建筑学对于中小学校舍抗震的重要性

郭偕行 雷振东 郁立强

摘要：汶川地震中中小学校舍震损严重，在校人员伤亡惨重。中小学校舍的安全问题引起的全社会的关注，中小学校舍的抗震能力涉及到多个方面，作为建筑学专业的设计人员，对保证建筑的使用安全有着不可推卸的责任。

关键词：中小学校舍、建筑学、抗震性能、人员安全

1研究背景

汶川地震中教学楼破坏最为严重，在震后成为了全社会关注的重点和焦点。汶川灾区约13779处学校在本次地震受损,总面积约2119 ×107㎡,其中严重破坏的校舍面积约占38% ，倒塌的校舍面积约占3.18%，震中地区60%的教学楼成了危房，需要拆除重建。在灾区倒塌的房屋面积4241万平方米中，教学楼倒塌的面积约占3.18%。倒塌教学楼所占比例数字相对都不算大，但却造成了相对不小的伤亡。由于地震发生在上课时间，在校师生死伤惨重。受伤的学生13768人，灾区共死亡学生4664人。

教学楼自身功能特点不利于抗震，没有经过正规设计，施工部合格等原因都存在其中。但是由于教学楼本身功能特点，本身就不利于抗震。根据《中小学校建筑设计规范》(GBJ99286)中的规定，小学普通教室每间不小于50平方米，中学普通教室每间不小于56平方米，专用教室要求更大。这种大开间、大采光窗的建筑型式,抗震墙面积少，不利于抗震,开间多在9m以上、进深在6m以上。属于横墙较少的砌体结构，接近抗震设计规范横墙最大间距的极限，此外中小学教室层高高，小学要求不低于3.1m，中学要求不低于3.4m，所以相对同样结构形式的住宅建筑来说，中小学教学楼的抗侧刚度小，冗余度低，抗震性能较差。这也是教学楼比其他的建筑倒塌严重一个原因。在以往的各次地震中，教学楼倒塌都是最为严重的。

2 影响中小学校舍抗震性能的各方面因素分析

本文所述中小学校舍的抗震性能主要为在地震中校舍对人员生命安全保障的能力，并非仅仅针对于建筑物的结构抗震性能。这涉及到中小学校舍建设的整个过程，包括项目的立项、设计、勘查、招(议)标、施工监督、竣工验收等各个环节，如下图（1）所示。

图1 影响校舍抗震性能的各个因素

1）社会经济对中小学校舍抗震性能的影响。

建筑的建造并不是一个简单的技术问题，它反映了一个国家的整体经济发展水平，尤其是中小学教学楼这种大量性建筑。建筑的建筑结构，构造，建筑质量，建造组织形式等都受社会经济条件所限。在欧美等发达国家，一般采用木结构或钢结构的抗震性能良好的建筑结构形式，而框架结构如今很少被使用。再者，在日本美国等发达国家，抗震隔震建筑已经大量被使用，且效果良好。而在我国大部分地区还是以砖混结构为主建造教学楼，而且有些教学楼的构造柱，圈梁还严重不足。砖混结构的造价要比钢结构低的多，这一国情是由我国社会经济发展条件决定的。

2）地区抗震标准对中小学校舍抗震性能的影响。

这次汶川地震之所以破坏严重，除去地震超强这一外在客观原因，抗震等级设定不够应该排在首位。此次发生地震的四川汶川等地，房屋抗震设防的标准是7度。房屋设防标准与地震等级不同，7度与震级相对应该是5级左右地震。新修订的汶川地震是8级，烈度达到11度，远远超出了房屋设防的标准。当把抗震等级由6级提到7级，建筑造价增加5%-10%，当把抗震等级由7级提到8级，建筑造价增加10%-25%，当把抗震等级由8级提到9级，建筑造价增加20%-40%。这些从事建筑设计的人员都比较清楚，如果一个城市的建筑的抗震等级增加一度，将会是一笔相当惊人的资金，这一问题会直接影响国家对每个地区的建筑抗震等级的设定。抗震标准的设定与社会经济的发展密切相关。

3）建设参与人员的抗震意识和职业道德

除了经济的影响外，还有就是参与建设人员的抗震意识和社会道德对校舍的抗震能力有重要的影响，这包括主管单位，施工单位，设计单位和使用者。这些软件方面内容情况在我国更是不为乐观，除了如唐山，邢台等这些遭受过严重地震损害的地区外，其他地区的抗震设计或管理，规划都十分稀少或者是没有，在这次大地震中，反映出许多因为人们抗震意识薄弱和抗震管理不足而造成的震损，其中最为突出的因为肆意的对建筑进行加建改建而造成建筑主体破坏，从而导致的建筑倒塌。建筑的使用者无论从什么角度考虑，都不应该在没有在建筑设计人员允许的情况下改动建筑，这一问题反映了使用者或管理者对抗震安全的不重视。

