这种建筑物是非工程化的，抗震性能必定很差。

举一个有反差的例子。据肖从真说，四川省建设厅一位曾在德阳市蹲点的副厅长，在当地损毁严重的农村房舍中，发现有一座房屋出人意料没有垮塌，与这座房屋紧挨着的相邻房屋也幸免于难，向屋主讨原因，得到的回答是：我就花了800块钱找人设计了一下。

设计如此重要，是因为它需要遵循一个系统的规范，特别是抗震规范。而在抗震规范中，建筑物的圈梁和构造柱是必须设置的两类抗震结构要件。令肖从真痛心的是，就是这两类必备要件，在他考察过的一些房屋中，根本没有设置。

圈梁和构造柱技术是在唐山地震之后得到的建筑抗震实用经验之一，它们通常是用混凝土浇注相应数量的钢筋而成。通俗而言，圈梁类似于腰带，具有捆束作用，它应该分布在每个楼层；而构造柱则类似于支架，具有支撑和拉接功能，它应该依据工程规范需要分布在房屋角部和纵横墙交界处。这二者的作用是加强建筑物的刚度、稳定性和整体性，使之不会在外力侵袭下轻易散架。

在1976年唐山地震的废墟中，所发现的一些没有倒塌的房屋，基本上都修筑了圈梁和构造柱。这一经验后来被写入建筑物抗震规范之内加以推广。迄今为止，该规范版本虽几经修订，这一项却始终未变。

环节二：抗震缝、混凝土

作为房建专家，北京交通大学土木建筑工程学院的周长东副教授这一次也被派人四川，他所在的队伍利用一周时间走访了成都铁路局辖下100多处房屋建筑工程，并对沿途的民用房屋也进行相应考察和分析。令周长东感慨的是，假如那些房子都设置了圈梁和构造柱这两类要件，那么在这次地震中，几乎可以肯定，很多房屋都能确保不倒。因为没有，所以必倒无疑；因为必倒无疑，所以伤亡惨重。

在现场考察的时候，周长东还发现，一些房屋不仅没有设置圈梁和构造柱，连国家规范中的抗震缝设置也被忽略。对于一些相邻建筑，规范一般都要求二者之间设置相应宽度的抗震缝。这种缝隙的设置随着建筑物高度的不同而有所不同，目的是要避免地震来临时两座相邻建筑由于挨得过紧而相互碰撞倒塌。但周长东的所见表明，他们没有严格遵守这一规范，一些建筑根本不留缝隙，有一些建筑虽然留有缝隙，但不够标准，要么宽度不够，要么就被实物填充。地震发生后，一些建筑因为相互碰撞而损毁。

周长东说，这都是些细部问题、小问题，但不容忽视，否则就是致命的。

除了民用房屋，校舍的设计也存在不够合理的一面。在什邡县的红白镇，周长东见到了一座呈L字型设计的校舍，L型的一侧已经倾覆。他说，校舍的设计整体性不好，这是倒塌的一个原因。

据他介绍，当前的外廊式校舍设计大都是两道纵面墙、两排柱，大开间，走廊外挑式，这种悬壁式的走廊设计不利于建筑物的整体稳定，刚度小，支撑少。他认为，如果在两面纵墙、两排柱之外，外廊外侧也能设置一排柱子，房屋的稳定性就要好很多。“可以想象，一排柱子被破坏掉，还有两排，仍能支持住房子。如果是两排柱，只要一排出问题，整座房屋必倒无疑”。

按照抗震规范，学校的校舍比之于普通房屋，设防烈度需要提高一度，按乙类建筑标准设防，但是两排柱的悬挑设计，在大地震产生的高烈度中一定会出问题，“三排柱和四排柱之间没有质的差别，但两排柱和三排柱是有差别的”。

肖从真说，从专业角度来看，校舍设计就是一个抗震不利的结构，横墙间距大，纵墙开洞多，任何人去设计可能都会得出同一种平面布局，这是由于功能需要使然，就需要采取结构加强措施。

