你家的房子抗震嗎？
嘉賓簡介
王東明，男，1977年5月出生，博士，研究員。2009年畢業於中國地震局工程力學研究所，獲工學博士學位。2004年在中國地震應急搜救中心參加工作，2009年被評為副研究員，2009年擔任科技開發處副處長；2010年調入中國地震災害防禦中心，現為結構抗震技術部主任，國家地震災害調查與評估技術專家組副組長、中國災害防禦協會應急救援專業委員會副主任委員、國家地震災害調查高級評估師、中國國際救援隊結構專家、中國紅十字會抗震基金會專家、中國地震學會會員、中國力學學會會員。兼任防災科技學院碩士導師、大連理工大學博士生合作指導教師。
王東明在黑龍江五大連池考察火山遺迹
2008年5月，汶川地震災區，某處傍山公路。
公路兩端擠滿了人和車，大家都在焦急地等待著交警放行。
路邊的山體上，一塊巨大的岩石搖搖欲墜。
危險，一觸即發。
突然警察開始分開人群車輛。隨後，一輛越野車緩緩地後退，後退……
就在大家以為它要掉頭離開時，它卻猛然加速，如離弦的利箭一般飛速穿過了山路。
……
當中國地震局的結構抗震專家王東明向我們講起這段經歷時，說者風輕雲淡，聽者驚心動魄。
身為地震領域的專家，直面死亡，似乎是不可避免的宿命。
「地震是人類無法避免的自然災害。做好建築結構的抗震工作，遭遇大地震可以少死人、甚至不死人。這樣再大的地震也不過是尋常災害。」王東明這樣解釋自己的工作。
王東明現為中國地震災害防禦中心結構抗震技術部主任、國家地震災害調查高級評估師，主要從事震害預測、震害虛擬模擬、應急救援等方面的研究。
王東明在汶川特大地震現場進行應急與震害考察
結構抗震是咋回事？
地震襲來，房倒屋塌，家破人亡，在人們心目中已經成為對大地震的默認設置。但在王東明眼裡，這一切都將會改變。「如果採取一定的科技手段，在大地震襲來時，房不倒屋不塌並非是不可能的事情。」
採訪伊始，王東明即開誠布公地說：「在目前地震預報精度未過關的現狀下，地震減災的重點應該是災害防禦。這方面智利、日本、美國、紐西蘭等國家做得好值得我們學習。」
王東明開始細數國外多次強震的受災情況。
智利是世界上地震最頻繁的地區之一，這裡大約每十年就發生一次里氏8級左右的地震，但是每次大震襲來，智利因地震而死亡的人數卻一直不多。2010年2月27日，智利人口稠密的首都聖地亞哥附近發生了里氏8.8級大地震，造成802人死亡。
「大震死亡人數少，究其根本原因在於智利的建築物抗震性能好。不同於我國建築對室內裝修的過分追求，智利的建築更注重結構本身，比如提高混凝土強度等級、保障配筋率等。震害防禦的根本在於加強工程結構抗震,把房子建結實。」
「地震死亡人數少，人們對地震不會感到太大的恐懼，就會將地震看作尋常災害。地震襲來，才不至於造成大範圍的社會恐慌，避免造成不必要的損失。」
正面的例子是2011年發生在紐西蘭第二大城市克萊斯特徹奇的里氏6.3級強烈地震，震源深度距離地表僅有4千米。地震共造成182人遇難。而這不足200的死亡人數，卻是紐西蘭近80年的歷史上地震傷亡最慘重的一次。
反面的例子是2010年1月12日發生在中美洲的海地大地震，震級里氏7.0級，經世衛組織確認，超過27萬人死亡。
「死亡人數的巨大差異主要在於房屋結構抗震性能的差異。在複雜條件下,地震造成的房屋破壞，還會引發火災等次生災害，同樣會造成大量的人員傷亡。」
1923年9月1日，日本關東地區發生7.9級（後人重新測算為8.1級）強烈地震。地震發生時，恰值中午，東京等地的市民忙著做午飯，許多人家爐火正旺。地震造成木質房屋的大量倒塌和煤氣管道破壞，東京等地頓時變成一片火海，爆炸聲、火災中人們的呼救聲此起彼伏，整個日本關東地區變成了人間地獄。
「所以對於城市來說，防震減災是一個系統性工程。」
王東明（右）作為專家參加中國國際救援隊訓練
地震本質上是地殼內部板塊之間的錯動和斷裂。這種地殼運動造成地表變形和地面震動，導致房屋承重結構發生變形、破壞，甚至倒塌。與此同時產生的地面震動則可能與房屋自身的振動頻率相呼應，引起房屋的劇烈共振，直至振動超過了房屋的承受能力，房屋傾頹。
