建筑抗震設(shè)計(jì)，你了解多少？

　　在日本9.0級(jí)大地震中，日本建筑的超強(qiáng)防震能力再次得以彰顯。防震設(shè)計(jì)，這一涉及到建筑安全的話(huà)題再度呈現(xiàn)在世人面前。

　　人們居住的房屋抗震能力如何？哪種房屋結(jié)構(gòu)最抗震？抗震設(shè)計(jì)有哪些方法？深圳商報(bào)記者第一時(shí)間連線(xiàn)業(yè)內(nèi)專(zhuān)家。

　　抗震設(shè)計(jì)“方法多”

　　“日本是個(gè)多地震國(guó)家，在地震設(shè)計(jì)研究這方面處于世界領(lǐng)先水平。同時(shí)，在法規(guī)上也非常嚴(yán)格。如果不是因?yàn)楹[的緣故，日本不論是公共建筑還是民居，是不會(huì)受太大影響的?！鄙钲谑薪ㄖO(shè)計(jì)研究總院總工程師王啟文在接受記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)。

　　的確如此，在此次大地震中，雖然因?yàn)楹[造成巨大損失，但民居和一些高層建筑物的抗震能力卻是有目共睹。對(duì)此，王啟文說(shuō)，日本在防震設(shè)計(jì)中會(huì)采用多種隔震減震技術(shù)。比如，日本在構(gòu)筑高層建筑物時(shí)普遍采用“地基地震隔絕”技術(shù)，在建筑物底部安裝橡膠彈性墊或摩擦滑動(dòng)承重座等抗震緩沖裝置。

　　另外，為了提高傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力，日本最普通的民宅也是箱體設(shè)計(jì)，地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)房屋可以整體翻滾而不損毀。民居屋頂五彩繽紛的“瓦片”其實(shí)是塑料制成的，墻體多是“整體結(jié)構(gòu)”，就是一大塊、一面整體的“墻”。這些墻體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部是類(lèi)似石棉一類(lèi)的充填物。

　　據(jù)王啟文介紹，在選材方面，日本也格外講究。在歐洲、中國(guó)經(jīng)常被當(dāng)作主要建筑材料的磚瓦，在日本的建筑中幾乎不見(jiàn)蹤影。據(jù)了解，1923年的關(guān)東大地震證明磚結(jié)構(gòu)房屋不抗震。從那以后開(kāi)始，磚結(jié)構(gòu)建筑在日本幾乎不再被使用，取而代之的是輔以輕型墻面材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)既安全抗震，又節(jié)省能源。

　　此外，“彈性建筑”、“局部浮力”的抗震系統(tǒng)等最新技術(shù)也開(kāi)始運(yùn)用在建筑防震當(dāng)中。

　　深圳有3條斷裂帶

　　記者了解到，汶川地震發(fā)生那段時(shí)間，深圳民眾對(duì)房屋的抗震能力開(kāi)始關(guān)注。據(jù)當(dāng)時(shí)深圳的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查顯示，超過(guò)86%的市民在地震之后準(zhǔn)備去了解房屋的建筑結(jié)構(gòu)；超過(guò)50%的市民表示，房屋的抗震指數(shù)將對(duì)自己的購(gòu)房起到“決定性作用”；超過(guò)90%的市民“愿意”或“在一定范圍內(nèi)愿意”購(gòu)買(mǎi)建筑抗震指數(shù)更高的房屋。但隨著時(shí)間的推移，人們的注意力又轉(zhuǎn)移到居高不下的房?jī)r(jià)問(wèn)題上來(lái)了。

　　近400年來(lái)，深圳地區(qū)無(wú)強(qiáng)震記錄的歷史。但據(jù)資料顯示，自1980年國(guó)家地震局深圳地震臺(tái)正式投入運(yùn)行以來(lái)，有儀器記錄的有感地震共有6次，最高級(jí)為3.7級(jí)，最低的為2.6級(jí)。雖然這些3級(jí)左右的地震不會(huì)造成破壞，但是由于地震的難以預(yù)測(cè)性，也需時(shí)時(shí)戒備。

