什么样的建筑能抗震

                               文/马跃成 

      在我们的印象中，肯定是看起来越是结实的建筑物越是最抗震的，比如说土房子没有砖房子结实，砖混的房屋没有混凝土框架结构的好。于是这些年楼房建的越来越高，钢筋混凝土的用量也越来越大。框架结构不行了，剪力墙结构上来了，预制板被淘汰了，全浇注的就觉得安全了。但是，我最担心的还是城市里的摩天大楼和炫丽的玻璃幕墙结构，担心这些东西可能带来的震后二次伤害。

      自从1995年元月17日的日本阪神地震之后，人们对抗震建筑的研究就逐步开始转向了，隔震研究越来越受重视。日本的这次地震给人们最大的震憾是，看起来最坚固的钢筋混凝土的桥梁成片地被推倒破坏。其中，在山阳新干线,新大阪～西明石之间倒塌高架桥9座；在阪神高速公路上，神户市东滩区3号神户线上，约600m的高架部分倒塌，除此之外，在靠近西宫市、今津、摩耶出口、京桥入口,神户市深江出口等计14个地区都发生了高架桥、跨线桥崩溃破坏和落桥事故。这次震灾给研究者带来许多新的研究课题。纵观抗震工程发展的历史，每次引起严重灾害的大地震之后，抗震工程的理论和技术水平都要跨上一个台阶。

       汶川大地震后，地震中心地带的许多学校成为碎砖堆的现象，让人们对建筑质量震惊之外，就是对学校的建筑结构上是不是存在问题有很大的怀疑。根据国家的抗震设计规范要求进行设计的房屋按说是不会倒塌的，也就是说这类房屋应该是能保护人们的生命安全的。但是事实并不如此，世界上的每次大地震总会有些意外发生，钢筋混凝土哪怕打的再结实总可能在地震中被撕裂或掀翻。

       这次芦山地震，芦山县人民医院成中国首幢经过强震考验的隔震建筑，其无损的秘密在于“弹簧隔震”技术。按照建筑术语，这样的构造属于隔震建筑。隔震建筑将在今后的抗震设计中备受瞩目。传统抗震建筑在地震中也能基本保证人员安全，要求结构主体未发生重大破坏，破坏部分为填充墙体及结构分缝处碰撞破坏。

芦山县人民医院主楼这样的隔震建筑，同样设防烈度要求下，能比普通抗震建筑多抗一级是正常的。隔震相当于在建筑物下面做了一个弹簧，用这个弹簧把地震的作用给隔开。一般抗震是指建筑靠本身的结构来抵抗地震的作用，如果无法抵抗，建筑会坍塌。比如芦山的一些建筑抗震设防烈度为7度——讲究小震不坏、中震可修(到了7度会产生一些破坏，震后修复还能用)，相当于擦破了皮，超过7度到8度，就是大震不倒。

其实，国内外也有些建筑物，经过了千年的历史考验，经受了很多次的大大小小的地震的颠簸，但是人家始终稳如泰山、巍然屹立。虽然现代科学研究已经非常发达，但是在今天我们既不能预报地震，又很难预防地震的情况下，好好研究一下古人们的智慧，还是很有必要的。

比如山西应县木塔。应县木塔建成于辽代清宁二年，即公元１０５６年，距今已有９５2年之久，是世界现存最高、最古老的纯木结构佛塔。这座楼阁式木塔通高６７．３１米，约相当于现在２０层楼房的高度，底层直径３０．２７米。应县木塔最令人称奇的是其设计的精巧，全塔上下除了砖石塔基和铁制塔刹外，整体架构所用全为木材，没有一根铁钉，数以万计的构件全靠卯榫互相咬合固定在一起。 

     木塔屹立近千年而不倒，其结构之固堪称一绝。木塔采用的是两个内外相套的八角形框架，而平面分为内槽和外槽两部分，内槽供奉佛像，外槽构成平座供人员活动，内外槽之间亦靠各种木料纵横连接，这就构成了一个刚性很强的双层套筒式结构，成为木塔坚固之本。

