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　　汶川大地震在無(wú)情毀壞我們家園的同時(shí)更折射出了建筑的品質(zhì)，使建筑產(chǎn)品的質(zhì)量再一次成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。面對(duì)天災(zāi)我們無(wú)可逃避，但是通過(guò)建筑設(shè)計(jì)來(lái)抗震，無(wú)疑是減少傷亡和損失的重要方法。而今，當(dāng)“災(zāi)后重建”日益提上日程，如何設(shè)計(jì)、建造更加防震、抗震的房子成了大家最為關(guān)心的問(wèn)題，更是建筑師該考慮的問(wèn)題。筆者認(rèn)為，應(yīng)該從設(shè)計(jì)方法、建筑形式、建筑選材、政策保證等方面加強(qiáng)建筑物的抗震、防震性能。

>>高志博士，加拿大籍，現(xiàn)為加拿大寶佳國(guó)際建筑師有限公司駐華首席代表，建華建筑設(shè)計(jì)合資有限公司董事長(zhǎng)，中國(guó)青年科技工作者協(xié)會(huì)建設(shè)工程工作委員會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)，中華全國(guó)工商業(yè)聯(lián)合會(huì)房地產(chǎn)商會(huì)常務(wù)理事。清華大學(xué)房地產(chǎn)EMBA及北京大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院兼職教授。

　　采用科學(xué)設(shè)計(jì)確保防震

　　如果房屋采用了科學(xué)的抗震設(shè)計(jì)，那么生命財(cái)產(chǎn)的損失就會(huì)大大減少。作為一名建筑師，我還是先為大家介紹兩種有效的抗震設(shè)計(jì)吧。

　　抗震設(shè)計(jì)方法一：基于承載力設(shè)計(jì)方法

　　基于承載力設(shè)計(jì)方法又可分為靜力法和反應(yīng)譜法。靜力法產(chǎn)生于二十世紀(jì)初期，是最早的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法。上世紀(jì)初前后，日本濃尾、美國(guó)舊金山和意大利Messina的幾次大地震中，人們注意到地震產(chǎn)生的水平慣性力對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞作用，提出把地震作用看成作用在建筑物上的一個(gè)總水平力，該水平力取為建筑物總重量乘以一個(gè)地震系數(shù)。意大利都靈大學(xué)應(yīng)用力學(xué)教授M.Panetti建議，1層建筑物取設(shè)計(jì)地震水平力為上部重量的1/10，2層和3層取上部重量的1/12。這是最早的將水平地震力定量化的建筑抗震設(shè)計(jì)方法；1943年M.A.Biot發(fā)表了以實(shí)際地震紀(jì)錄求得的加速度反應(yīng)譜。二十世紀(jì)50到70年代，以美國(guó)的G. W. Housner、N. M. Newmark和R. W. Clough為代表的一批學(xué)者在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了大量的研究工作。對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和地震工程學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，奠定了現(xiàn)代反應(yīng)譜抗震設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)。

　　抗震設(shè)計(jì)方法二：基于承載力和構(gòu)造保證延性設(shè)計(jì)方法

　　隨著研究的深入，N. M. Newmark認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)的非彈性變形能力可使結(jié)構(gòu)在較小的屈服承載力的情況下經(jīng)受更大的地震作用。由于結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性狀態(tài)即意味著結(jié)構(gòu)的損傷和遭受一定程度的破壞，基于這一觀點(diǎn)，形成了現(xiàn)在的基于損傷的抗震設(shè)計(jì)方法，并促進(jìn)人們對(duì)結(jié)構(gòu)的非彈性地震反應(yīng)的研究。而進(jìn)一步采用能量觀點(diǎn)對(duì)此進(jìn)行研究的結(jié)果，則形成現(xiàn)在的基于能量的抗震設(shè)計(jì)方法。然而由于結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)分析的困難，因此只能根據(jù)震害經(jīng)驗(yàn)采取必要的構(gòu)造措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)自身的非彈性變形能力，以適應(yīng)和滿足結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)的需求。而結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法仍采用小震下按彈性反應(yīng)譜計(jì)算的地震力來(lái)確定結(jié)構(gòu)的承載力。與考慮地震重現(xiàn)期的抗震設(shè)防目標(biāo)相結(jié)合，采用反應(yīng)譜的基于承載力和構(gòu)造保證延性的設(shè)計(jì)方法成為目前各國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的主要方法。應(yīng)該說(shuō)這種設(shè)計(jì)方法是在對(duì)結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)尚無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)知情況下的一種以承載力設(shè)計(jì)為主的方法。

