灾后对校园建筑抗震设防标准的反思

　　[摘要]“5.12”汶川大地震给人们带来了生命和财产的重大损失，在而后巨大而艰难的重建过程当中，必定有千头万绪摆在我们面前。反思此次大地震发生的整个过程，其中最令人揪心的莫过于学校校舍的倒塌和学生、教师的死难。本文通过分析校园建筑的抗震设防标准、建筑设计和结构存在的问题，引入亚洲地震多发地区的校园抗震设防标准的借鉴经验，探寻如何在人力可及的范围内，尽力从各个层面杜绝或减少可能存在的安全隐患。
　　[关键词]抗震设防，校园建筑，隐患
　　“5.12”汶川大地震夺走了数万人的生命，但最触动国人神经的是一张张在校舍废墟下逝去的青春面庞，无数张阳光的笑脸，随着一间间倒塌的校舍，瞬间失去了光辉，生命在此刻显得如此脆弱和渺小，留下的，只有生者无尽的悲伤与哀思。
　　地震跨塌的房屋中，最触目惊心的莫过于中小学校！根据四川省各地教育部门不完全统计，在此次地震中，校舍倒塌6898间（汶川、北川等重灾县数字未包括在内），德阳市绵竹、什邡两市共有汉旺镇、遵道镇、九龙镇、武都镇、清平乡、红柏乡、洛水镇等16个乡镇学校的校舍在地震中完全倒塌。如何在人力可及的范围内，尽力从各个层面杜绝可能存在的隐患，如设计、施工、验收到管理体制等，应成为灾后重建工作的重点。
　　1、 加强房屋整体性的作用与措施
　　所谓抗震，就是要加强房屋的整体性，而对于砌体结构，要增加建筑物的整体性，一
　　个是使用现浇板，另一个就是使用“构造柱”和“圈梁”。
　　“现浇板”全称为现浇钢筋混凝土楼板。现浇板在施工现场完成支模，扎钢筋，混凝土浇灌等程序，尽管其工序多，施工周期长，但现浇板可以增强房屋的整体性，由此提升建筑的抗震能力。
　　“构造柱”和“圈梁”是唐山大地震之后，我国在建筑抗震方面的一大发明。“构造柱”就是在房屋的四角及拐弯等处配上钢筋，浇灌混凝土，做成钢筋混凝土的柱子，用来约束墙体。而“圈梁”是延水平方向的封闭的钢筋混凝土梁。“构造柱”和“圈梁”一起使用就像用绳子给一个箱子打包，把横向和纵向都绑住，这样，房屋的整体性就会大大提高，在地震中不会轻易倒塌。
　　对于混合结构来说，“构造柱”和“圈梁”是其最主要的抗震结构，而在现浇板中，钢筋混凝土的圈梁与板融为一体，整体性将更加牢固。如果地震灾区的砖房都能够加上构造柱和圈梁，决不会破坏的那么厉害。
　　2、 预制楼板的脆弱性
　　在这次地震中，倒塌的房屋废墟中大量的预制楼板随处可见，而这些使用预制楼板的
　　建筑在地震中最为脆弱，房屋整体性较差，从而在地震中抗震性较弱，更容易倒塌。
　　在1976年以前，预制板因为使得盖楼速度快，价格相对便宜，质量相对来讲也有保
　　证，因而在全国范围内被大力推广。直到唐山大地震发生之后，人们才开始意识到预制板在抗震方面的缺陷。
　　使用预制楼板盖房子从某种程度就好像搭积木一样，先砌好四面墙体，然后再把预制板两端搭在墙上，接着在楼板上再砌墙，然后再搭预制板…….这种建造方式并不能把预制板搭在墙体上的钢筋与墙体牢牢粘住。如果再没有增强房屋整体性的技术措施，那么当遭受较强地震时，两堵墙便会以不同频率摇晃，而预制板便会猛地从当初固定较弱的一端甩开，砸向下层楼板，最终使房屋由上到下整体倒塌。
　　都江堰聚源中学已经成为一片废墟，从现场情况及剩下的结构体分析，这栋三层教学楼为“装配式框架结构”也就是说梁柱是现浇混凝土框架，而楼板并非现浇，是预制的。从现场看，用于搁置预制板的挑耳尺寸过小，预制楼板与框架的整体连接性较差，当地震发生时，房屋震动，预制楼板与框架不能形成共同完整的体系，就从框架上滑脱了下来，从而造成了不可挽回的巨大灾难。
　　3、确保校园建筑抗震质量的几个重要环节
　　3.1规划、报批环节
　　作为一个建设项目，必须由建设主体（私立学校的建设主体是学校，公办学校的建设主