施工质量也是一个问题。周长东的同事杨庆山看到，震区内很多居民习惯使用脆性较大的材料筑屋，这加剧了地震的摧毁效力。而且混凝土的质量令人堪忧，主要问题是级配不合理。混凝土一般由砂子、水泥和石子组成，如何配置均有一定之规，特别是石子，不能大小不均，水泥、砂子、石子之间的比例要匀称、合适。而在震区内，石子的粒径大小差别很大，砂浆难以将之裹粘住。

肖从真看到的普遍情况则是，筑屋用的混凝土里充满自河里捞出来的鹅卵石，未经破碎，表面光滑，级配不好，难以填满缝隙。

而大量房屋倾倒之后遗留下无计其数的混凝土残迹，依据以往处置经验，要么只能充当工地填料，要么干脆被送入垃圾场，将耗费许多精力和资源。经过专门分捡、剔除或粉碎，混凝土完全可以实现再利用，用于地基加固、道路工程垫层、室内地坪及地坪垫层、非承重混凝土空心砌块、混凝土空心隔墙板或蒸压粉煤灰砖等。在美国和新加坡，类似的再利用率已超过60％，震区重建时，也值得尝试。

环节三：经济制约下的技术手段

对于西部的偏远县、乡以至农村而言，由于整体社会收入水平偏低，且缺乏必要的建设监管制度，客观的经济基础对人们产生主观限制，他们只能走上少花钱、凑合着办事的路子。地震之后，以遭灾程度各异为表征的城乡差距于是随之显现。

自震区一路走出来，北京交通大学土木建筑工程学院副院长杨庆山说，灾害景象中，可以看到地区差异、贫富差距的影子，房屋“好的很好，差的很差”，有的完好无损，有的则倒得不成样子。

6月4日访问归国，杨庆山旋即随团奔赴震区。他们以成都为大本营，铺开三条考察线路，分别是都江堰一条、汉旺一条、红白一条。这位知名结构专家说，灾难的出现，有一些虽然是技术问题，但背后实是经济因素所致。比如学校校舍倒塌，因为没有足够的资金，但计划要盖足够多的房，设计人员只能想办法节省。控制造价，压缩成本，质量就很难保证。

他的同事周长东也说，四川地区的经济状况毕竟不如沿海城市，因为穷，抗震设防等级并不高，有的是6度，有的是7度。抗震设防烈度低，砖混结构房屋所要求的构造柱和圈梁的设置就少，而砖、沙和石材往往就地取材，造价相对便宜；如果要提高设防烈度，则钢筋和混凝土的用量增多，成本提高，“对贫困家庭来说，增加一两千块钱也不是个小数目”。

其他专家也有类似感受。在震区呆了两周的肖从真，有一次走到龙门山镇探访。那个镇位于因这次地震而著名的龙门山地震断裂带上，其中有一个叫宝山村的村子，自称要建设“西部第一村”，据说固定资产达到16亿元。有了钱后房子盖得漂亮、结实，地震后老房子倒掉了，新房子却还在。

“经济实力提高了，才可能按规范去投入。”肖从真说，至于技术问题，都是有办法解决的。

在他眼里，有那么一批被“精打细算”建出来的房子。建设资金要么可以保守地建一层，要么可以冒险地建两层，建一层不易倒，建二层易倒。可是，但凡人都有侥幸心态，总觉得地震概率不高，于是建了两层，又不按照规范操作，结果招来灭顶之灾。

在绵阳现场，肖从真看到，有一座房子整体结构都不算坏，唯独楼上的一座塔楼快要倒塌，检查之后发现，下半截都挺好，就是塔楼里省了4根3米长的柱子，这就节省下多少钱了呢——大概5000元左右，“这就要倒了，倒了就要死人。这样省真是可悲。”他说，他们这一次在震区现场深切感受到，哪怕墙上有手指头那么粗的一根钢筋，有时候那就是救命用的，“就省了这么一根钢筋，一条人命就只值这么一根钢筋?”

