老楼穿铠甲

|演讲者|刘  华

|推荐单位|北京土木建筑学会

我是一名结构工程师，说起结构工程师，我想大家应该不是很陌生，我们为每座建筑设计支撑它站立的骨骼，这个城市的背后，也有我们结构工程师的一份努力。

我猜当大家看到图1时，都会看向这里的高楼大厦，这是城市的地标，代表了工程技术的最高水平，也是每个结构工程师梦寐以求的挑战和舞台。然而，当我和我的团队看到这里时，总会习惯性地向角落看去。在这里，你会发现许许多多老旧破小的房屋，他们建设标准不高，设备设施落后，功能配套不全，与身后繁华的都市相比显得格格不入。而作为结构工程师，我除了觉得这些老旧住宅有些不好看之外，还有一点让我格外的担忧——这些老旧住宅抗震能力严重不足，很有可能抵擋不住一次地震的袭击。所以在我眼里，它们可以说是危在旦夕。

这样一幕幕可怕的场景，很有可能在我们的首都北京上演。我这么说并不是危言耸听，清华大学的陆新征教授曾经做过一次有趣的实验，他在计算机中模拟了一场6.5级地震袭击清华园，实验的结果是清华园中那些比较新的建筑基本完好，而那些老旧的、没有做抗震设防的建筑，在地震中严重损坏，其中，16%发生了倒塌，这是一个非常高的比例，尤其是对于人口密度如此高的北京。

根据北京市住建委的统计，北京市现存老旧住宅3000万m2，其中，居住着超过200万居民。假如一场6级地震袭击北京，我们侥幸一些，在陆教授16%的倒塌率上打个折扣，就按10%考虑，也会有20万人因为老旧住宅的倒塌而受伤，甚至死亡。这是一场6级地震，在如今全球进入地震活跃期的背景下，区区一场6级地震并不会让人感到很意外，而20万人的伤亡是我们无论如何也不能接受的代价。

有人会问，老旧住宅是偷工减料的豆腐渣工程吗？为什么这么脆弱？其实并不是这样。

我们一起来看一下图2，可以看到 ，1974年我国发布了第一版抗震规范，而在此之前建成的房屋是不考虑抗震设防的，因此，抗震能力比较低。而随着这些年来数版规范的发布和执行，我国建筑的抗震能力和要求也在不断提高，到现在已经达到了一个比较高的水平。这一切都是建立在我们对地震这种自然现象不断深入的理解和研究的基础上的。

然而，有时候大自然的奥秘并不是那么容易揭示。我们看到，每次大地震发生后倒了很多房子、死了很多人，但马上我们就会有新的规范发布，同时，对房屋抗震的要求也会大幅度提高，这是因为地震给我们带来了灾难的同时也给了我们启示。我们对地震的认识和理解是这样一个循序渐进的过程，但我国城市化的进程却是爆炸式的增长，这二者之间的矛盾，才是造成老旧住宅问题的根本原因。

作为结构工程师，我认为我们不仅要着眼于未来，去挑战高楼大厦，也是时候回首过去，用我们的智慧和力量去解决过去遗留的问题。其实，结构工程师最根本、最朴素、最迫切的追求早在唐代杜甫就告诉过我们——“安得广厦千万间”。

对于老旧住宅的问题，我们结构工程师在行动。首先，我们想到了拆旧建新，但是，由于政策、市场种种的原因，造成这条路不可持续，也走不下去。于是，我们想到了加固改造，传统的改造加固一般来说无非是让将建筑的柱更大、墙更厚，将老旧住宅从原来弱不禁风的样子加固成虎背熊腰的城堡。这样抗震能力确实有提升，但同时也带来了许多问题：第一，想让建筑自身变得更强的同时，必然会破坏原来的装修，这就带来了各种赔偿、补偿的问题，造成综合成本较高;第二，传统加固都伴随着现场混凝土浇筑、砂浆喷射等高污染、高噪音的工序，对居民的生活环境会造成很大的影响;最后也是最难的一点，传统加固需要居民搬迁，工人入户施工，这一点很难和居民去协调，更别说加固完成后柱变大了、墙变厚了，老旧住宅本来就不富裕的使用面积进一步被压缩，居民很难接受，导致加固工作很难推进。

