建筑物下装“弹簧” 耗散掉地震作用 汶川地震后兴建的芦山县人民医院新门诊综合楼，在芦山地震中几乎毫发未伤
芦山县人民医院新门诊综合楼所采用隔震技术的示意图。该建筑结构抗震设防烈度7度，设计人员经过分析，采用了83个直径为500mm和600mm的橡胶隔震支座，用来隔离或耗散地震输入的能量，从而确保建筑结构在地震作用下的安全。这就相当于在建筑物下面做了一个“弹簧”，用这个“弹簧”将地震的作用耗散掉
按照我国标准，建筑的抗震设防烈度在6度至9度，可以达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的程度。“中震”，是建筑物要达到所在地区在烈度区划图中划定的烈度标准。“小震”、“大震”，是在这个标准下调、上浮1.55度至1度。也就是说，在发生地震时，即使烈度超过建筑物的承受极限（大震），某些韧性好的建筑物也不是瞬间倒塌，从而给人留出逃生时间。
汶川地震后，中国建筑(601668,股吧)科学研究院抗震所推广了两项建筑抗震的新技术，一个是建筑隔震技术，一个是消能减震技术。隔震技术是在建筑物底部与地基之间，增加适当的缓冲物，使建筑物在受到地震波作用后的加速度反应大大减弱，达到防护目的；消能减震技术，是在建筑结构中增加各种“阻尼器”，提供阻力来耗减运动能量。
地震预报是目前尚未解决的世界难题，事实上，有相当多的强震发生在地震区划图上的低烈度区，如1966年河北邢台地震、1975年辽宁海城地震、1976年河北唐山地震，以及2008年汶川地震。
既然地震不能避免，让房屋更结实、让建筑的抗震性能更强就成为一个重要课题，世界各国也都将重点放在这一课题上。汶川震后5年来，各行各业的人们一直在为此努力，许多变化悄然发生了抗震规范日趋完善，震后加固与新建房屋中更多使用了新的抗震技术，农村自建房水平渐渐提升，抗震安居房初显成效……
地震教训，推进《建筑抗震设计规范》提升
2008年5月12日14时28分，四川汶川发生里氏8.0级地震。地震发生后，中国建筑科学研究院紧急调派了三个专家组，分别赶赴都江堰、德阳、绵阳，与当地专家一起对震损房屋，包括公共建筑、工业建筑、居住建筑进行应急鉴定工作。
国家建筑工程质量监督检验中心总工程师邸小坛，是赴绵阳专家组的“领队”。回忆起5年前深入绵阳调查建筑物震害时的情形，他感触很深。
“绵阳的情况比较特殊，它的设防烈度只有6度，属于低烈度区，而实际遭受的烈度是7度半，属于高烈度。绵阳市区比较接近现代的建筑，也就是上世纪60年代以后的建筑，有4000万平米，根据绵阳市建设局的统计，没有一栋房屋倒塌，我们在现场也没有看到塌的，但是有损坏比较严重的。”
绵阳周边的情况就不一样了，农村自建房倒塌严重，“我们在北川看到隔三五十米就有一栋房子彻底倒塌，很有规律，原先认为北川的房屋倒塌是由山体滑坡、泥石流等次生灾害引起的，实际上很多倒塌是地震直接造成的。”邸小坛语气有些沉重。
建筑抗震设计是按烈度设计，不是按震级设计。邸小坛说，很多人把烈度8度误解为震级8级。“震级只跟地震释放能量的多少有关，而烈度表示地面及房屋等建筑物受破坏的程度。国家地震局有《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》，规定了每一个地区建筑的抗震设防烈度。”
