給孩子們建一所抗震的中小學校

萬恒均

(四川省建筑設計院，四川成都610017)

    四川“5.12”汶川大地震后，建一所抗震的中小學校已成為全國人民關注的大事。建得堅不可摧？人類還不能與大自然的破壞力相抗衡，建一所抗震烈度為10度的房屋？我國目前尚無此類建筑經驗，宜換地避開，不要硬抗。我們的目標應該是建一所能保證生命安全、大震不倒的學校。通過地震災害分析，在校園重建中人們應記取下列經驗教訓。

1.廢止使用預制空心板樓蓋，采用整體性好的現澆樓蓋

    1976年唐山大地震中單塊的預制空心樓板塌落是造成重大傷亡的元兇，是唐山人民的“傷心板”，咒之為“棺材板”。今天，汶川大地震的廢墟上又重現這個奪命殺手。血的教訓告誡我們，必須堅決廢止使用預制空心板作為教室的樓板構件，不能讓惡夢重演。中小學校教室需采用整體性好的現澆鋼筋混凝土樓蓋。

2.淘汰磚墻、磚柱作房屋承重構造，采用鋼筋混凝土構造。

    地震中教學樓倒塌的主要原因是支撐房屋豎向站立的墻柱破壞，從而使房屋轟然垮塌。磚墻、磚柱的抗震性能極差，在大震中不堪一擊，瞬間夷為平地。它與預制空心板聯手構成黑色雙煞，是廢墟墳場的制造者。

    磚石材料是傳統的地方材料，在我們國力還較弱時，是全國中小學校建筑廣泛采用的材料。唐山地震后。磚石結構雖已增加了構造柱及圈梁等抗震措施，但磚石結構存在自重大、強度低、結構松散及脆性破壞的致命弱點，抗震性能很差!汶川大地震中，使學生如花的生命如煙般消失，教訓慘痛。在國力已經強大的今天，用性能較好的鋼材、水泥修建中小學校已不是問題。況且，2004年國家建設部第218號公告，對實心黏土磚已列為限制、禁用技術(當時出臺是出于保護耕土面積的國策)。國家高度重視中小學建筑的安全性，以生命為重下決心淘汰磚石材料作為房屋的承重結構，采用現代的鋼筋混凝土材料建設抗震學校的時機已到來。

3.摒棄挑外廊教室的建筑模式，建立多柱式的多道抗震防線

    學生集中學習的教室空間大、空曠，橫墻較少；教室要求光線明亮，在教室兩面墻上開設大窗戶，房屋縱向剛度也弱；更有甚者，為了節省材料，又砍去了外廊柱子，形成了目前常見的單跨外挑廊式教學樓。不言而喻，這種兩片墻(柱)的門式結構是很脆弱的，若其中一面墻柱破壞，整個教學樓就會垮塌。若在挑廊下加一根柱子，使房屋橫向每個開問有三根柱子落地，教室結構就會多一道抗震防線，多一份安全保障。

4.樓梯是逃生的生命線，設在房屋兩端不抗震

    樓梯是房屋的垂直交通要道，是地震和火災時人員疏散的生命線，是逃生時的安全島，要修得堅固結實，且應布置在大樓的可靠位置。

    樓梯的構造是上下直通的中空過道，斜步樓梯段與兩邊的維護墻不搭界(象一根空腹無節的竹竿)，樓梯的側墻就成了從底到頂的一片高聳的懸墻，穩定性很差，若把它放在房屋端頭山墻或房屋轉角處，在地震扭轉耦聯作用下，很容易造成樓梯間垮塌。因此，樓梯間應放在兩邊有房間保護的部位。

    避開以剮制剛、硬碰硬的作法，用中國太極拳的以柔克剛的方法，用壁虎斷尾求生的仿生原理來設計抗震的房屋。即在房屋結構的次要部位，設置若干耗能機構，讓其預損破壞來消耗地震能量，只在安全核心部位加強抗震力量，“以弱勝強”來躲過地震災害。如采用框架結構建教學樓時，在非承重的框架填充墻上讓其開裂，出現“x”形的斜裂縫來耗能；把框架設計成“強柱弱梁”，讓梁先出現斷裂(出現塑性鉸)、而保柱子不倒，用舍梁保柱的辦法再次耗能。在遭到罕遇大地震時，只要柱子不倒，房屋就不致倒塌或發生危及生命的嚴重破壞，就可給學生留下沖出危樓逃出險境的寶貴時間，達到抗震避災的目的。