地震來了，不能跑出屋子嗎？
「大地震產生時，大地劇烈晃動，人根本難以站穩，更別說往外跑。所以有小震不用跑，大震跑不了的說法。這樣，提升房屋的結構抗震能力就顯得尤為重要。」
提升房屋的抗震能力要從提高結構承載力和控制結構地震反應兩方面入手，結構承載力就是結構抵禦地震作用的能力，而控制結構地震反應則通常是控制結構的位移和變形。
在實際工程應用中，控制結構地震反應除了傳統的提升結構剛度和承載力的方法，還可採用隔震裝置。將震動引發的變形能量集中在有彈性的隔震墊上，可有效地減少房屋地基和地上部分之間的相對位移。同時，地震傳來的能量大部分被隔震墊吸收，一般只能傳上去1/8左右。「汶川地震後，蘆山澳門援建的醫院，採用了隔震技術，經過7.0級地震考驗，不僅醫院的主體結構沒有受到地震破壞，連醫院的儀器設備都沒被地震損壞。」
「除了隔震技術外，工程應用中還可以採用加阻尼器的方法，達到減少房屋振動振幅的目的。一般來說，可以消減50%的振動。通俗地說，就是讓房屋的擺動幅度減少一半。」
他舉例說，台灣位於歐亞大陸板塊和菲律賓海洋板塊的聚合交界地帶，地震頻發，但這沒阻擋台灣人民建築摩天大樓的雄心。著名的台北101大樓在2010年前是世界第一大高樓，目前由於迪拜塔和上海中心大廈的落成，已經退居全球第三。這座大樓就是採用阻尼器抗震的一個範例。
在動工之前，地質學家即對台北101大樓附近的地質結構進行了勘探，結果發現距離選址200米附近有一處距地表10米深的斷層。於是這項工程在設計之初，就請台灣地震工程研究中心進行了地震模擬，並設計了相應的結構抗震方案。
考慮到台北101大樓時常要遭到颱風肆虐，他們選擇了調諧質塊阻尼器，在88至92樓掛置一個直徑5.5米、重達660噸的巨大鋼球，利用擺動來減緩建築物的晃動幅度。這是全球最大的阻尼器，一直懸掛在樓體外側，供遊客們觀賞。
中國幅員遼闊，地震多發。王東明希望，他所講述的這些成功抗震保護生命的實例，不再是別人的故事，未來也發生在神州大地上。
導師的作用是指明研究方向
王東明很年輕，尚未到不惑之年，卻已經在2014年和2015年連續兩年獲得了中國地震局科技進步一等獎，其中2014年還名列一等獎第一名。
王東明的本科畢業於遼寧工業大學，所學專業是工業與民用建築。他沒有成為一個建築師，而是成為一名地震災害防禦領域的結構抗震科學家。「我從前學的是蓋房子，現在研究的是如何把房子建造得更結實。」他打趣著自己職業的轉變。這一切緣於2001年他有幸投奔到了中國地震局工程力學研究所所長孫柏濤的門下。
「我們所的大樓是當年梁思成指導設計的，地下一層地上三層。古色古香，是文物級的建築。」說起曾經的求學聖殿，已經身為碩士生導師的王東明仍有種孩子氣的自豪。中國地震局工程力學研究所位於哈爾濱，前身是中國科學院土木建築研究所。1984年，成為中國地震局工程力學研究所。該所目前是國內唯一以地震工程和防災減災為主要研究領域的國家公益性科研機構。
現任所長孫柏濤是王東明的碩士以及博士導師。「一個導師最重要的是，總能給學生指明學科發展方向。」言語間，王東明對導師多少有些小崇拜，勾起了我們對孫柏濤的好奇心。我們本以為孫柏濤所長應是老當益壯的長者，沒想到竟然是年富力強，他僅僅比王東明大十幾歲，卻已經是蜚聲國際的地震災害防禦專家，現為聯合國城市災害評估專家組成員（Member of UNDAC）。
「2001年，我大學剛畢業，對地震還不了解。研究生導師孫老師和我談，說地震中有個問題，地震過後老百姓不敢回房子里住，在戶外搭帳篷生活。在飲食、上廁所、取暖和社會治安等方面都會導致很多問題。拿最簡單的生火做飯來說，如果不慎引發火災，很容易在帳篷之間蔓延。孫老師為此很憂慮。他說，現在有幾個研究方向可讓我選擇，但是他眼下最想做的就是對震後的房屋做安全鑒定。孫老師問我，你能不能幫我做這個事情？我二話沒說就答應了。」
在孫老師的指導下，王東明在讀碩士期間就做出了國內第一套地震現場房屋安全性評估模型。
