怎样造房子才不怕地震？

结构砖家

本人出身于结构专业，三个学位中两个叫建筑结构，从事这个行业快三十年了。不算专家，算专业人士吧，叫结构砖家也行，我喜欢砖。

汶川大地震，千万座建筑倒塌，特别是满载师生的教学楼整体坍塌，作为结构工程师，心情万分沉重。我是懂行的。但毕竟不是每个人都是学结构的，在此国难之日，除了捐款，觉得还有必要做点自己能做的事情，聊几句科学普及的话。

怎么样才能造出不怕地震的房子？

也许有人说，专业上应该叫抗震设计吧？其实设计虽然极为重要，但只是其中一个环节，况且抗震的抗字也不准确。和大自然一味抵抗的思路是错误的，应该和自然讨价还价，和睦相处。所以要采用耐震这类词语。我们的设计原则是“小震不坏，大震不倒”。就是说在汶川唐山这么大的地震下，建筑物不倒塌或者坍塌，让人可以不死少伤，把伤亡率降到最低。无限抗震的房子在经济上是不存在的。

第一，选址。这次的山体滑坡的照片大家都看到了，地址错误是致命的。即使建筑物再完整，也可能被整体掩埋，或被外物撞击毁坏，或者整体滑入泯江。这只是从结构上考虑，而选址牵涉交通政治经济各个层面，此不多述。

第二，结构形式。刚才读到一篇文章，建议中国淘汰砖混结构。也许作者是学建筑学的，不是学建筑结构的，说得有点偏差。中国的砖混结构主要用在多层，一般是六七层以下的建筑，大量的是住宅。而稍大跨度，低高层，中高层等，采用的是框架。再往上的高层，超高层就采用框筒，剪力墙，筒中筒等其他结构形式。至于淘汰，可以欣慰地告诉各位，随着经济和科技的发展，中国近年来已经逐步禁止使用预制板建筑，特别是那种在汶川废墟中看到的空心板。比如四川省建设厅2003年颁布的“政策文件：关于在民用建筑中禁止使用预制混凝土板的通知” ：

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

遗憾的是，对于全中国已建的大量预制板建筑，我们要花几十甚至上百年来淘汰重建。中国的经济还没有发展得那么快。个人觉得，砖混作为一种结构形式，不可能，也没有必要淘汰。随着圈梁构造柱的增多完善，百分之百的砖结构已经逐步不存在，和框架结构的界限越来越模糊。（术语，这里砖结构指靠砖墙承重）。当然，美国的独立住宅大都是木结构，外面的砖墙或者文化石只是围护和建筑要求，不承重。

第三，基础。建筑物基础的设计和施工是极难控制也是极其重要的。不均匀的沉降导致整个建筑失稳，加剧了地震损失。不要忘记建筑物是造在地上的，而地震就是大地的水平垂直等综合变形移动。

第四，上部结构。学结构的都知道，抗震有个“强柱弱梁，强节点弱构件” 的谚语。解释一下：中国用不起大量的木材甚至钢材，钢筋混凝土还是主导。而混凝土抗压不抗拉，钢材就起着抗拉的角色。地震来时，有横波纵波两种基本波动。横波导致大地上下振动，对建筑物并不可怕，因为中国的柱子的抗压几乎不是设计控制。（上下振动对构筑物，桥梁等则可能有同等危害。）而可怕的是纵向波，也叫疏密波，导致建筑物横向振动，这次汶川地震的房屋横向振动变形以米计算！（振动，不是震动）。柱子的强度和侧向刚度受到致命的摧残。而梁的跨度相对于建筑物高度一般较小，又几乎是受弯构件，必须比相应的柱子要弱些。一些不学结构的抱怨废墟中的梁太细小，我看了觉得不见得是坏事。

也许讲得太深了，简单地说，梁断了，死半个房间的人，柱断了，死一楼的人。我曾经做了一个1米6高的28层楼模型作为我的论文，放在地震台上晃动。结果最下面两层完全粉碎性坍塌，柱子全部破坏，然后导致整栋28层楼倒塌。这种破坏在台湾921大地震和这次汶川地震中都得到了证实。所以很多高楼的人地震时往下跑，结果压死在底楼，而留在楼上的反而只是受伤。

至于“强节点弱构件” 则容易理解一些。学过焊接的知道，破镜重圆，怎么也没有原来的结实。梁和柱，柱和板的连接总是最薄弱部位。如果节点破坏，真个建筑就是一堆积木。当然，节点是人工连接的，这也是为什么中国开始淘汰预制建筑。而不作抗震设计的地方如新加坡，仍然大量采用预制建筑。

第五，施工质量。混凝土的标号，钢筋的正确等级，数量，位置，施工方法与过程的正确。这个属于监理和建筑商的良心。不多述。

第六，装潢。过渡的装潢导致原来结构的削弱，或者挂装物本省的不稳固，不经结构工程师的签字的装潢，都是地震中的杀手。

第七，抗震思路。一个基本原理就是耗能。让房子能够变形、移动，能多晃一会儿，弯弯扁担，但是不倒。你看一下路过的汽车，在坑坑洼洼的路上，轮子上下直颠，但车里人不觉得什么，因为用了减震系统。如果你爱运动，你见过一个摩托车手或者滑雪者从高速状态跌下来，那种翻滚十几圈的可能还活着，而一跌到位的十有九死。抗震设计，要求构件有耗能措施，比如墙板中不怎么受力的部位要故意做薄，地震一来墙碎了，但房子不倒。

中国以前的木结构房屋是很抗震的，地震来时，大地移动，但木柱子是架在地面的石板上的，地动房不动。而且木结构本身也允许更多的各向变形。后来农村富裕了，开始大量用砖头做楼房，也就是上面说的砖混结构，这种抗震优势一下子没有了。缺少专业教育的当代国人还继续在把数千年的旧房子形式抛弃，连同很多很多千年的智慧都扫进了历史的垃圾堆，很可惜，很可惜。

美国加州的伯克利大学采用了中国这种古老的抗震原理，在很多高层建筑和超高层建筑物底部加了塑胶垫子，可以错动，并且在屋顶加了减震陀，尽一切可能消耗地震能量。

第八，民众住宅的管理。美国的每一座建筑物，无论是个人住宅还是一个马房，甚至换一个窗户，都要有相关部门审批。而中国广大农村的千千万万个建筑住宅施工，都是几个农民师傅在做，不必也没有乡里村里的建筑质检部门步步把关签字，看着真让人揪心哪。中国要步入发达国家还有漫长的路。

第九，抗震科技。不夸张地说，中国的抗震规范和地震多发的日本美国的差距已经很小。大学和研究所都是数理化出生，牛角尖钻得很多。但是其他方面的研究，比如监理体制，建筑材料，建筑机械，施工方法这些貌似不上档次的东西，却有着大学问。

第十，国家发展。牵涉到经济，政治，道德，法制，教育的各个层面。我很高兴地看到中国在这条正确的道路上大踏步地走着。我对中国的未来充满信心。

房子抗震是个很大的题目，本文很多地方只能蜻蜓点水，没有全面的说，说多了也显枯燥，就这样吧。让我们为了祖国和世界人民少受地震的苦难，各自在自己的行业尽一份力。

向汶川地震遇难者默哀！