    我國抗震設防思想是三水準設防目標：小震不壞，中震可修(即設防烈度地震可修，如成都市設防烈度為7度)，大震不倒。

5.選擇框架結構或框架一剪力墻作抗震骨架

    教學樓是大空間的空曠房屋，框架柱網布置靈活，可滿足使用功能要求；框架結構的梁、柱構件剛性連接，受力性能好，既能承受垂直重力荷載，也能承受地震水平力作用。適合設防烈度為6度、7度的抗震教學樓選用。

    國內多次地震災害表明，框架由于側向剛度小(柱子截面小)，在強地震作用下結構的側向位移過大，非結構破壞比較嚴重，不僅地震中危及人身安全和財產損失，而且震后修復量和費用也很巨大。為了加強房屋抗側移剛度，可在教室黑板墻及后排墻兩處可封閉的橫墻中加入部分鋼筋混凝土墻體，并在房屋四大角及樓梯四角包上“L”形剪力墻，形成框架一剪力墻結構體系，它具有足夠抗側移剛度和抗彎能力，是優良的抗震結構體系，適合設防烈度為8度、9度地區的教學樓選用。

    由于l0度區抗震設計的建筑，我國目前尚無經驗，不在現行規范之列。但汶川l大地震發生后，在抗震救災緊急關頭，震區前沿地帶用“輕鋼結構一鋼皮聚苯夾心板”搭建起大量過渡安置房，這給我們以啟示，在9度、l0度區可采用高強輕質的鋼結構修建抗震教學樓。

6.提高中小學校建筑抗震設防等級

    根據汶川大地震的震害需重新評價中小學校的抗震設防類別。

    現行抗震設防分類標準規定：中小學校教學樓建筑的重要性屬一般性質的“丙類建筑”。汶川大地震表明，其地震破壞造成的社會重大影響，應提升為“大型公共建筑”類，其抗震設防類別由丙類提高為乙類。設計時其抗震措施應按設防烈度提高1度執行。

    例：設計一所中小學教學樓，抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0．2 g(g為重力加速度，下同)。按教學樓為“乙類建筑”，其地震作用應按本地區抗震設防烈度計算；而抗震措施則應提高一度，按9度設計，使教學樓抗震能力得到加強。

7.提高汶川大地震區域抗震設防烈度勢在必行

    烈度是地震引起的破壞程度，它與震級是兩個不同概念。地震震級是以震中(地震發生的地方)地震發生時釋放的能量大小確定的。一次地震只有一個震級，如汶川大地震為8.0級，震級相差一級釋放能量相差31.7倍。如6級地震相當于一顆日本廣島原子彈(當量為20000 t TNT炸藥)，7級地震約為32顆，8級地震則為1000顆。

    地震烈度是指地震波及范圍內建筑物和構筑物遭到破壞的程度，而在距離震中不等的不同地區，會表現出不同的烈度。我國把烈度劃分為12度。烈度每升高一度，房屋遭到的地震作用力大約增加一倍。以地震動峰值加速度計量，6度為0.05 9，7度為0.10 9(含0.15 9)，8度為0.20 9(含0．30 9)，9度為0.4 9，10度為0.89(接近l 9，抗震設計已經很艱難)，11度1.69(已是泰山壓頂，無法設防)。地震發生時，烈度達到l0度的范圍不是很大，達到11度的只有震中附近地區。我國建筑物的設防標準一般是6度到9度。

    震中(即震源正對著的地面位置)的地震烈度約為震級的1.3倍，汶川大地震，震中的映秀、北川烈度高達ll度。處于青藏高原東緣的龍門山構造帶有4條斷層，其中以主中央斷裂帶的活動最強，從映秀鎮一北川縣城一青川一線，破裂長度超過300km、深度達30km的大斷裂帶，烈度達到10度的極震區。龍門山與成都平原交界的都江堰一江油的前山斷裂帶，也有50-60 km的地表破裂，是地震危險區。另外，已經發現的最大地表錯位達6 m以上。這次地震的能量巨大。

    “5.12”汶川大地震，改變了l978年對該區域的地震設防規劃圖，急需調整重劃。地震烈度規劃是要經過震害調查，根據建筑物、構造物遭到損壞和破壞的情況確定的，由國家頒發文件確定。在現代科技條件下也可做出烈度速報，烈度速報不但有利于災區重建確定房屋抗震設防標準，也對地震發生的最初階段的應急救援極有價值，能夠更早認別那些雖不在震中，但遭受破壞也嚴重的地區，更早派出救援隊伍。美國地質調查局在“5-12”汶川大地震以后30分54秒，自動生成了一張烈度分布圖，為烈度速報提供了科學依據。當然，地震發生地的烈度，還不等于房屋設防烈度，因為災區重建時，可以擇址新建。同時，提高設防烈度，會增加建筑成本，與當前國力有關，需國家綜合研究發布。