　　創(chuàng)新建筑形式規(guī)避災(zāi)害

　　近年來(lái)，國(guó)外科學(xué)家運(yùn)用現(xiàn)代科技，設(shè)計(jì)建造了不少新型抗震建筑。尤其是地震高發(fā)區(qū)的日本，在這方面就顯得特別有經(jīng)驗(yàn)，我在日本工作過(guò)，了解他們的一些先進(jìn)技術(shù)，為大家介紹一下。日本設(shè)計(jì)了一種叫做“彈性建筑”，有比較好的抗震性能。這種彈性建筑物建在隔離體上，隔離體由分層橡硬鋼板組和阻尼器組成，建筑結(jié)構(gòu)不直接與地面接觸。阻尼器由螺旋鋼板組成，以減緩上下的顛簸。日本在東京總共建筑了12座彈性建筑物。經(jīng)東京發(fā)生的里氏6.6級(jí)地震能量的考驗(yàn)，證明在減輕地震災(zāi)害方面效果顯著；日本鹿島建筑部門(mén)發(fā)明了一種新的防震大樓營(yíng)造法，它以日本的“彈簧大樓”為代表。其特點(diǎn)是，由彈簧把連著地基的基礎(chǔ)部分和建筑物主體分開(kāi)，讓建筑物主體處于一種漂浮狀態(tài)，而彈簧正是一種能吸收地震和其他振動(dòng)沖擊的中介物，無(wú)論地基怎樣搖晃，建筑物都不會(huì)受到強(qiáng)烈的沖擊。實(shí)驗(yàn)證明，烈度6—7度的地震搖晃，傳到這種建筑物時(shí)也將減到原來(lái)的十分之一。

　　美國(guó)也因?yàn)榈卣痤l繁，因此在建筑設(shè)計(jì)上很突出抗震性能，其中就有一種比較成功的建筑，名為“滾珠大樓”。具體是在硅谷興建了一座電子工廠大廈，它采用一種抗震新法，即在建筑物每根柱子或墻體下安裝組成的不銹鋼滾珠，由滾珠支撐整個(gè)建筑，縱橫交錯(cuò)的鋼梁把建筑物同地基緊緊地固定在一起。當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，富有彈性的鋼梁會(huì)自動(dòng)伸縮，于是大樓在滾珠上會(huì)輕微的前后滑動(dòng)，可以大大減弱地震的破壞力。

　　上述種種給了我們諸多啟示，建筑不要只追求新奇，要有利于抗震，而采用合理科學(xué)的建筑形式就可以大大減弱地震的破壞力。

　　選用抗震材料提高性能

　　在日本，許多高層公寓開(kāi)始銷(xiāo)售不久即告罄。一個(gè)重要因素是這些高層公寓多半與高層寫(xiě)字樓作了同等水平的抗震設(shè)計(jì)。一座號(hào)稱(chēng)日本最高的公寓，使用了與美國(guó)紐約世界貿(mào)易中心相同的鋼管，確保了抗震強(qiáng)度。這種鋼管的直徑最大達(dá)800毫米，厚度達(dá)40毫米，而且鋼管中還注入了比通常混凝土強(qiáng)度高3倍的高強(qiáng)度混凝土，該公寓共使用這種鋼管168根。另外，該公寓還使用了剛性結(jié)構(gòu)抗震體。通常高層公寓柔性結(jié)構(gòu)為主流，靠整個(gè)建筑來(lái)減弱地震引起的搖動(dòng)，但在強(qiáng)風(fēng)刮過(guò)來(lái)時(shí)，樓的結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生一定的搖動(dòng)。采取了剛性結(jié)構(gòu)后，搖動(dòng)大大降低。如遇阪神大地震級(jí)別的地震發(fā)生時(shí)，柔性結(jié)構(gòu)的建筑一般要搖動(dòng)1米左右，而剛性結(jié)構(gòu)建筑只搖動(dòng)30厘米。

