关于学校、医院地震作用提高一度要求的探讨

黄世敏

目前，我国的抗震设防分四类：标准设防类、适设防类、特殊设防类、重点设防类。其中，特殊设防类，是针对特殊建筑，例如核电站这种灾难后果极其严重的建筑，要进行专门的设防；重点设防类，是指地震时使用功能不能中断或需要尽快恢复的与生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果的建筑，在标准设防类的基础上，采取提高一度的抗震措施，这个抗震措施既包括地震作用效用的调整系数，还包括抗震构造措施的调整。建筑设计、建筑物的抗震安全、建筑的抗震设计标准相互配套使用，目前主要采用《建筑抗震设计规范》《抗震设防分类标准》。《抗震设防分类标准》明确规定，对于学校、医院、重大交通枢纽等建筑，要按照重点设防类进行设防。

我们注意到，相关部门的一些文件要求学校、医院设计时地震作用提高一度计算，这给很多设计单位、设计人员造成了困惑，原来我们的重点设防是不是不足够，为什么在這个基础上还要再提高一度？

世界上所有国家的建筑设计，没有直接提高地震作用的先例，都是通过建筑物的安全系数、重要性系数，对地震效应如弯力、剪力等地震作用效应进行调整。理论上在同一地区建造的建筑物，遭遇的地震作用相同，所以直接调整地震作用，从理论上来讲并不科学。

实际上，房屋建筑的抗震设防要求包括：抗震概念设计、抗震措施（包括抗震构造措施）、地震动参数、施工质量等，需要多方面共同协调保证，远不是简单的设计地震作用大小能保证的。工程界的共识是，对于建筑物的抗震安全性，通过灾害调查和总结形成的抗震概念设计包括抗震措施，远比数值计算要重要得多。之所以这样讲，还有一个原因，从我国和全世界的地震情况来看，基于不成熟的地震预报技术的基本烈度地震都存在非常大的不确定性，这是由地震的原理导致的，而且预计在短时间内不会取得突破性的进展。

正是基于这种基本烈度地震设防烈度的不确定性，我国的建筑抗震设计规范才提出“三水准，两阶段”的抗震设计方法，以设防烈度地震为基准，在超出设防烈度地震一定范围内，预估的罕遇地震作用下，建筑物不倒塌，这是“三水准”设定的基本原则。美国则采用中震折减的设计方法。2014年的“洛杉矶高规”明确提出多级水准设防要求，小震弹性设计，大震控制房屋建筑倒塌概率，可以理解为基于倒塌概率的房屋抗震设计方法。

我们发现一个问题，我们的设计人员，包括一些相关的技术人员，过于强调数值计算的精确性。雷诺曾经说：要求构件计算精准到小数两位，而外荷载的误差达到25%以上，这是非常愚昧和荒谬的。所谓的精确解也只能精确到地震力和荷载取值的精确值。目前来讲，已经统计出荷载的误差在25%以上，地震作用误差就更不用说了。我们再三强调基本烈度地震的不确定性，再精确的计算也只能精确到地震力和荷载取值的精确程度。

抗震措施是抗震设防的重要内容，在地震动参数区划图确定的地震动参数不准确的情况下，具有更为重要的防倒塌作用，国外如此，国内亦如此。在汶川地震、庐山地震后，我们做了一些统计，汶川地震以后，都江堰和汉旺两个城镇的房屋倒塌率统计结果表明，在地震作用下，严格按照抗震设计规范的抗震设防建筑物，倒塌的比例不超过1%。这里有两点需要强调：第一，汶川地震遭遇烈度比我们预估的罕遇地震高3-4度，也就是比预估的罕遇地震作用强十几倍、几十倍的情况下，仍然保持很低的倒塌率；第二，倒塌的房屋中，有相当比例的建筑存在设计和施工上的明显缺陷，同时还包括一些未经抗震设防的农民自建房。所以，我们的抗震设计规范，虽然讲“小震不坏、中震可修、大震不倒”，但是超大震的时候，只要采用合理的抗震措施，建筑物就会有足够的安全性，而不是一定要倒塌的。合理设计、正规施工、正常使用的建筑物在遭遇远超出预估的罕遇地震作用的情况下，建筑物的倒塌率也可以控制在非常低的范围内。

其实，我们重点设防类建筑不仅仅是针对学校和医院，也不是所有的学校和医院都是重点设防类，这是有区别的。在实际执行中，征求了教育部和卫生部的意见。二、三级医院及具有外科手术和急诊的乡镇医院列入重点设防，其他的医院不列入重点设防。之所以这样做是有充分考虑的，我们重点设防类和特殊设防类的设定，主要是从人的行为能力、建筑物的重要程度以及灾害后果三个方面考量、综合决定的。对于没有外科手术、没有急诊的乡镇卫生院，比如说中医医院、皮肤病医院、牙科诊所等，在地震灾害发生的时候，人是有完全行为能力人，而且灾害以后，它不能作为防灾、救灾的据点，也不能发挥应急救援的作用，所以这部分建筑没有必要作为重点设防类建筑。如果不加区分，将所有学校、医院提高标准，显然是不合适的，也是不必要的。分析表明，重点设防类建筑抗震设计中要求按提高一度采取抗震措施，其效果已高于单一提高地震加速度的效果。

抗震设计规范也好，所有的规范也好，都是底线标准，在最低标准的前提下，可以提高，但是不能降低，这是基本原则。但是，在缺乏充分依据的情况下，随意重复提高或者降低标准，是不科学的。

1966年，位于6度区不设防的邢台发生震中烈度10度的地震，倒塌房屋近120万间；1976年，位于6度区不设防的唐山发生震中烈度11度的大地震，倒塌房屋320万间；2008年，位于7度设防的汶川发生震中烈度10～11度的地震，倒塌房屋796.7万间，这一次次证实我国基本烈度地震有很大的不确定性。在此借用谢礼立院士的一句话作为结束语：“将不成熟的地震预报技术作为防震减灾的主要手段，必然使防震减灾工作缺乏坚实的基础。因此，减轻地震灾害的根本对策是提高各类建设工程的抗震能力。中外地震经验无不表明，土木工程方法必然是防震减灾最有效的方法。”endprint