8.合理選址，避開地質不利地段

    在強震區(一般為6度以上的地震區)選擇校址時，要趨利避害。

    校址優先選擇對抗震有利地段。如穩定基巖、堅硬土、或開闊平坦密實的中硬土。力求避開抗震不利地段。如條，狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，非巖質的陡坡，河岸和邊緣地帶。當無法避免時，應采取有效的抗震措施。禁止在地震危險地段建房。如可能發生山崩、地裂、滑坡、泥石流等地段，以及地震斷裂帶上可能發生地表錯位的部位。

    地質專家指出：成都平原地質結構穩定。成都、德陽、綿陽三座城市位于揚子地塊(四川l盆地)上，不屬于任何地震帶，也不在活動的地質斷裂帶上，地質構造非常穩定，即使周邊發震，不會對其造成大的損害，是宜居城市。

    高烈度的l0度、ll度地區已不適合于地震時樓梯疏散人流集中擁擠，越往下越嚴重，建議中小學校教學樓不宜修得太高，以3—4層為宜，高烈度區只修兩層。管理上應預習災難疏散的演練，防患于未然。

9.抗震的教學樓不是堅不可摧。而是大震不倒

    把房屋修得堅不可摧，在巨大的自然災害破壞力面前，幾乎是不可能的，在經濟上也是不可取的。作為對孩子的愛心是可以理解的。人類可以用智慧去抵御、戰勝自然災害，建一所抗震避災的教學樓。人群居住，要跳出“在廢墟上崛起新城”的舊思維，應合理選址異地新建。新唐山就是老唐山整體向西北遷移，搬遷到豐潤新區。

10.嚴格中小學校教學樓的施工圖設計及抗震審查。嚴把設計質量關

    中華人民共和國建設部令第l34號《房屋建筑和市政基礎設施工程施工圖設計審查管理辦法》第十一條規定，審查機構應按照有關法律、法規，對施工圖涉及公共利益、公共安全和工程建設強制性標準的內容進行審查。

    實施中可能因中小學校投資規模小，不夠審查的起點線，或因縣鄉地域分散、邊遠，往往被漏審、漏查。汶川大地震的災害令國人觸目驚心，再不能被忽視了。必須高度重視中小學建筑的抗震設計質量，把其施工圖審查工作納．人基本建設的正常管理程序，提高設計水平。

11.建立中小學施工準入制度，嚴禁不法承包與層層轉包，杜絕豆腐渣工程

    目前縣鄉級中小學工程施工隊伍魚龍混雜，不能形成施工質量保證體系。應嚴格規定施工資質準入制度。不準無資質的“橋頭部隊”承接工程，不能讓農村五匠、城鎮建筑修繕隊、家庭裝飾公司等私自承包工程，嚴禁有照單位賣照掛靠，嚴禁有資質單位承接工程后層層轉包、層層盤剎工程建設資金，最后因資金不足而偷工減料，不顧建筑質量與安全、制造豆腐渣工程，危害公共財產及安全，危及學生生命安全。并在建設中加強工程監理。

12.加大中小學校經費投入，嚴懲貪腐現象

    以前由于國家還不富裕，國家對中小學建設的投入偏少，特別是在廣大縣鄉級學校建設資金還捉襟見肘，想要建設一所抗震的中小學校就更不夠。以前社會愛心捐獻20萬元建一所希望小學的起點偏低。

    中小學生是生命的花朵，是國家的未來，汶川地震的大災難喚醒人們要高度關懷他們的生命安全，全國人民從心底發出一個共同的聲音：給孩子們修一所抗震的中小學校。國家和社會一起來加大建校資金的投入，建一所房屋安全的學校。

    災區重建是一項大工程，建設投資熱錢滾動，大量的愛心資金要從一些官員、建筑商的手中流過，不免有人會見錢眼開，向錢伸手，搞權錢交易，貪污孩子們用生命換來的建校費，真是天理不容。要加大反腐監督力度，將貪腐者揪出來嚴懲。

    希望災區學校重建中建得優質快速，管理高效廉明。重建的校園會更美好，明天會更美好。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)