　　体是教委或当地政府计划投资部门）依据相关设计规范进行总体规划设计、建筑平面、结构及构造设计等工作，拿出初步的方案进行报批后方能实施的。对于学校类建筑而言，其总体规划设计的主要依据就是国家分别于1986年和2001年出台的《中小学校建筑设计规范》
　　（GBJ99—86）、《建筑抗震设计规范》（GB500011－2001）。在这两个环节中，地方政府建
　　设管理部门（一般是建委或者城乡建设规划管理局）主要承担对总体规划和初步的设计图纸
　　的审核工作，发改委负责项目的审批工作。但发改委对项目的审批必须依据建设管理部门的
　　审核意见出具。现在存在的主要问题是，地方政府建设管理部门对项目总体规划和初步的设
　　计图纸如果不能认真审核，找出设计中存在的问题而草草批复的话，那么初步的设计中一些
　　不合理的细节便对学校建筑建成后的安全性形成了极大的威胁。因此，在这个环节中，首先
　　要求城市建设管理部门履行好自己的职责，卡住建设项目质量的第一道关口，也只有这样
　　，才能从源头上率先保住学校建筑质量的可靠性。
　　3.2设计环节
　　项目经过报批后，便进入到设计环节。这个时期的工作质量主要依靠设计院的设计质量
　　予以保证。设计院一般会严格按照上述两个规范的要求进行设计，关键在于，现行的设计规
　　范到底能否有效保证学校建筑在类似汶川地震这个级别的自然灾害发生时不出现安全事故。
　　从汶川地震发生后学校的大面积倒塌来看，这其中当然会有一定的关联。因此，我们便
　　不得不重新去审视上述两个规范。《中小学校建筑设计规范》只是对选址、总平面布局；教学及辅助用房；行政及生活辅助用房；用房面积、层数、净高等参数和建筑构造；交通疏散；室内环境和建筑设备等相关环节给定了标准，比如中小学校的层高最高是五层等。对建筑本身抵抗重大自然灾害的设计条款基本没有涉及。
　　《建筑抗震设计规范》对教育建筑中人数较多的幼儿园、小学的低层教学楼的抗震设防类别划为乙类。设防标准规定：乙类建筑，地震作用应符台本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。
　　从本次地震中获取的经验教训来看，作者认为校园建筑的抗震设防等级应列入甲类建筑，其设防标准是这样规定的：甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。
　　因此，无论学校所处地区属于该规定中的哪一个抗震设防烈度、都应该按照最高级别的组别进行学校建筑的建设，同时对学校建筑按照甲类建筑的设防标准考虑。
　　3.3施工环节
　　科学合理的建筑抗震设计,必须通过高质量高水平的施工才能实现。施工质量的好坏,直接影响建筑物的抗震能力。倘若施工质量存在重大问题和隐患,一旦遭遇强烈地震便会将问题暴露无遗。搞好施工质量的关键在于严格按施工规范或规定施工。现行的建筑抗震设计规范与施工规程,对施工标准、施工技术与措施及施工质量等,均做了明确的规定。施工单位和技术人员,在施工过程中应严格执行,确保抗震结构的工程质量。
　　因此，加强对施工阶段的规范和管理对于学校建筑质量的重要意义是不言而喻的，应该针对这个环节出台更多的法律法规，并严格规范监督管理职能部门的工作，保证施工环节质量的有效控制。
　　4、“先天缺陷”不应成为借口
　　有专家指出，学校在抗震方面存在几个先天缺陷：一是房间大——学校教室、活动室的空间较大；二是窗户大——教室需要良好的采光，大面积的窗户使得墙体面积大大减少；三是走廊设计问题——一般教学楼多采用单面外廊的走廊设计，多由柱子支撑，如果教室两边都是走廊，在纵向上一间教室只有前后两面墙抗震，而两边柱子的作用则很弱。
