地震来临，什么样的房子更安全？
12月18日23时59分，甘肃省临夏回族自治州积石山保安族东乡族撒拉族自治县发生6.2级地震，震源深度10公里。
截至20日上午9时，积石山6.2级地震已造成甘肃省113人遇难，782人受伤。
国家自然灾害防治研究院创院院长、中国地质大学教授徐锡伟表示，此次地震伤亡人数出乎意料。6.2级属于中等强度地震，与汶川地震、玉树地震等强震不同，这样“背景性”的地震发生率更高。造成此次地震人员伤亡较大的原因是多方面的。
其中一个重要原因就是房屋的抗震性能相对不够，震动破坏条件下很容易倒塌或发生边墙倒塌。
那么地震是如何对房屋造成破坏的？什么样的房屋在地震中更安全呢？
地震就是地壳内部发生了变动而产生了振动源，之后以地震波的形式将振动传播到周围房屋，造成房屋破坏。而这个振动源产生的原因可能是板块之间活动、火山喷发、岩层塌陷等。
如下图1所示，地震波可分为纵波（P波）、横波（S波）和面波（L波）三种。当波源产生后，这三种波就会像图中三辆小汽车一样开始驰骋，但它们在行驶时各自形式和速度是不同的。
P波就像图中绿色汽车一样，振动方向和传播方向相同，速度最快，是最先到达地面的，并使地面上下振动，但它的破坏性较小。紧随其后的是红色小汽车所代表的S波，其振动方向和传播方向垂直，会使地面产生左右、前后的抖动，破坏性较强。最后就是我们蓝色小汽车所代表的面波（L波），它是P波和S波在地表一起产生的新的地震波，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。
虽然地震很可怕，但并不是所有的地震都会造成破坏。据相关数据统计，全球平均每年发生约500万次地震，但我们真正能够感觉到的地震约有5万次，而这其中可能造成破坏的地震约有100次。
接下来让我们一起来了解一下这剩下的100次破坏性地震对房屋造成的影响。下图为2008年汶川大地震中北川县城的两栋砌体结构，这两栋建筑的距离50m不到，但所产生的破坏差距却令人吃惊。
通过观察，我们可以看出二者最大的区别是圈梁-构造柱。图4没有加入圈梁构造柱，倒塌严重；而图5加入了圈梁-构造柱，仅部分墙体产生X形裂缝，但主体结构并未破坏，基本不会对人员造成伤害。
图4
无圈梁构造柱的砌体结构
图5
有圈梁构造柱的砌体结构
相信大家在生活中都有打包包裹的经历，一个包裹如果不给它四周缠上打包带，那么就会非常松散。相同的道理，圈梁-构造柱在砌体建筑中就充当打包带的作用，它将松散的楼板和砌体墙连接成一个整体，这就提高了其抗震能力。
在地震现场除了砌体结构破坏以外，框架结构破坏也有很多。如图6和图7都是地震现场中的框架结构破坏，图6中底部框架中间的砌体填充墙被剪坏，形成X形裂缝，图7中角落的柱子发生破坏。
图6
框架结构内部砌体填充墙破坏
图7
框架结构的框架柱产生破坏
那么为什么会出现这样的破坏呢？这就要说起刚度这个词了。刚度指的是抵抗变形的能力，刚度大，抵抗变形的能力强，但同样也会承担更大的地震作用。而不管是图6的砌体填充墙，还是图7中加了半高窗台的柱，它们都会造成自身刚度变大，导致刚度不均匀，这样，刚度越大的构件在地震中破坏也就更严重。这也就是人们常说的“能者多劳”，既然你刚度大，那你就多承担点，但最后也是受伤最严重的一个。
在9·5泸定地震中，上述类型的破坏也或多或少地再次出现，下图为泸定地震破坏的相关情况。
图8
内部砌体填充墙剪切破坏
图9
框架结构内部装饰层破坏
图10
填充墙X形裂缝
图11
框架结构底层整体垮塌
上面我们已经看了地震中房屋具体的破坏形态，那么，如何来减轻这些震害呢？现在比较热门的技术莫过于减隔震技术了，今天让我们来简单认识下这个秘籍吧。
隔震技术是指通过一些减隔震装置将建筑结构与地面隔开，通过隔震层的变形来消耗地面振动，从而起到保护上部结构免于地震破坏的目的。下图就是一个简单的隔震原理示意图。
此外，消能减震技术是将结构的一些非承重构件（如支撑、剪力墙、连接件等）设置成变形能力强的消能构件，或在结构某些部位（如层间、节点处等）装设消能装置。它的核心就是消耗地震能量。
上述减隔震手段在国内已应用很多，比较典型的隔震建筑有被称为 “楼坚强”的芦山县人民医院、北京大兴机场项目、云南昆明机场项目等。
比较典型的消能减震工程有北京盈泰中心、天津国贸中心、昆明春之眼等结构。当然，国内也有将这两种技术综合运用的案例，比如唐山妇幼保健院项目、郯城职业技术学校和四川西昌攀西国际商贸城等就既有隔震技术，也有减震技术。
最后，当地震真的来临，我们的房子真的安全吗？我想只要我们的房子做到场地规划合理、设计理论得当、施工技术规范，是完全可以抵御中等地震的，如果在此基础上合理地加入减隔震技术，这样的房子毋庸置疑是安全的。
END
作者：郭宇（浙江工业大学 土木工程学院）