摘要:云南魯甸“8.03”6.5級地震,龍頭山老街所有老建筑群幾乎被夷為平地,但屬于該鎮供銷社的三層木樓卻屹立不倒,還護佑了兩個孩子平安。 而擁有234年歷史的云南省五大古寺之一——拖姑清真寺,也在強震后完好無損,它在最近幾十年里,經歷過5級以上地震20余次。
修建于1949年的龍頭山供銷社三層木樓
拖姑清真寺喚醒樓
每次強震過后,總能見到這樣的新聞——《###年古建筑堅強挺立》、《新房子倒了一片 木房子強震不倒》……這種巨大的反差讓多數居住在鋼筋混凝土里的城市人十分不解:木質房屋真有這么牛嗎?既然這么抗震,現代人干嘛不?。?/p>
地震是地質板塊在移動中能量的突然釋放。搭建在地震活躍帶上的建筑物必須抵抗很強的地震力。這些地震力取決于地震的強度、震源的遠近、造成地震的地質運動的類別,以及給定建筑物周邊的地質狀況。每一項的細微變化,都會產生千差萬別的結果。而每種建筑結構也都有其獨特的特性,例如其剛度和強度,因而對地震力的反應也不同。地震使一棟建筑物產生水平和垂直震動。水平力又稱為側向力或剪力,它是對抗震設計的真正挑戰。
我們首先來逐一分析下,木房子抗震真的好在哪里?
材質:輕的更好嗎?
至于木建筑是否更抗震這個問題,中國工程院院士、中國地震局工程力學研究所原所長謝禮立曾公開表示,木結構建筑擁有一定的抗震性能,主要是由其材料決定的。中國古代木結構建筑大多用天然木材,天然木材本身質地較軟,比磚石混凝土和鋼材有更好的柔韌性,這就使天然木材可以承受更大的形變。同時,天然木材一般比較輕,整個建筑的重量就比磚混和鋼結構的建筑要輕得多,這些都有利于抗震。
地基:不釘死為何更安全?
清華大學土木工程系教授錢稼茹指出,木結構建筑的支撐柱不是釘死在地基里的,而是放在石頭基礎上,也可以移動。2008年汶川地震后,當地的許多木結構建筑的柱子就發生了移動,但建筑本身沒有倒塌。這種特點使人們在大地震過后經??吹健皦Φ刮莶凰钡木跋?。
結構:低一些會更安全嗎?
“樓堅強”是箱式結構,樓層不高,屋頂結構重心不偏向一方,因此受力均勻。這個分析獲得相關部門工作人員及專家的認同。
連接:不用釘子更好嗎?
不用釘子的構件連接則是木結構框架晃而不散的根源。木結構建筑的構件連接是榫卯結構,榫卯連接既不會讓各構件分開,同時又有余量,不但可以承受較大荷載,而且允許產生一定變形,在地震荷載下通過變形吸收一定的地震能量。山西應縣佛宮寺釋迦塔(應縣木塔)是中國古代傳統建筑杰出抗震能力的集中代表。
山西應縣木塔
山西應縣木塔建于遼代清寧二年,即公元1056年,是國內也是世界上現存最高的木結構佛塔。木塔總高67.31米,相當于20層樓房的高度,塔身整體架構所用全為木材,沒有一根鐵釘,數以萬計的構件全靠榫卯互相咬合而固定在一起。經歷多次6級以上大地震,950年來,至今完好無損。圖為應縣木塔內部結構圖。
斗拱是中國古代建筑所特有的結構形式,靠它將梁、枋、柱連接成一體。由于斗拱之間不是剛性連接,所以在受到大風地震等水平力作用時,木材之間產生一定的位移和摩擦,從而可吸收和損耗部分能量,起到了調整變形的作用。除此之外,木塔內外槽的平座斗拱與梁枋等組成的結構層,使內外兩圈結合為一個剛性整體。這樣,一柔一剛便增強了木塔的抗震能力。
那么,想抗震就選木材建房?
選擇木材建房,就是抗震減災的最好辦法嗎?木結構建筑確實有較好的抗震性能,但是人生活在地球上并不是只有地震這一種災害要面對,房屋建筑還要滿足防風、防雨、防火、防蟲蛀等多種要求,這樣看,木結構建筑的功能就顯得單一。所以,目前世界上的主要建筑還是以磚混建筑為主。
而且,盡管木結構建筑有一定的抗震特性,但是它受高度限制,除了一些木塔外,人們很難看到有高于20米的木結構建筑。由于現代建筑越建越高,取而代之的是混凝土剪力墻結構,如果超過100米則多用鋼結構,因為鋼結構重量比混凝土輕,而且抗拉伸力也較好。
另外,結合中國農村的實際情況,一方面是資源的限制,一方面是資金的短缺,現在的農村建房已很少木結構的了,大多改用磚混的結構。而有些傳統磚木結構的民房,有的地基沒有高標準加固,有的防潮措施做的不好,長年腐蝕導致基礎不穩,出現沉陷。但需要指出的是,無論用什么材質,很多地方的民房在建造時沒有抗震的概念。有專家曾經提到,樓房基礎、墻體、地面、框架結構都缺少認真處理。用這樣的辦法建造起來的房子一旦遇震倒塌,比起木結構的房子來對人的生命安全威脅更大。
更現實的是成本的制約。據媒體報道,魯甸2003年發生地震后,縣里就出臺過補助抗震房的指導意見,達到抗震效果的村民新建房屋,縣里將給予1萬元補助,但是根本就沒有推廣開來。符合要求的抗震房要十幾萬元,這1萬元的補貼在村民看來是杯水車薪,根本就不劃算。60平方米的抗震安全房,僅圈梁和構造柱就需要2萬元,山村農村建房的交通成本和人工費用比平原高,每平方米需1000元至1500元,最少投資6萬元。而且農村家庭生產要求大于生活要求,建房面積往往大于60平方米。與此形成鮮明對比的數字是,魯甸縣農民人均年收入為4300元,近60%的農民每日生活費不到7元。 而時常拿來舉例的——美國人加拿大人多住木質房屋——更因為國情的不同而難以類比。
蘆山地震中的“樓堅強”——蘆山縣人民醫院新門診綜合樓距離震中10余公里,毫發未傷,玻璃沒碎,墻沒裂縫。
劉仁順建造的木質新房
四川大地震重災區綿竹市遵道鎮棚花村52歲農民劉仁順建造的木質新房,在外從事木匠工作的他經過多方考察、研究,利用價格適中的木材建設木質防震新房,建房所需的7萬多元人民幣中,1.6萬元是政府補助,其余6萬元是貸款,房屋總體造價比鋼筋混凝土結構便宜1/3。
綜合來看,沒有一棟建筑可以做到完全防震,木質結構之所以穩定,并不是因為抗震性百分百優于其他建筑材料,而是它回彈力大,柔韌性強,地震頻率大,導致木質結構部分回彈力和震動中和,使得破壞力減小。而且,相比磚瓦混凝土的倒塌,木質結構對人體傷害比其他砌體結構小一些,造成的次生災害也相對小一些。
而選用什么材料蓋房子,也不完全是基于抗震的考量,還有當地的歷史、經濟、民族、文化等多種因素的影響。怎么能在節省成本的情況下,最大程度的通過抗震設計,將結構損壞減少到最低限度,才是最關鍵的問題。因為,房子倒了還能再建,生命卻只有一次。