2004年碩士畢業後，王東明本想去日本留學，學習結構抗震技術。但是和孫老師的一番交談後，他決定留在國內，到中國地震局應急搜救中心工作。2005年11月26日江西瑞昌發生了里氏5.7級地震後，當地老百姓紛紛選擇在戶外搭帳篷。王東明作為地震現場應急隊員，親眼看到了大冬天裡百姓露宿室外的各種困苦。「在災區現場，為老百姓進行房屋地震安全性鑒定，老百姓就可以早日結束露宿之苦。」
「在地震災區，即使地震烈度很小，房屋沒有明顯的損壞，老百姓也不願意回房子里住。住在房子里怎麼說也比露天宿營舒服。有時遇到賓館酒店，我們進去查看評估一下主體結構，沒問題就進去住。賓館的服務員和其他單位的地震救援人員看到地震局的人進去住了，也就放心勇敢地跟著住進去了。」說到這裡，王東明羞澀地低了低頭。
災區現場房屋安全性鑒定，還涉及震後救援。震後總會有倖存者被埋在廢墟中。
如何有效地施救，是門學問。一個倖存者的周圍可能還會有其他倖存者，貿然採用機械施救，不僅可能直接傷害到其他倖存者，甚至有可能導致廢墟的進一步坍塌，給救援人員帶來生命危險。因此在災區現場，也要對廢墟的承重結構和受力情況，以及可能出現的後續倒塌進行即時性的風險評估。
2008年汶川地震，王東明作為國家地震應急隊員，第一時間趕到了地震災區。「我去的第一處廢墟是一所學校。廢墟裡面是死亡的孩子，廢墟外面家長們哭成一片。」
王東明的心裡非常難受。到指揮部報到後，他馬不停蹄地奔赴救援第一線。於是才有了本文開頭那驚險的一幕。
「我們當時已經在公路一頭等了一個小時了。警察不讓通行，我們拿出中國地震局的工作證件也沒有用。這樣我們就趕不到下一個評估區，完不成當天的評估任務了。最後磨破了嘴皮，保證後果自負後，警察才讓我們通行。」
「我們先是倒車，向後開出一段距離，再向前加速開，儘可能縮短在巨石下的通過時間。警察最後也同意了這個方案。」靠著大膽的科學規劃，王東明他們就這樣從搖搖晃晃的巨石下沖了過去。
「我們是幸運的。我們的一些地震局同行有的就沒有這麼幸運了。在汶川和其他的地震災區，都有因山體滑坡被掩埋犧牲的同事。有一個地方局的領導，在一次地震中，從車上下來步行去調查地質情況，剛走開幾分鐘，山體突發滑坡，將汽車推到了山下。死裡逃生。」
地震救援是和死神在賽跑。孫柏濤、王東明這樣的建築結構專家，必須隨叫隨到。帶著礦泉水和壓縮餅乾，走到哪裡就住在哪裡。
「汶川地震時，我住在一個網球場上。凌晨3點被叫醒，去配合俄羅斯救援隊到一處廢墟救援倖存者。我的導師孫柏濤，在震中映秀鎮，沒有帳篷、睡袋和行軍床，晚上直接睡在人行道的石板上。」
2010年王東明調入中國地震災害防禦中心，參與組建結構抗震技術部。現在結構抗震技術部已經由最初的3個人發展為十幾個人了。
生死之間的事情馬虎不得。王東明認為地震應急是涉及大局的事情，必須認真備戰。他主持制定了《結構抗震技術部地震應急辦法》《地震應急處置室應急預案和管理辦法》，將應急職責明確到人，做到應急準備和地震災害事件無縫對接。他定期組織部門開展地震應急處置演練，努力提高地震應急處置能力和水平，確保震防中心應急隊員「召之即來，來之能戰」。於是他落下了嚴厲的名聲。
中國地震災害防禦中心的徐桂華研究員這樣評價王東明：「王東明對學生、對下屬特別嚴厲。有誰做得不對，他的臉馬上就綳起來了。有時我敲門進去，就目睹他在訓人。在很短的時間內，他這一組的年輕人都成長得特別好。」
王東明的下屬王婷說：「他對工作有潔癖，總是要求做到極致，對大家要求比較高。說話比較犀利，完全不講面子，著急了甚至也會斥責幾句。」
王東明對此解釋稱：「我是愛之深，才責之切。越是看到哪個年輕人有前途，我越要嚴格要求。孫老師也是這樣的，在他眼裡，沒有前途的學生，他是不會去費口舌的。」
2013年四川省雅安縣蘆山7.0級地震發生時，王東明正帶領課題組在外出差。他們第一時間向領導請求參戰，從外地直接趕赴現場，不眠不休地連續工作了近40個小時，完成了震害調查、烈度調查與評定、抽樣調查以及災評報告編寫等工作。