然而，固有的社会经济问题的解决，从来不是挥手即去的易事。缺少资金，这几乎是过去多年间震区群众筑屋安居的一个限制条件。问题是，在经济实力不够的时候，少花钱是否就意味着不能盖出有质量的、牢靠的房子?

工程专家给出了部分答案。目前在国外较广泛采用的一种隔震技术，是在楼房的基座中垫上一层橡胶垫，当地震来临，这层橡胶垫可以将强烈的地震波过滤，从而大大削减大地撕裂时对于建筑物造成的威胁。这种技术现时在国内只被小范围采用，主要用于多层建筑。中国建筑科学研究院曾有技术人员向一些项目做过推广。肖从真说，据他们测算，因为采用了这项技术，在北京一座六层高的楼房造价可能会增加100元/m²。

在这一次地震中，甘、陕两地存在一些采用了隔震技术的房子，前往勘察过的专家告诉记者，那些房子没有摇动，也没有毁坏。

此外，北京交通大学土木建筑学院的一位老师也发现，有一种“密肋结构”的房屋，可以最大限度地降低地震对于房屋的损害。这种结构主要是对柱子进行技术处理，增加柱子在墙体之间的分布密度，柱子用钢筋、混凝土浇筑，柱体细小但分布缜密。据说，较之目前房屋结构中那种粗而疏的柱子布局，这种结构的抗震性能好，投入资金少，而且还可以将许多工业废料循环利用到墙体上，比较环保。

在建筑技术改进的同时，能否给予贫困地区群众相应的筑屋补贴也值得考虑。进入震区的工程技术专家们对此也交换过意见。杨庆山认为，不能只是给钱，首要问题是提供技术支持，如果只是一味给钱，在缺少技术指导的时候，人们还是会走老路，可能会拿去买猪仔，仍旧按原来经验建房，问题不会得到解决。

“需要指导他们提高抗震能力”，杨庆山说，建造房屋的时候，建房主体可以将自己的大致想法报告给地方规划院、建设局的技术人员，寻求技术帮助，当房屋的设计符合标准并被审查通过后，接下来再谈政府补贴的问题。

周长东则提议，既然人们通常不了解建筑科学，政府完全可以考虑设计一套建筑结构图集，让需要建房的人免费拿去参考，以保证质量。“单独设计要花钱，他也没有这个意识。政府出图集，让他参照着建就行了”。

环节四：设计规范与施工进度

正规设计、正规施工，尽管并不能消除所有建筑质量隐患，但一直强调这一点的工程专家们表示，这会减低悲剧的范围和程度。

建筑工程在这些专家眼里是被作为“千年大计”看待的，虽然地震本身不足以直接对人的生命和财产构成危害，但是不牢靠的建筑工程却可以。因此，在建造过程中，尽量保守、谨慎、细致，就变得非常必要。

在被划入地震破坏一类区的映秀镇，肖从真看到一座倒塌的中学，那座楼的底层已经全部被摧毁，基座失陷，二层以上楼体整个斜斜地插在那里，没有全部倒下去。他用照相机将这个场景摄取下来，“很不幸，这里边死了人”。

雖然这次地震远远超过了当地的设防烈度，致使许多可能质量并不算坏的房屋无法保存下来，但他认为，从学校的倒塌现场来看，建筑是合格的。当地建筑物抗震最高设防烈度是7度，但这次地震带来的烈度达到11度。地震发生时，除了底层受力倒塌，房屋整体完好，说明这座建筑设计、施工还是比较成功的——它至少能够确保二层以上多数人的生命安全。

他认为，要想保证所有建筑都能如此坚固和幸运，需要合理确定一个地区可能遭受的地震烈度，“这是工程设计的依据”。

一场地震将建筑物的美丽外衣尽数揭去，问题逐一暴露出来。在都江堰，周长东遇到一座尚未交付使用的商住混合楼，这座底

框结构楼的底层功能是临街商铺，只有几根“鸡腿”式的柱子支撑，没有墙。地震之后，柱子碎裂，钢筋裸露出来，有一些已经断裂。但是房子没有倒掉。

周长东说，可以看出，施工质量还是可以的，否则底层可能会被抹平。但他对于该座建筑的设计不够满意，认为仅依靠底层几根柱子支撑整个建筑体是不够的，在柱子之间要适当增加几堵抗震墙，或者将底层柱子的截面适当加大，以便增强底层建筑的抗震刚度。

