地震中，有的建筑成为一片废墟，有的却几乎完好无损。2013年4月20日，四川省雅安市芦山县发生7.0级地震，震源深度约13公里，震中芦山县龙门乡99%以上房屋垮塌，芦山县城内的许多建筑也遭到了不同程度的破坏。但是，有一座建筑却屹立不倒，它就是后来被网友称为“楼坚强”的芦山县人民医院门诊楼。
这不仅与建筑工程本身的结构有关，也与建筑的抗震级别有关。
最近，在重庆大学，进行了上百次的“楼坚强”试验。一栋6层高的建筑，经历了8度罕遇双向“地震”的考验，没有垮塌。8度罕遇双向“地震”，也就是相当于8级地震的考验。
- 问：“楼坚强”试验是怎么进行的？
重庆之声时事新闻主笔贠晓朋：
这次试验项目，来源于中国工程院院士、原重庆大学校长、重庆大学钢结构工程研究中心主任周绪红教授和石宇教授主持的 国家重点研发计划项目和国家自然科学基金重大项目。试验的地点，是在重庆大学振动台实验室。
右为中国工程院院士、重庆大学钢结构工程研究中心主任周绪红教授 图片来源：重庆之声
在这个实验室里，有一栋外墙是白色和粉色的建筑。它模拟了真实建筑的大小：一共有6层，每层高2.7米，总体高度是16.2米，每层楼面积大约有23.5平米，分隔成两间房屋。我们的住房，一般都是钢筋混凝土结构。但是这栋试验楼主要采用钢材料，通过螺栓拼装，再加上石膏板等板材。小楼的下面，是一个长、宽6.1米的振动台，可以模拟地震发生时的情景，横向、纵向移动。
试验的时候，可以很清楚的看到这栋楼在上下左右不规则摇晃，如果人进去了，可能连站都站不稳，但还是屹立不倒。5月22日到6月4日，团队进行了上百次模拟地震试验，甚至模拟再现了“唐山地震”、“汶川地震”等情景，真正做到了“楼坚强”。
图片来源：重庆之声
重庆之声科技专栏主笔郝锐：
在这之前，国内、国外都进行过类似的试验。但国内的“模型”试验只有3层，美国做过6层的振动台试验，输入的地震波只有一个方向，横向的地震波。而重庆大学进行的试验，是横向、纵向两个方向，双重考验。
在地震的时候，我们首先会感觉上下颠簸，这是地震的纵波，随之而来的左右晃动，是地震波的横波。从传播方式来分，还有面波。它是纵波和横波在地表相遇后，激发产生的混合波。这是地震造成建筑物强烈破坏的主要因素。也就是说，重庆大学的这项试验，能更真实的模拟出地震发生时的情景，更准确的观察地震对建筑物造成的破坏。
- 问：怎么衡量这栋房子的抗震性能？这次试验的结果如何？
重庆之声时事新闻主笔贠晓朋：
主要是从两个方面：在试验的过程当中，团队记录了建筑结构的位移、变形等等一系列数据，进行分析，看是否满足我们国家建筑抗震设计规范的要求；另一方面，他们还会观察试验现象，比如建筑有没有损坏、墙体有没有裂纹。从这两个方面来衡量这个建筑抗震性的好坏。
对于具体的试验结果，重庆之声记者李祯采访到了重庆大学土木工程学院石宇教授。她表示：
“这次实验结果数据，我们还在处理，应该在尽快要把这个实验数据以论文的形式或者实验报告形式公开。肉眼观察，我们这次做完实验以后，现在那个模型，我们可以看到，只是局部的螺钉的地方，对板材挤压有些破坏，螺钉有些倾斜，板的裂纹也只是局部有裂纹，没有出现板的整体的破坏。然后龙骨，我们现在正在拆。拆完以后，它也是没有大的破坏。”
重庆之声时事新闻主笔贠晓朋：
整栋楼的结构，可以说是完好无损的，石膏板的局部地方有一些裂纹，经受住了“双向”(横向和纵向)8度罕遇地震波的冲击。这次试验的最大意义，是证明了这种钢结构房屋的安全可靠。
图片来源：重庆之声
- 问：“8度罕遇地震波”是什么概念？
重庆之声科技专栏主笔郝锐：