　　記者了解到，深圳存在3條斷裂帶，即橫崗羅湖斷裂帶、蓮塘斷裂帶、溫塘觀瀾斷裂帶。對(duì)此，深圳市應(yīng)急辦有關(guān)人士表示，對(duì)待地震深圳不能高枕無(wú)憂(yōu)，心存僥幸。深圳具有發(fā)生中強(qiáng)地震的構(gòu)造背景，地震基本烈度為七度，是國(guó)家確定的地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)，應(yīng)監(jiān)測(cè)與預(yù)防并舉，有重點(diǎn)地全面防御。

　　那深圳的建筑抗震標(biāo)準(zhǔn)又是怎樣的呢？據(jù)中國(guó)地震局駐深圳辦事處副主任劉升禮介紹，深圳的城市建筑抗震標(biāo)準(zhǔn)是按照7度的抗震烈度來(lái)設(shè)計(jì)和施工的。重點(diǎn)生命線(xiàn)工程、學(xué)校、醫(yī)院的等級(jí)還會(huì)提高一些。不過(guò)，這個(gè)7度與7級(jí)是兩個(gè)概念?？拐饦?biāo)準(zhǔn)一般是指抗擊地震的烈度，而不是震級(jí)。按照國(guó)家抗震的相關(guān)要求，地震烈度6度及以上地區(qū)工業(yè)與民用建筑要進(jìn)行抗震設(shè)防。如果抗震標(biāo)準(zhǔn)為7度，在發(fā)生5.5級(jí)地震時(shí)可保無(wú)損；8度設(shè)防的則可抗6.1級(jí)地震。[Page]

　　我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范

　　“法規(guī)嚴(yán)格也是日本抗震設(shè)計(jì)能夠運(yùn)行良好的重要原因?！蓖鯁⑽恼f(shuō)，日本法規(guī)在審核方面非常嚴(yán)格，建筑師在設(shè)計(jì)建筑時(shí)，必須按照日本的《建筑基準(zhǔn)法》的抗震要求。

　　據(jù)了解，1923年關(guān)東大地震之后，日本就制定法律，要求建造房屋時(shí)必須計(jì)算防震程度。按照規(guī)定，一個(gè)建筑工程，在獲得政府部門(mén)開(kāi)工許可后，除了要上交設(shè)計(jì)圖紙、施工圖紙外，還必須提交建筑抗震報(bào)告書(shū)。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)。普通的一個(gè)八九層公寓樓，抗震報(bào)告書(shū)動(dòng)輒厚達(dá)兩三百頁(yè)。內(nèi)容包括建筑結(jié)構(gòu)在地震中的受力大小，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。

　　“在中國(guó)，也有嚴(yán)格的規(guī)范。根據(jù)相關(guān)的規(guī)定，防震技術(shù)也在廣泛運(yùn)用?！蓖鯁⑽母嬖V記者，國(guó)內(nèi)施工都嚴(yán)格按照國(guó)家頒發(fā)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》來(lái)進(jìn)行。在去年12月1日實(shí)施的最新版規(guī)范中，還有針對(duì)性地加強(qiáng)了山區(qū)房屋的抗震設(shè)計(jì)，新增了多層工業(yè)廠(chǎng)房、混凝土結(jié)構(gòu)和鋼支撐、鋼框架組成的混合結(jié)構(gòu)、大跨度屋蓋建筑、地下建筑的抗震設(shè)計(jì)。

　　王啟文說(shuō)，汶川地震之后，國(guó)內(nèi)建筑在抗震設(shè)計(jì)方面有了更高的要求?！氨热?，對(duì)于樓梯這種逃生通道的建筑，在用材和構(gòu)造方面都要求更高。”

　　“實(shí)際上，抗震的大原則是全世界通行的。在抗震技術(shù)和抗震產(chǎn)品方面，國(guó)內(nèi)并不落后?！蓖鯁⑽恼J(rèn)為，只要按照規(guī)范正常施工，國(guó)內(nèi)的建筑抗震是完全沒(méi)問(wèn)題的。但是國(guó)內(nèi)有些農(nóng)村房，不是由正規(guī)建筑單位進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，因此在抗震方面還是有欠缺。如此次盈江地震中，空心磚房和空心磚墻壁就導(dǎo)致了許多人在地震中喪生。