在另一处现场，周长东看到，一座连体建筑的一半已经倒掉，几块预制屋板挂在因为设置了圈梁而没有倒塌的另一半建筑上。此次地震因为预制板垮塌致使多人丧生，这种在唐山大地震中已使很多人毙命的结构形式，还没有退出建筑市场，目前仍在偏远农村和城镇被运用，但其整体性远不如现浇楼板的整体性好，即使过大的地震烈度令现浇楼板开裂，那也不至于一击即溃。周长东说，在地震高发区，应该尽量少用或不用预制板。

从工程专家们实地勘测搜集到的信息来看，震区内一些从前的设计和施工看上去趋于保守的建筑，在此次地震中经受住考验，没有倒塌。这些建筑提高了设防等级，或者进行了相应的加固技术处理。最重要的是，他们都还算比较规范。

对于中国这样一个频度高、强度大、震源浅、分布广的多地震国家而言，人们几乎没有办法躲开地震灾害。因此，重建工作需要避免重蹈上述诸多覆辙。

当然，建筑结构安全的根本还在于选址。北京科技大学防灾减灾学科博士生导师、土木工程系副主任宋波说，此次震害中倒塌的房屋与选址不够科学也有关系。

应甘肃省政府和该省土木工程科学研究院的邀请，宋波于明末前往甘肃勘察灾情。当他们走到与四川接壤的陇南市武都区，放眼望去四周全是山。在这种恶劣环境中，很多人只好在山坡上、甚至泥石流潜发地域盖房子。不只是民居，当地气象局连同一些校舍也建在地势陡峭的一座孤山包上，被地震袭击得一塌糊涂。

宋波说，选址的时候，没有考虑到孤岛附近可能发生的地震波传播放大与叠加效应。在那种陡峭山包上，场地效应会严重影响建筑结构安全。

由于震区的地理环境限制，没有更好的场所可以筑屋。宋波说，选址时需要参考相应的地质资料。重要的是一定要避开地震断层，新旧河道地带也要避开，水边的泥土是沉积的，容易松动。在他看来，因地治宜的规划和建设十分必要。

操之过急也是建筑大忌。宋波希望震区重建之时不要出现这种情况，否则会埋下隐患。他提醒道，目前震区是对口援建，援建方难免会受邀功心态影响而相互攀比，赶进度、抢时间不能有违建筑规律。

宋波曾于1991年赴日本做访问研究，在那个地震高发的国度里生活了12年，亲历了1995年的阪神地震及恢复重建的全过程，这个城市震后重建用八九年时间，不急不徐，一切都按部就班。

建设进度快，效果未必就好。而在眼下，一味讲求速度的建设比比皆是，早前国内一些建筑就曾抢出“三天一层”的建设进度，风头出尽，殊不知背后埋下何种隐患。在建筑工程学界，说起来这是一件表露无知之事。周长东介绍，混凝土浇注之后，会有一个自然硬化上升的过程，为了贪求进度，一些工程会使用早墙剂等人工辅助手段，可能使需要7天的自然拆膜时间大大缩短，问题却可能由此积攒。

“大口号和大原则是需要的，但一定要脚踏实地干事儿”，宋波说，良好的设计企业和良好的施工企业需要协调一致，不能相互扯皮。验收环节也非常重要，在國外，每完成一道工序，验收时都要实地一一摄取细部影像，存入档案，以备非常。可在国内，有一些建筑现今可能连图纸都找不到。

这位防灾减灾专家告诫道，“所有环节都要做好，不能凑合。”

目前震区是对口援建，援建方难免会受邀功心态影响而相互攀比，赶进度、抢时间不能有违建筑规律。