“罕遇”是某种地震烈度的简称。一般我们熟悉的是震级，里氏5级、里氏7级。地震烈度和震级的概念不一样了。因为同样大小的地震，造成的破坏不一定相同；同一次地震，在不同的地方造成的破坏也不一样。为了衡量地震的破坏程度，科学家又“制作”了另一把“尺子”，就是地震烈度。地震烈度分为1到12度，表明地震的破坏程度由小到大。破坏程度最大的，就是罕遇烈度。
重庆之声时事新闻主笔贠晓朋：
你可能还记得2010年世博会，中国馆是一个靠四只“脚”撑起来的“倒金字塔”式的建筑。经过试验，它可以抵抗8度罕遇地震。重庆的建筑是6度设防，就是说，根据国家规范，我们住的房子、工作的地方，要能抵抗烈度为6度的地震。
- 问：在重庆大学的这次试验当中，6层建筑经受住了模拟8级“地震”的考验。“楼坚强”的背后有哪些秘密*器武**？
重庆之声科技专栏主笔郝锐：
抗震技术简单来说就是加固房屋，一般是通过加强建筑物的“强度”体系和“延性”体系来完成。
“强度”体系，很好理解，就是把建筑物做得很“刚强”。地震来了，就“刚正面”，“硬抗”地震。这种体系因为结构刚度增大，可能在结构件薄弱部位发生破坏，导致整体破坏。而抗震“延性”体系，就是容许某些结构构件在地震时被破坏，以柔克刚，让一栋建筑“裂而不倒”。
重庆之声时事新闻主笔贠晓朋：
重庆大学科研团队的这项试验，关键的就是以柔克刚。
这里边有两个专业词汇，一个是冷弯薄壁型钢，一个是剪力墙。
这栋6层小楼用的是一种特殊的钢材料，叫冷弯薄壁型钢。“冷弯”，是一种可在常温下对钢板进行弯折的技术，可以随意对钢板进行弯折，制造者想要什么形状都能实现。“薄壁”也很好理解，就是说这种钢板很薄，柱子的钢板厚度只有1.2毫米，房梁的钢板厚度是1.8毫米。这种钢板比手机还薄，苹果手机的厚度差不多是5毫米。
冷弯薄壁型钢做成C型、U型的钢管，再用钢管组成“剪力墙”，这种用新型钢材组成的墙体，就是抗震的秘密*器武**了。
图片来源：重庆之声
重庆之声科技专栏主笔郝锐：
其实在我们住的房子里也有“剪力墙”，它又叫做结构墙。大家熟悉一点的是承重墙。拿到房子的户型图，一目了然，黑色的墙体是承重墙。装修的时候，承重墙是不能砸的。还要特别提醒大家，剪力墙也不能砸，它的主要作用是抗风、抗震。
- 问：传统建筑的剪力墙，一般用的是钢筋混凝土。在这项试验里，房屋的剪力墙采用了一种新型钢材。那么，它是如何抗震的？
重庆之声时事新闻主笔贠晓朋：
这幢房屋有两面剪力墙，用的是钢管柱+钢板。钢管的间距很窄，400-600毫米，再蒙上一块0.8毫米的钢板，形成了一面墙，然后通过墙体来抗震。
打个比方吧。传统建筑里的剪力墙，是两根钢筋混凝土的柱子，间距很宽，有6米的，也有9米的。就像两根筷子，比较容易折断。而这种新型的剪力墙，就像是一把筷子，再通过钢板把它们“捆”在了一起，想要折断，就很难了。
图片来源：重庆之声
问：下一步团队还有怎样的规划？
重庆之声科技专栏主笔郝锐：
6层高的房屋还不足以面向社会大众，所以下一步，他们计划把试验楼做到15-18层，并且还将挑战更高的地震级数。这对房屋的抗震和防火性能，都提出了更高的要求。另外，我还了解到，根据目前的造价来计算，建设这样的钢结构房屋，一平方的价格在2500-3000左右，如果要走到面向市场这一步，如何降低成本也是需要考量的。
中国是一个地震频繁的国家，发生在我国陆地疆域内的地震数量，占据全球陆地地震总数的33%左右。如何提高房屋的抗震性能，也是摆在建设者们面前需要研究的课题。
文/李祯
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