　　高層建筑抗震性一定弱嗎？

　　中國(guó)城市發(fā)展速度飛快，高層建筑物也雨后春筍般拔地而起。那么，高層建筑是不是真的抗震性就弱呢？記者通過(guò)采訪(fǎng)得知，只要建筑達(dá)標(biāo)，高層建筑抗震性能不一定差。如日本東京都都廳，地上48層，高243米，由于使用了與美國(guó)紐約世貿(mào)中心相同的鋼管，確保了抗震強(qiáng)度。另外，該都廳還使用了“剛性結(jié)構(gòu)”抗震體，即使是遇到和阪神大地震（7.3級(jí)）相同級(jí)別的地震，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，可謂相當(dāng)安全。

　　還需保護(hù)城市“生命線(xiàn)”

　　最近發(fā)生的日本9級(jí)地震還給建筑師們留下一個(gè)重要的思考題：建筑物、橋梁和其他建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，僅考慮到防止生命損失是不夠的，還必須使它們達(dá)到在地震以后能使城市繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，諸如能源、通信、供水等現(xiàn)代“生命線(xiàn)”，必須具備更強(qiáng)的抗震防災(zāi)能力。

　　日本目前已建立了一套電腦化的地震報(bào)警系統(tǒng)，能在大地震發(fā)生幾秒鐘內(nèi)切斷煤氣、水、電等公共設(shè)施的供應(yīng)。同時(shí)，日本正在普及用于公共機(jī)構(gòu)和住宅的獨(dú)立單元式安全供電、供水等設(shè)備。[Page]

　　以柔克剛：日本蠶繭大廈的抗震設(shè)計(jì)

　　日本東京摩天大樓鱗次櫛比，日新月異的街頭風(fēng)貌聞名世界，來(lái)自全世界的建筑大師都在這里盡顯身手，展示著建筑藝術(shù)源源不斷的創(chuàng)造力。其中蠶繭大廈堪稱(chēng)東京建筑中最具魅力的摩登大樓。

　　蠶繭大廈是一座校舍建筑，外形酷似蠶繭，采用鋼架結(jié)構(gòu)，里面共有三個(gè)學(xué)校：東京時(shí)尚學(xué)校、東京IT數(shù)碼學(xué)校和醫(yī)護(hù)理學(xué)校。大廈可以容納1萬(wàn)名左右的師生同時(shí)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，里面三塊矩形的教室區(qū)圍繞著內(nèi)核旋轉(zhuǎn)120度角。從1層到50層，這些矩形教室區(qū)以曲線(xiàn)排列，電梯安裝在內(nèi)核中，“學(xué)生客廳”位于教室之間，面朝東、西南和西北三個(gè)方向，橢圓的外形纏繞在鋁制幕墻內(nèi)，從外面看就像一個(gè)巨大的人造蠶繭。

　　這座高達(dá)203.65米的超高校舍建筑地上有50層，地下2層，建筑占地面積3541平方米。由日本頂級(jí)建筑大師丹下健三建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所設(shè)計(jì)，其靈感來(lái)自“蠶繭”，不僅外形具有蠶繭的形態(tài)，其間架結(jié)構(gòu)也吸收了蠶繭的諸多優(yōu)點(diǎn)。

　　現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑對(duì)抗地震的辦法大多是硬碰硬，通過(guò)加深地基、加強(qiáng)材料的堅(jiān)固性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固來(lái)保障大廈的安全。而蠶繭大廈卻展示了一種另類(lèi)思維以柔克剛，以獨(dú)特的造型結(jié)構(gòu)吸引分解外來(lái)沖擊力，從而保障自身的穩(wěn)固性。蠶繭大廈的創(chuàng)新性外形和一流的立面設(shè)計(jì)處處體現(xiàn)了獨(dú)特的魅力，因而贏得了Emporis年度摩天大樓獎(jiǎng)。

