强震来袭，建筑如何“楼坚强”

文|郑敏 鲁班咨询 分析员

有人曾感慨，“造成伤亡的是建筑物而不是地震”。我们不禁反思：当强震来袭，建筑如何“楼坚强”？

8月3日下午，在云南省昭通市鲁甸县（北纬27.1度，东经103.3度）发生6.5级地震，震源深度12公里。截至目前，地震已造成600多人死亡，大地震摧毁了上万建筑物，现场犹如被轰炸过的战场。

在一般性的地震中，农村民居破坏的程度远高于城市。由于我国长时间实行社会管理和公共服务的二元结构，城市地区建筑基本按照抗震设防的要求、规范、标准去设计房屋，但农村在相当长时间、相当大的范围内，基本上属于不设防的状态。

除此之外，建筑结构对建筑抗震性所带来的影响，也是毋庸置疑的。地震中垮塌的房屋大部分为建造较早的砌体结构和多层框架结构。同时，由于我国经济发展不均衡，经济欠发达的部分地区，使用就地取材的砖石作为主要建筑材料的砌体结构。而作为低层公共建筑的主要结构形式，框架结构也大量存在。总体来说，钢筋混凝土剪力墙结构和框架-剪力墙结构的抗震性能较好，砌体结构和框架结构的抗震性能相对差一些。

木结构抗震“墙倒屋不塌”

鲁甸当地的房屋以“砖混和土木结构”为主，无情的地震迫使所有老旧建筑几乎全部变成废墟。唯有历经234年的拖姑清真寺依然伫立，在该寺唤醒楼中，圆柱和横梁交错连接，无钉、无楔、无扣，结构科学合理，几经沧桑，毫无倾斜崩塌。无独有偶，在震中龙头山老街，一座修建于1949年的龙头山供销社三层木楼孤独地耸立在废墟当中，只受了一点“皮外伤”。木楼在废墟中的坚守，庇护了当时睡在底楼的两个小孩。

始建于唐朝天宝年间，后于辽代重建的独乐寺，经历有案可查的大地震有28次之多，其中就包括7级以上的康熙十八年大地震、乾隆五年大地震和1976年唐山大地震。寺中近二十米高的观音阁在大震之中岿然不动。因屡遭大震而不毁，独乐寺才能几乎完好地保存至今，被建筑学家梁思成先生誉为“集古代建筑之大成”。

中国传统木结构技术迄今至少7000年的历史，其不但具有框架结构的种种优越性，又因柔性的连接，使得它具有相当的弹性和一定程度的自我恢复能力。古代建筑材料多以木材为主。由于木材本身质轻、力学性能好，具有一定的柔性，在外力的作用下易变形，但在一定程度内又有恢复原状的能力。不用“一钉一铁”就能对木构件进行连接组合的榫卯技术，使各种木构件组成了一个完整的木构架结构。在地震发生时，屋顶与柱之间的若干组内外檐斗拱像弹簧层一样起着变形消能的作用，在一定程度和范围内做到“墙倒屋不塌”。

由于木结构的优越性，位于环太平洋地震带的日本，研制出了一种廉价的“抗震居屋”，这种居屋全由木材建造，最小面积2平方米，造价2000美元，它能够在主体房屋坍塌时屹立不倒，也能够抵御坍塌结构的冲击和挤压，很好地保护屋内居民的生命和财产安全。既然木楼防震，为何不多建木楼？对此，也有专家表示，虽然木结构建筑的抗震性能确实比较好，但老楼未倒塌有一定偶然性。另外，考虑到“防风、防雨、防火、防虫蛀”等其他性能，木结构建筑的功能比较“单一”；同时建筑高度也受限。

构建“生命第一”准则 钢结构集成房屋

虽然日本是个多震国家，但无论震级大小，均损失可控，究其原因，是钢结构建筑占有率达到了65%。自1995年“阪神大地震”之后大力推广钢结构建筑，规定此后的公共建筑中学校抗震能力达到10级以上，普通居民住宅也要能够抵御7~8级以上的地震。研究显示，钢结构建筑在地震中的受损率远低于混凝土结构建筑。纵观其它国家在地震频发地区大量应用钢结构建筑，已经成为首选和共识。

钢结构因钢材力学性能，具有传统混凝土结构无法比拟的柔韧性，在同样地震力作用下，钢结构住宅不会发生垮塌，而传统混凝土结构相对来说刚性比较大，当外力超过能承受极限会局部破坏或者完全破坏，从而发生撞击、掩埋灾民，严重阻碍后续救援。在2008年四川汶川地震中，钢结构建筑绵阳九洲体育馆不但未受到明显损坏，还成为安置灾民的临时避难所。

最新抗震建筑

目前，随着人们对抗震建筑不倦的探索，各种奇思妙想的落地实施已指日可待。对抗震建筑结构及材料的优化升级，也因技术的推陈出新逐步成为现实。

滚珠大楼。2008年，有报道称，美国人正在建造一种可以防震的“滚珠大楼”，如硅谷最近兴建的一座电子工厂大厦，在建筑物每根柱子或墙体下安装不锈钢滚珠，由滚珠支撑整个建筑，纵横交错的钢梁把建筑物同地基紧紧地固定起来。发生地震时，富有弹性的钢梁会自动伸缩，于是大楼在滚珠上会轻微地前后滑动，可以大大减弱地震的破坏力。

弹性建筑。2011年，有报道称，日本东京建了12座弹性建筑。经东京发生的里氏6.6级地震考验，证明在减轻地震灾害方面效果显著。这种弹性建筑物建在隔离体上，隔离体由分层橡硬钢板组和阻尼器组成，建筑结构不直接与地面接触。阻尼器由螺旋钢板组成，以减缓上下的颠簸。

3D模块建筑。2014年，江苏镇江新区港南路公租房开工，这是3D模块建筑体系在我国的首次应用。整个建筑项目工业化程度达到85％，预计2015年上半年完工。据悉该3D模块建筑能抵抗8.5级地震。3D模块建筑体系及产业化发展已然成为趋势，但究其抗震效果，还有待考证。

此外，更多新型材料及建筑减震技术的运用也不容忽视。它们的共同特征是质量轻、强度高，比如树脂、加气混凝土、碳纤维，即便倒塌坠落，也不会对人体造成严重伤害。有科研人员研发出的“智能减震屋”的最大特色就是进行“自我保护和修复”。“智能屋”采用的材料具有自动修复功能，一旦墙体在地震中出现裂缝，液态修补材料可以像胶水一样，粘住裂缝并迅速固化，从而防止房屋倒塌。室内传感器还能迅速感知到温度的变化。当室温瞬间升高到一定程度，传感器就会通过互联网或卫星信号，自动通知附近居民并向消防部门报警，从而降低地震引发火灾给人们带来的伤害。