按照我国建筑工程抗震设防分类标准，建筑的抗震设防烈度在6度至9度，可以达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的程度。“中震”，是建筑物要达到所在地区在烈度区划图中划定的烈度标准。“小震”、“大震”，是在这个标准下调、上浮1.55度至1度。也就是说，在发生地震时，即使烈度超过建筑物的承受极限（大震），某些韧性好的建筑物也不会瞬间倒塌，从而给人留出逃生时间。
绵阳城区在汶川地震中遭受的实际烈度正好超过了设防烈度1.5度，4000万平米的房屋没有倒。邸小坛说，事实上，绵阳上世纪60年代到80年代建的房屋，是按过去的设计规范设计的，并没有达到设防烈度6度的基本要求，“6度设防的房子应该加一些构造柱和圈梁，那些年代比较早的房屋都没有加，地震时也没倒。后来我们分析原因，主要是绵阳城区的大部分房屋为4-6层的砖砌住宅楼，楼层不高，其次老房子设计的房间小、窗小，墙的面积大，所以扛住了这次地震。”
地震后，绵阳的建筑设防烈度由6度提高到7度，《建筑抗震设计规范》也很快进行了修编，为灾后重建提供标准和依据。邸小坛认为，建筑质量分两个方面，设计质量和工程施工质量，而设计质量与《规范》的提升有关。“我国的建筑抗震规范是在一次次灾难教训中逐渐提升改善的。1966年河北邢台地震，引起有关部门重视，于1974年颁布《建筑抗震设计规范》；1978年唐山大地震后，参考国外经验，规定砖房应该设圈梁和构造柱；1989年抗震设计规范又进一步提高了标准。汶川特大地震后，安全标准进一步提升，监管也更严格，对学校、医院、体育场所等公共建筑的要求更高了。”
震后加固，重建建筑经受住了考验
中国建筑科学研究院工程抗震研究所研究员薛彦涛，专门从事建筑物抗震方面的研究，在汶川地震、玉树地震、芦山地震发生后，他都在第一时间赶赴灾区进行震害评估。
汶川地震发生后，薛彦涛与抗震所的几位同事于5月14日晚抵达都江堰，这个组原本要进入汶川县城，但是被堵在了都江堰，于是他们就地展开了对都江堰市建筑物受灾情况的应急调查。“我们爬到都江堰最高的一个18层楼上，四下一看，房屋基本都在，倒塌的房屋不到10%，都江堰城区的总体情况还可以。”薛彦涛回忆道。
都江堰市建筑设防烈度是7度，地震实际影响烈度为8-9度，专家组调查发现，倒塌严重的房屋多为上世纪90年代中期以前的房屋，按照新《建筑抗震设计规范》建的房屋，也有框架倒塌的情况，“这对我们研究人员来说是第一手资料，后来在修编《规范》时，我们对钢筋混凝土框架这部分的设计加强了。”
汶川地震中，许多地区遭遇的实际烈度比房屋设防烈度高很多，包括震中的映秀、北川，设防烈度平均7度，而实际烈度是11度。“从房屋设计角度，按设防烈度11度是设计不出来房屋的，这样的建筑可能就是个混凝土的壳了，没法使用。”
为什么90年代中期以前的建筑倒塌较多？薛彦涛说：“正是在上世纪90年代中期，我国推出了监理制度，在此之前更多是靠建筑企业自己把握质量。在监理制度推出后建设的房屋，从破坏率、倒塌率来讲，大大降低。所以监理制度对建筑质量的提高起了很大作用。”
时隔5年，芦山地震让建筑物抗震设计的话题重回公众视野。薛彦涛在对雅安及芦山等地进行评估后认为：“雅安城区的震害情况比起都江堰在汶川地震中的情况要轻很多，震后市区居民生活基本正常。芦山县设防烈度7度半，实际遭遇烈度为8度，芦山县城的房屋，虽然很多围护结构、围护墙破损严重，但是结构主体、骨骼框架基本完好，可以很快修缮，继续使用。”薛彦涛认为，芦山地震中建筑受损程度比较低，与汶川地震后雅安进行了一系列加固、新建有关。并且汶川地震后，教育部和住建部对全国的中小学校舍包括医院做了抗震能力的鉴定和检查，对有问题的房子进行了加固。因此雅安、芦山的中小学校舍基本完好。