　　但从技术上分析，学校教学楼需要大窗户采光，这对砌体结构是不利的，但与钢筋混泥土结构体系却并没有关系。因为，在砌体结构中，尽管加入了混凝土的构造柱和圈梁，墙体仍然是主要的受力构件，构造柱和圈梁只是作为一种抗震措施，起到约束墙体、提高房屋整体性的作用。也就是说，在地震时，构造柱和圈梁，可以支持墙体减缓甚至避免房屋倒塌，然而当地震烈度很强时，一旦墙体发生大面积的倒塌，构造柱并不能独自撑起楼板。因此砌体结构并不适合教学楼这种需要大开间，采光面积大的特殊建筑。然而框架结构则不然。框架结构中的承重构件是现浇钢筋混凝土的柱子和梁，墙体仅作围护和分割空间之用，并不受力，因此房间布局灵活，门窗也完全可以开得很大。
　　以现在的抗震设计标准来看，教学楼本身并不应该成为抗震的“特困群体”，只要在设计时充分考虑抗震的结构系统问题，执行设计规范中的相关规定，保证施工材料和施工的要求，校舍的抗震能力绝不会构成问题。这就是当地近十年来一些从设计、施工都较为优良的校舍地震之后并没有发生严重损毁的原因。
　　5、亚洲地震多发地区校园抗震设防标准的借鉴经验
　　日本社会在经历过数次大地震血的教训后认为，学校是第一避难所。日本文部科学省表示：地震时在校学生必须安然无恙，而学校还可当作地方百姓地震时的紧急避难所，学校的辐射能力不仅仅是平时的就学辐射能力，同时也是非常时期的抗灾辐射能力。这种做法可能一次性的投入要高些，但对土地和建设资源利用来说，可谓是眼光长远，一举两得。
　　在这一背景下，文部省于2002年开始施行历时5年、耗资30亿日元的“大城市大地震减灾特别计划”。同年6月出版了《促进学校建筑防震指南》。
　　秉承“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则，文部省在《促进学校建筑防震指南》中确定的基本原则是：
　　对可能在地震中坍塌或严重损毁的学校建筑，优先开展防震加固措施；
　　促进对建筑抗震能力的评估；
　　持续推进提高建筑抗震能力的规划制定工作；
　　及时公布有关建筑抗震能力的评估结果，以及提高建筑抗震能力的规划方案；
　　对抗震工作中的非结构性问题一一排查，并采取相应举措。
　　图1：已焊接钢架的日本学校建筑正立面
　　台湾地区1999年“地震曾造成全岛八百多所校舍严重受损，有专家指出全岛95%的学校建筑不符合抗震要求。最主要的原因是因为经费不足造成的，在校舍的兴建之初并不确定会建几层，随着需要逐年增建，因此，当地震来临时，最早兴建图２：日本学校建筑中新增的防震墙且受力最大的底层发生垮塌。然而在地震之后，台湾地区新建的校舍在抗震设计，规范执行等有了很大的改善，目前台湾当局正积极进行全面的校舍抗震能力评估，并陆续进行提升校舍抗震能力的加固工程。按照台湾地区相关规定：学校建筑的抗震能力应比一般民居高出25%。而在地震发生之前，国内的校园建筑的抗震能力始终没有得到足够的重视。
　　六、结语
　　学校的修建过程包含了好几种角色：决策者、设计师、施工队、监理方、验收员等。这其中任何一方出了问题，都会造成无法挽回的损失和灾难。这些倒塌的校舍有没有进行规范建设、建设周期是否过短、设计有没有达到标准、施工过程中有没有偷工减料、拨款是否过低并且还存在着层层盘剥，所剩无几？逝去孩子的亡灵需要一个说法，失去孩子的父母也需要一个说法。
　　建筑物的抗震设防,重在概念设计,选用合理的平面、立面布置和结构体系;在满足结构构件抗震强度验算的基础上,加强必要的抗震构造措施;抓好施工管理和监督,努力提高工程质量。只有做好这几个环节的工作,才能使建筑物更好地经受住地震的考验。
　　
　　[参考文献]1、邓文旭.建筑抗震概念设计初探山西建筑Vol.33No.24Aug.2007
　　2、程绍革.王亚勇中国建筑抗震三十年回顾与展望抗震防震工程设计专栏2006.8
　　3、刘家琨.究竟是哪一个环节出了问题南方周末2008.5

《灾后对校园建筑抗震设防标准的反思》

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