　　在日本東京，有一座免震結(jié)構(gòu)公寓高達(dá)93米，建筑物的外圍使用了新研制的高強(qiáng)度16積層橡膠，建筑物的中央部分使用了天然橡膠系統(tǒng)的積層橡膠。這樣，在裂度為6的地震發(fā)生時(shí)，就可將建筑物的受力減少至二分之一。有一種超高層樓房用抗震裝置，使用的是類(lèi)似橡膠的黏彈性體，該裝置可將強(qiáng)風(fēng)造成的搖動(dòng)減輕40%，同時(shí)也可提高抗震能力。此類(lèi)抗震材料的采用大大提高了建筑物的抗震性能，起到了有效的防震效果。

　　加強(qiáng)建筑立法嚴(yán)把質(zhì)量

　　以上從技術(shù)層面講述了該如何加強(qiáng)建筑物的抗震、防震性能。此外，需要特別強(qiáng)調(diào)的是，有力的政策保證是抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。鑒于汶川地震的慘痛教訓(xùn)，我們應(yīng)該加強(qiáng)相關(guān)法律法規(guī)的建設(shè)完善，在政策上為建筑物的防震性能予以保證?？傮w來(lái)看，我國(guó)在抗震法律法規(guī)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)上做得比較充分，發(fā)布了《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》、《城市抗震防災(zāi)規(guī)劃管理規(guī)定》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑物抗震設(shè)防分類(lèi)、責(zé)任劃歸、防災(zāi)規(guī)劃均有具體劃分。但還不完善細(xì)致，在這方面我們可以借鑒鄰邦日本。日本的《建筑基準(zhǔn)法》規(guī)定，日本的高層建筑必須能夠抵御里氏7級(jí)以上的強(qiáng)烈地震，它還規(guī)定，一個(gè)建筑工程為獲得開(kāi)工許可，除了設(shè)計(jì)、施工圖紙等文件外，還必須提交建筑抗震報(bào)告書(shū)。這一報(bào)告書(shū)主要內(nèi)容是根據(jù)地震的不同強(qiáng)度，計(jì)算不同的建筑結(jié)構(gòu)在地震中的受力大小，進(jìn)而確定建筑的梁柱位置、承重以及施工中鋼筋、混凝土的規(guī)格和配比。日本法律還規(guī)定，只有一級(jí)建筑師以上的人才能有資格編制抗震報(bào)告書(shū)，而且，報(bào)告書(shū)中的相關(guān)計(jì)算必須要使用國(guó)土交通省認(rèn)可的專(zhuān)用程序。一個(gè)普通的8、9層公寓樓，其抗震報(bào)告書(shū)動(dòng)輒厚達(dá)兩三百頁(yè)。建筑抗震報(bào)告書(shū)必須經(jīng)過(guò)相關(guān)部門(mén)或人員的檢查，確認(rèn)無(wú)誤后才能開(kāi)工。嚴(yán)格的法律規(guī)定，層層保證了建筑物的抗震性能，減少了日本這個(gè)地震多發(fā)國(guó)家的人員傷亡。日本的經(jīng)驗(yàn)值得我們學(xué)習(xí)，我們必須花大力氣完善相關(guān)法律法規(guī)，從政策上保證建筑物的抗震性能。

　　汶川大地震是中華民族的一次切膚之痛，痛定思痛，希望中國(guó)建筑界能夠?qū)Φ卣鹨鹱銐虻闹匾?，從設(shè)計(jì)方法、建筑形式、建筑選材、政策保證等方面加強(qiáng)建筑物的抗震、防震性能，以盡量減免災(zāi)害的發(fā)生！