“关于农村自建房，因为村镇建筑的地方性特点非常突出，经常是就地取材，比如福建山区用石头建房,因此不易监管，一直没有被纳入政府监管范围。针对农村不同区域的特点，我们也制定了一套标准规范，但不太容易普及。芦山地震后，我们对芦山倒塌的农村自建房进行了调查，发现倒塌的多是早期的自建房，新建的农村自建房水平逐渐在提高，结构上要求的圈梁、构造柱等元素都具备，这些都是进步。但是还存在一些结构不合理，这需要专业人员的指导。”薛彦涛说。
事实上，近几年，政府在地震多发区包括新疆、云南等省推广的“农村抗震安居房”建设，已初显成效，政府给予新建安居房一定补贴，然后集中培训工匠进行施工，按照一定抗震标准来建设。在2011年新疆伊犁6.0级地震中，抗震安居房经受住了考验。
抗震意识，促使建筑抗震新技术推广
薛彦涛说，汶川地震后，建研院抗震所推广了两项建筑抗震的新技术，一个是建筑隔震技术，一个是消能减震技术。“事实上我们上世纪90年代就在研究，2000年左右开始推，但是因为没有发生大的地震，人们对安全重视不够，一直推广得不太好，汶川地震后，这两项技术的应用范围越来越广。”
薛彦涛介绍说，隔震技术是在建筑物底部与地基之间，增加适当的缓冲物，使建筑物在受到地震波作用后的加速度反应大大减弱，达到防护目的，隔震技术多用于低矮的或中高层建筑，行业认知度比较高。消能减震技术，是在建筑结构中增加各种“阻尼器”，提供阻力来耗减运动能量，在1998年启动的首都防震减灾示范区中，北京的一些标志性建筑如北京火车站、北京展览馆、北京饭店等，都采用了消能减震技术进行了加固。“消能减震技术一般用在比较高的建筑，对框架结构、高层建筑比较有效，从行业来看，设计人员不太容易掌握，目前应用受到一定程度的限制，这方面的推广宣传还应当加强。”
隔震技术在实践中的抗震效果令人惊叹。汶川地震后兴建的芦山县人民医院新门诊综合楼，在雅安地震中几乎毫发未伤，正是采用了隔震技术，这幢设防烈度7度的建筑抵抗了8-9度的实际烈度，被网友称为“楼坚强”。
“很多网友说，芦山县人民医院新门诊楼是澳门援建的，所以结实，其实并非如此，它旁边一个楼是香港援建的，围护结构破坏严重,因为它没有用隔震技术。所以不是因为谁援建的，也不是施工质量问题，完全是新技术起了决定性的影响。”薛彦涛说。
“从建筑抗震技术上讲，我们跟美国、日本等发达国家是齐肩的，从设计理论来讲，中国也是比较先进的，但是因为经济条件所限，需要找到一个平衡。比如日本的房屋用钢量很大，而且用的不是钢筋，是型钢，成本必然更高。”
据薛彦涛观察，汶川地震后，人们的抗震意识大为提升，对抗震技术的需求也更多。震后不久，成都的一个新建住宅小区采用了隔震技术；在山东的一个设防烈度很低的地方，一个开发商也斥资采用了隔震技术。“这些技术可能使每平米造价增加200-300元，一个大楼盘增加的成本就是几千万，开发商对成本是比较敏感的，但是汶川特大地震后，人们防震灾的意识增强了，一些开发商对建筑的抗震性能更加重视，愿意投入资金采用新技术。”
隔震技术在中小学校舍加固、新建中也大量应用，山西忻州市中小学校舍加固，采用了隔震技术，云南省近年在中小学校和医院的建设中，强制规定要使用隔震技术。
薛彦涛认为，随着国家经济实力的增强、规范标准的不断提高，以及新技术的推广应用，房屋的抗震性能也会越来越好，“作为研究人员，我们的工作就是要让建筑物在地震中抗倒塌的技术更成熟、更完善，同时造价不会提高太多。”