同时，塔内上下层的连接采用了叉柱造的方法。叉柱造就是将上层柱的底部十字开口，插在下层柱上的斗拱之间，而且上层柱向内退进半个柱径，从而造成逐层内收的效果，进一步增加了木塔的稳定性。另一方面，木结构建筑应用的斗拱和卯榫的咬合不是刚性连接，当遇到大风和地震等外力作用时，构件之间产生一定的位移和摩擦，可以吸收和损耗部分能量，起到调整变形的作用，构成了木塔建筑的柔韧性。

我国古建筑专家和文物专家多次实地研究的结论是：这种“刚柔相济”的结构共同造就了应县木塔卓越的稳固性，也正是木塔的这些建筑特色成就了木塔如今最古老、最高的木结构佛塔建筑的地位。“墙倒屋不塌”这一句中国民间的俗语，充分表达了梁柱式结构体系的特点。由于木材建造的梁柱式结构，是一个富有弹性的框架，这就使它还具有一个突出的优点即抗震性能强。它可以把巨大的震动能量消失在弹性很强的结点上。这对于多地震的中国来说，是极为有利的。

山西大同悬空寺。顾名思义，悬空寺它不仅仅是建造在距离地面60多米高的悬崖上，而且它整个建筑都悬在半空中！但是1500年来经历了无数次的山崩、地震、雨水侵蚀，它始终屹立不倒。悬空寺的两个三层楼阁由一个古栈道连接，恒山地区流传着这样的民谣：悬空寺，半天高，三根马尾空中吊。“马尾”就是指这些上接楼阁栈道、下至岩石的红色立木。这些立木总共有30根，被分成三组，每根长度大约十几米。分别被设置在两个楼阁和栈道下面，给人的第一感觉，悬空寺似乎就是靠这三组立木支撑在悬崖上。悬空寺是不是就靠这些立木支撑起来的呢？

　　　在所有悬空寺的楼阁和栈道下都埋有横梁，这些直径50厘米左右的木材，好像是从岩石中长出来的一样。这些横梁露在外面的部分大约有一米左右，它的上面正好是用木板铺成的走廊。不仅走廊，整个楼阁的底座也直接压在这些横梁上，这些横梁很可能才是挑起整座楼阁的关键。虽然这些横梁已经开裂，却没有腐朽。横梁经得起百年风雨侵蚀的关键，在于经过了一道特殊的处理。研究证明悬空寺的木头用桐油泡过，并且没有虫蚁的腐蚀，这样使它能够1000多年以来仍然坚实地插在岩石上，而且它用的木头是当地产的铁杉木。

日本木质宝塔。500多座日本的木质宝塔，在过去的1400多年的时间里，只有两座宝塔倒塌。有许多宝塔消失都是因为闪电或者是战乱中被焚毁的。1995年阪神大地震中，高架桥公路和办公大楼被震塌，神户的港口区被震坏。然而，附近京都东寺神庙中那座气宇轩昂的五层宝塔却完好无损。

几个世纪以来，人们一直认为宝塔的中心柱起着树干的作用，中心柱的收缩和摇摆，就能安然无恙，然而事实并非如此。其实，日本宝塔的中心柱根本不承担负荷，有的宝塔的中心柱甚至不挨着地面，而是从塔顶悬垂而下。建筑物的质量全部由外围的12根大柱子承担。宝塔的另一个奇特之处是，承受重量的垂直柱没有一个是与上层相应部位的柱子相连接的。换句话说，在五层宝塔中，连一根从上到下贯穿宝塔的承重柱都没有，这在现在的设计规范中是不允许的。宝塔的第三个特点是，塔体的宽大塔檐上铺有沉重的黏土瓦块。其实要想减轻塔檐的重量其实并不难办，比如换成轻质材料的瓦。可见塔檐的重量对抗震是有重要作用的。

古代工匠们的精湛工艺和高超的技术才能另现代人自叹不如。大地震还会再来袭击我们，也还要考验我们的重建是不是能够抗震。为了真正能够让房屋成为人们的避难所，而不是要命的工具，我们还真得仔细研究，躺在抗震规范上也不行。古代木塔抗震之迷也算抛砖引玉吧，关于抗震我们还有太多的事情要思考，要准备。

什么样的建筑防震？汶川大地震和芦山地震带来的灾难，让更多的人们关心建筑的抗震性，这是一种社会责任，也是对未来的责任，每一个人都不能掉以轻心。