怎樣造房子才不怕地震？

結構磚家

本人出身於結構專業，三個學位中兩個叫建築結構，從事這個行業快三十年了。不算專家，算專業人士吧，叫結構磚家也行，我喜歡磚。

汶川大地震，千萬座建築倒塌，特別是滿載師生的教學樓整體坍塌，作為結構工程師，心情萬分沉重。我是懂行的。但畢竟不是每個人都是學結構的，在此國難之日，除了捐款，覺得還有必要做點自己能做的事情，聊幾句科學普及的話。

怎麼樣才能造出不怕地震的房子？

也許有人說，專業上應該叫抗震設計吧？其實設計雖然極為重要，但只是其中一個環節，況且抗震的抗字也不準確。和大自然一味抵抗的思路是錯誤的，應該和自然討價還價，和睦相處。所以要採用耐震這類詞語。我們的設計原則是“小震不壞，大震不倒”。就是說在汶川唐山這麼大的地震下，建築物不倒塌或者坍塌，讓人可以不死少傷，把傷亡率降到最低。無限抗震的房子在經濟上是不存在的。

第一，選址。這次的山體滑坡的照片大家都看到了，地址錯誤是致命的。即使建築物再完整，也可能被整體掩埋，或被外物撞擊毀壞，或者整體滑入泯江。這只是從結構上考慮，而選址牽涉交通政治經濟各個層面，此不多述。

第二，結構形式。剛才讀到一篇文章，建議中國淘汰磚混結構。也許作者是學建築學的，不是學建築結構的，說得有點偏差。中國的磚混結構主要用在多層，一般是六七層以下的建築，大量的是住宅。而稍大跨度，低高層，中高層等，採用的是框架。再往上的高層，超高層就採用框筒，剪力牆，筒中筒等其他結構形式。至於淘汰，可以欣慰地告訴各位，隨着經濟和科技的發展，中國近年來已經逐步禁止使用預製板建築，特別是那種在汶川廢墟中看到的空心板。比如四川省建設廳2003年頒布的“政策文件：關於在民用建築中禁止使用預製混凝土板的通知” ：

http://www.sccin.com.cn/GOAF/PolicyInfo.aspx?ID=360

遺憾的是，對於全中國已建的大量預製板建築，我們要花幾十甚至上百年來淘汰重建。中國的經濟還沒有發展得那麼快。個人覺得，磚混作為一種結構形式，不可能，也沒有必要淘汰。隨着圈梁構造柱的增多完善，百分之百的磚結構已經逐步不存在，和框架結構的界限越來越模糊。（術語，這裡磚結構指靠磚牆承重）。當然，美國的獨立住宅大都是木結構，外面的磚牆或者文化石只是圍護和建築要求，不承重。

第三，基礎。建築物基礎的設計和施工是極難控制也是極其重要的。不均勻的沉降導致整個建築失穩，加劇了地震損失。不要忘記建築物是造在地上的，而地震就是大地的水平垂直等綜合變形移動。

第四，上部結構。學結構的都知道，抗震有個“強柱弱梁，強節點弱構件” 的諺語。解釋一下：中國用不起大量的木材甚至鋼材，鋼筋混凝土還是主導。而混凝土抗壓不抗拉，鋼材就起着抗拉的角色。地震來時，有橫波縱波兩種基本波動。橫波導致大地上下振動，對建築物並不可怕，因為中國的柱子的抗壓幾乎不是設計控制。（上下振動對構築物，橋梁等則可能有同等危害。）而可怕的是縱向波，也叫疏密波，導致建築物橫向振動，這次汶川地震的房屋橫向振動變形以米計算！（振動，不是震動）。柱子的強度和側向剛度受到致命的摧殘。而梁的跨度相對於建築物高度一般較小，又幾乎是受彎構件，必須比相應的柱子要弱些。一些不學結構的抱怨廢墟中的梁太細小，我看了覺得不見得是壞事。

也許講得太深了，簡單地說，梁斷了，死半個房間的人，柱斷了，死一樓的人。我曾經做了一個1米6高的28層樓模型作為我的論文，放在地震台上晃動。結果最下面兩層完全粉碎性坍塌，柱子全部破壞，然後導致整棟28層樓倒塌。這種破壞在台灣921大地震和這次汶川地震中都得到了證實。所以很多高樓的人地震時往下跑，結果壓死在底樓，而留在樓上的反而只是受傷。

至於“強節點弱構件” 則容易理解一些。學過焊接的知道，破鏡重圓，怎麼也沒有原來的結實。梁和柱，柱和板的連接總是最薄弱部位。如果節點破壞，真箇建築就是一堆積木。當然，節點是人工連接的，這也是為什麼中國開始淘汰預製建築。而不作抗震設計的地方如新加坡，仍然大量採用預製建築。

第五，施工質量。混凝土的標號，鋼筋的正確等級，數量，位置，施工方法與過程的正確。這個屬於監理和建築商的良心。不多述。

第六，裝潢。過渡的裝潢導致原來結構的削弱，或者掛裝物本省的不穩固，不經結構工程師的簽字的裝潢，都是地震中的殺手。

第七，抗震思路。一個基本原理就是耗能。讓房子能夠變形、移動，能多晃一會兒，彎彎扁擔，但是不倒。你看一下路過的汽車，在坑坑窪窪的路上，輪子上下直顛，但車裡人不覺得什麼，因為用了減震系統。如果你愛運動，你見過一個摩托車手或者滑雪者從高速狀態跌下來，那種翻滾十幾圈的可能還活着，而一跌到位的十有九死。抗震設計，要求構件有耗能措施，比如牆板中不怎麼受力的部位要故意做薄，地震一來牆碎了，但房子不倒。

中國以前的木結構房屋是很抗震的，地震來時，大地移動，但木柱子是架在地面的石板上的，地動房不動。而且木結構本身也允許更多的各向變形。後來農村富裕了，開始大量用磚頭做樓房，也就是上面說的磚混結構，這種抗震優勢一下子沒有了。缺少專業教育的當代國人還繼續在把數千年的舊房子形式拋棄，連同很多很多千年的智慧都掃進了歷史的垃圾堆，很可惜，很可惜。

美國加州的伯克利大學採用了中國這種古老的抗震原理，在很多高層建築和超高層建築物底部加了塑膠墊子，可以錯動，並且在屋頂加了減震陀，盡一切可能消耗地震能量。

第八，民眾住宅的管理。美國的每一座建築物，無論是個人住宅還是一個馬房，甚至換一個窗戶，都要有相關部門審批。而中國廣大農村的千千萬萬個建築住宅施工，都是幾個農民師傅在做，不必也沒有鄉里村裡的建築質檢部門步步把關簽字，看着真讓人揪心哪。中國要步入發達國家還有漫長的路。

第九，抗震科技。不誇張地說，中國的抗震規範和地震多發的日本美國的差距已經很小。大學和研究所都是數理化出生，牛角尖鑽得很多。但是其他方面的研究，比如監理體制，建築材料，建築機械，施工方法這些貌似不上檔次的東西，卻有着大學問。

第十，國家發展。牽涉到經濟，政治，道德，法制，教育的各個層面。我很高興地看到中國在這條正確的道路上大踏步地走着。我對中國的未來充滿信心。

房子抗震是個很大的題目，本文很多地方只能蜻蜓點水，沒有全面的說，說多了也顯枯燥，就這樣吧。讓我們為了祖國和世界人民少受地震的苦難，各自在自己的行業盡一份力。

向汶川地震遇難者默哀！