　　蠶繭大廈共兩部分，分別由50層的塔樓和底部6層圓形商業(yè)會(huì)展大廳組成。塔樓由3面鋼架結(jié)構(gòu)包圍處于中央位置的“內(nèi)核”，主體框架是鋼鐵斜格結(jié)構(gòu)，其表層還且一層與主體鋼架結(jié)構(gòu)沒(méi)有關(guān)系的外掛護(hù)網(wǎng)。當(dāng)外力作用于這種斜格結(jié)構(gòu)時(shí)，大廈產(chǎn)生搖擺，這時(shí)從一個(gè)支點(diǎn)承受的沖擊力會(huì)被分散到上下左右的各個(gè)支點(diǎn)中，整個(gè)大廈承受的外力就分散開(kāi)了，晃動(dòng)也隨之被吸引。這種結(jié)構(gòu)不但可以提高抗震的強(qiáng)度，對(duì)于風(fēng)力所引起的晃動(dòng)也能有效吸收。

　　塔樓高達(dá)200多米，對(duì)于大廈頂部的人來(lái)說(shuō)，一旦發(fā)生意外是不容易逃生的。為此，大廈頂部還特別設(shè)計(jì)了一個(gè)可開(kāi)閉的緊急援救平臺(tái)，用于直升飛機(jī)進(jìn)行救援活動(dòng)。這個(gè)平臺(tái)平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，一旦有需要，只需要7分鐘就可以打開(kāi)。但平臺(tái)可承受的重量不多，直升飛機(jī)不能降落在這個(gè)平臺(tái)上，只能進(jìn)行懸空救援。

　　塔樓的地基結(jié)構(gòu)很堅(jiān)固，先由36根直徑2.5米長(zhǎng)16米的樁基打入地下深處，其上鋪有1米厚的基礎(chǔ)墊層，在基礎(chǔ)墊層上面，正對(duì)塔樓地下的混凝土有3.8米厚。

　　塔樓從3個(gè)方向被主體鋼架斜格所包圍，這3個(gè)主體鋼架只在大廈的上部連成一體，而在下部則是分開(kāi)的，三足鼎立于地基之上。這個(gè)設(shè)計(jì)獨(dú)特的外殼使大廈有了很高的建筑強(qiáng)度，外殼包圍的“內(nèi)核”結(jié)構(gòu)的中間部分則連接著可以吸引橫向晃動(dòng)作用的油壓減震器裝置。因外力引起的晃動(dòng)，大約有30%可以被這一裝置所吸引，其他70%會(huì)被包括地基在內(nèi)的其他建筑構(gòu)件吸收。

　　地震“逃生術(shù)”

　　地震時(shí)房屋搖動(dòng)，一般人的第一反應(yīng)是逃出去，但是建筑外部高空墜物反而是導(dǎo)致傷亡的一個(gè)非常主要的原因。事實(shí)上，在地震發(fā)生時(shí)，關(guān)鍵是保持清醒的頭腦，正確的防護(hù)對(duì)于保證生命安全至關(guān)重要。

　　如果地震時(shí)在室內(nèi)，應(yīng)先關(guān)閉煤氣，可暫時(shí)躲避在堅(jiān)實(shí)的家具旁或墻角、廚房、衛(wèi)生間等承重墻較多，跨度較小的地方，注意避開(kāi)外墻體等薄弱部位，并且可以使用枕頭、被子等物，或直接用雙手保護(hù)頭部。躲避在堅(jiān)固的家俱旁能在建筑物倒塌時(shí)提供一些空間，而對(duì)于規(guī)模較小的地震，在家俱下躲避能防護(hù)掉落物對(duì)人的傷害。

　　主震過(guò)后，應(yīng)迅速撤至戶(hù)外，在高層建筑內(nèi)的人員應(yīng)盡量避免乘坐電梯。在室外可跑向比較開(kāi)闊的空曠地區(qū)躲避，避免聚集在高層建筑及高壓輸電線(xiàn)下方。如在山區(qū)還要注意山崩和滾石，可尋找地勢(shì)較高處躲避。地震中被埋在廢墟下的人員，若環(huán)境和體力許可，應(yīng)設(shè)法逃生。如無(wú)力脫險(xiǎn)自救，應(yīng)盡量減少體力消耗，等待救援人員。