所以，我和我团队不得不想出一个更好的办法，那就是装配式外套加固，我们形象地称它为老楼“穿铠甲”。肉眼凡胎的人类穿上了高科技的战甲，变成了无所不能的钢铁侠，我们也想让脆弱的老旧住宅穿上我们设计的铠甲，变成无坚不摧的堡垒。

我们来看看老旧住宅是怎么变身的。可以看到，这一身铠甲是由一个个单元组装拼接而成的，就像搭积木一样，给老旧住宅穿上一身外骨骼铠甲。看起来很简单，但这背后我们做了很多研究工作。首先，我们在计算机中模拟了老旧住宅在地震下的反应。可以看到，未加固的老旧住宅，在地震中破坏严重，最后的结果就是屋倒人亡;而经过外套加固后的老旧住宅，只受了轻微的损坏，在地震中依然坚挺。

为了更真实地模拟地震作用，我们按照当年的标准重建了一栋5层的老旧住宅，并把它放在振动台上，模拟真实的地震作用。值得注意的是，我们重建的是一栋足尺的老旧住宅，也就是说，它和我们住的房屋是一样大的，是真的可以用来住的，得到的结果也是更接近真实状况的。

通过试验我们发现，未加固的老旧住宅在地震中破坏比较严重，墙体产生了大量的裂缝，接近倒塌;而经过外套加固的房屋，只是在底部产生了一些细微的裂缝，修修补补又是一条好汉。有了理论支撑和试验验证， 我们心中也更有了底气。我们在实际工程中也进行了实践，左边是加固前的样子，典型的老旧破小;右边是加固后的样子，不知道的人以为是新开的楼盘。

整个外套加固大致可以分为4个步骤，而这整个过程只需要3个月的时间，3个月就可以将危房变新房，将加固施工对居民的影响降到了最低。这是外套加固前后户型的对比，可以看到，加固后，每户基本都多了一个阳台，经过测算，每户增加的面积大概在12m2左右。同样是加固，外套加固的面积不减反增，居民表示很高兴、很欢迎，有了老百姓的支持，我们的工作才能更好地推进。

此外，外套加固全程户外施工，居民无须搬迁，不伤装修。同时，我们还提供外墙刷新服务，让老旧住宅变得更美观，同时，也更保暖。我们也会根据需要，对老旧住宅的管线进行更新，进一步提高老旧住宅的功能品质。

经过对比，我们可以发现，外套加固无论在建设周期、居住条件还是综合成本方面都占有很大的优势。这项技术获得了多项国家发明专利，同时，也得到了政府的肯定，外套加固技术已经列入了两本北京市的地方标准中。

近年来，我们已经完成了30栋住宅的外套加固工作，加固面积约8万m2，得到的反馈是居民很开心、政府很放心。未来，我们想把北京的先进经验向全国推广。根据国家住建部的统计，全国老旧住宅的存量约46亿m2，这么大的量，对于国家、对于我们来说，是个巨大的挑战，但同时，也是一个千载难逢的机遇，因为我们要做的事情是保障46亿m2老旧住房的安全，提升上亿人的居住品质，撬动的是万亿级的市场。

这项事业背后蕴含的社会和经济效益是巨大的，它是习总书记提出的九大工程之一的“地震易发区房屋设施加固工程”的重要环节。宏观上，在当前增量有限的背景下，这项事业可以有效促进存量的保护和更新，让更多的资本进入存量发展的市场里，拉动消费，稳定经济，是利国利民的好事情、大事情。此外，我们也在思考将一些新技术、新需求与我们的外套加固结合起来，比如，增车位、装电梯、飞线入地，等等，让更多的人可以分享到科技进步所带来的的便利。

最后，请允许我用一句诗与在座的各位以及我所有的结构工程师同行们共勉，“大庇天下寒士俱欢颜，风雨不动安如山”。