在汶川地震中因为施工而倒塌的教学楼最多，施工过程中偷工减料，施工质量不合格是一个固疾，在以往的建筑倒塌的案例中随处可见，细节虽然不同，但是整体过程都类似，感觉都是历史的重演。其中反映出建造参与人员的抗震意識和职业道德薄弱。

3建筑师的责任和建筑学对于校舍抗震安全的重要性

1）建筑师的责任和职业道德

建筑师在建筑设计的过程中往往更注重方案的造型、功能等方面，很少有人从建筑的抗震方面考虑方案。本人在之前也是如此，但是，汶川地震中中小学大面积破坏，人员损失惨重，沉痛的现实让我陷入困惑，到底什么是好的建筑。

“坚固、实用、美观”——维特鲁威

由于时代的进步，我们渐渐的忽视了“坚固”对于建筑的重要性。日新月异的生活变化带动了建筑设计的变化 ，作为建筑师的我们更注重建筑的外观是不是足够新颖和建筑的功能是否能够满足人们的使用需要，极少关注建筑是否坚固。汶川地震的中中小学教学楼的大面积震损现实引起了国人的关注，虽然其中有各种原因，但是我们作为建筑师应该怎样面对这一问题。那些倒塌校舍的设计者们现在可能会反思，如果当时把4层设计成2层，换一种平面布局，它可能就不会倒塌。如果在建筑的局部设计中注意下建筑的安全问题，就可能不会引起人员伤亡等等。作为一个建筑师，尽可能保证建筑的坚固和使用者的安全是不可推卸的责任和职业道德。

2）建筑要是在初布方案阶段就能够进行很好的抗震设计，能够避免各种不利于抗震建筑的平面，立面的设计，能有效的提高建筑的抗震性能。

近年，建筑界提出了“抗震概念设计”的理念。“抗震概念设计”是着重以建筑的抗震性能为重点的设计理念，从一开始的建筑方案设计阶段就考虑建筑的抗震能力，着重打造坚固持久的建筑。这需要建筑设计各个专业在设计阶段紧密配合，尤其是建筑师与结构师之间的交流合作。这要求建筑师在建筑的方案设计阶段就要对建筑的抗震能力有足够的重视，例如：（1）建筑形体简洁化。建筑物的形体要尽量简洁化，建筑物形体的不规则、平面上凹凸变化、立面上高低不平等均对抗震不利。（2）结构力求对称。非对称结构在水平地震力的作用下，会发生扭转，造成严重破坏，所以整个建筑或其独立单元应该力求结构上下对称，质心与重心重合或偏离较少。这些是结构师所不能掌控的，要求建筑师在建筑方案设计阶段就对建筑抗震能力充分考虑。这样不仅可以大幅加强建筑的安全性，还可以减少建筑的施工造价。

4 结语

汶川大地震中，大面积的校舍被毁，在校师生死亡数据惊人。学校废墟的旁边孩子的父母在哭泣。聚源中学1000多名师生被埋，北川中学1000多名师生被埋，进驻市锦竹市800多名师生被埋……。诚然，校舍的倒塌存在各方面的原因，但是作为一名有职业道德的建筑师都会从认真的审视这个问题。为谁设计，需要什么样的设计和如何设计，家园山崩地裂、城乡建筑倒塌、人们生离死别的场面，特别是看到中小学校校舍被“震碎”，无数稚嫩的生命还没有生长到成熟的阶段即瞬间消逝，而我们该做什么，做了什么。那些倒塌学校的设计师会不会后悔自己的作品。为谁而设计，需要什么样的设计。如此惨重的师生伤亡向我们质问，他们到底需要什么样的设计。维特鲁威在《建筑十书》中提出建筑必须满足三个要求：坚固、实用、美观。这是在我们开始学习建筑学的时候就知道的知识。但是岁月流逝，它已经被我们遗忘了。建筑的安全性永远是排在首位的，保证设计的安全是我们建筑师的基本的责任。

参考文献

[1] 林煌斌,曾琦芳. 中小学教学楼的特点及地震灾害控制[J ] . 南方建筑,2006 (12)

[2] GBJ99286 , 中小学校建筑设计规范[ S] . 北京:中国计划出版社, 1986.

【作者简介】 姓名郭偕行（1983年12月25日），性别:男，学历:硕士，籍贯：内蒙古包头市，现工作或学习单位：西安建筑科技大学，研究方向：建筑设计及其理论。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。