對於恩師，王東明充滿了感激之情。「我的導師對我的指導長達10年之久，從2001年入學到2009年博士畢業。到今天導師仍在時不時地指導我的工作。導師帶學生，其實是帶領學生進入一個行業。導師高瞻遠矚，才會引導學生攻克重要的科研難關，開闢新的發展道路，這樣整個行業才能興旺發達，一門學科才能真正地造福公眾。」
汶川特大地震發生當天，王東明在北京南苑機場準備登機
作為中國國際救援隊的結構專家，王東明已經是有著11年地震現場應急經驗的老隊員了。「每次直面同胞的死亡，心理壓力極大。每次都要花費極大的努力，才能緩解心理上的陰影。」
悲痛，有時會激發起極大的動力。
自己家的房屋抗震安全嗎
說一千道一萬，我們自家的房屋安全嗎？能抗幾級地震？這才關係到每個人的切身利益。
王東明告訴我們，儘管改革開放以來我國城市化進程的加快，每年新建建築量是全世界最大的國家，新建大多是鋼筋混凝土結構具有較好的抗震性。但由於歷史原因，我國仍然是世界上少數幾個磚砌體結構佔大部分的國家之一，砌體材料雖然取材方便，成本較低，但其自重過大，整體性差，因此歷次地震中受災最嚴重倒塌房屋最多的建築主要以砌體結構為主。我國幅員遼闊，區域間氣候條件、自然環境、經濟水平、民族文化等造成建築上具有明顯的差異性，同一地區也會因建造年代、設防水準、建造方式等造成建築的抗震水平不一。我國的城市因人口、財富、產業的快速聚集已經成為地震風險滋生和釀造地，同時我國農村不設防的現狀還遠未解決。努力實現從注重震後救助向注重災前預防是最為人道的選擇，這就需要不但對新建建築加強抗震監管，對老舊建築更需要進行抗震加固和改造。
「震害防禦工作兩句話可以概括：地下搞清楚，地上建結實。地下搞清楚主要查斷層，地上建結實指房屋要採取抗震措施。」已經成為國家地震災害調查高級評估師的王東明這樣總結道。
地下搞清楚，主要是準確定位活動斷層位置及發震危險性。
大量的震例表明，活斷層不僅是產生地震的根源，而且還是地震災害的元兇。7級以上的地震往往造成地表數米的錯動，目前的抗震設防措施還難以阻止其錯動對地面設施的破壞。中國地震局自2000年以來就開展了中國活動斷層探測。目前，已經完成了4座直轄市、23座省會城市以及近百座地級和縣級市的活動斷層探測工作。
王東明（左）作為結構專家參與2006年聯合國組織的17個國家救援演練，並負責搭建演練廢墟
王東明的發力點在於「地上建結實」。
「孫老師對災害的認識非常深刻。他說防震減災必須首先從國家層面入手。城市抗震減災必須要有政府的重視和社會參與。」
現在王東明團隊建立了區域建築物的抗震能力評價指標體系和分析模型，首次繪製了全國縣市尺度建築物抗震能力指數分布圖（1:100萬），可為地震應急區劃、地方應急預案編製、防震減災規劃等提供科學依據，並且他們還同時承擔3個城市「城市抗震防災規劃」，開展精準防災工作。「寧可備而不震，也不能震而不備。」王東明總結道。「對地震災害不做預防，這是責任事故。」
為此，王東明他們提出了地震震害模擬計算模型及模擬方法，給出地震災場模擬技術方案，研製了地震災害損失評估虛擬模擬培訓系統和城市震害預測虛擬模擬系統軟體。兩套軟體分別在全國地震災害損失調查評估培訓和城市震害預測中進行了應用。
「大地震來臨後，通訊系統中斷，總會有幾分鐘甚至更長時間的黑箱期。政府部門無法在第一時間內判斷出震中和受災最嚴重的地區，也就無從高效合理地分配救援力量。」
「如果在地震前，能夠明確城市地域內的斷層位置，對不同區域的地震災害風險有初步的預判，對不同區域的人口數量心中有數，地震來臨後，政府可以快速地組織救援。」
在這個過程中，王東明雄心勃勃，他要讓自己的科研成果直接造福於老百姓。
「我們在這些城市對現有的住宅結構類型進行調查統計，找出各種不同結構類型的承重結構所在，然後結合不同地區發生地震的概率，以及可能的地震等級，對不同房型戶型的抗震性能進行評分。這樣每個人對於自家的住宅抗震性能都能有個大致的了解。一旦地震來襲，也知道在家裡如何避險。」
非這3所城市的居民，又如何能夠從這些項目中受益？
「要想真正地實現防震減災，必須要落實到每個住宅、每個人。每所住宅要加固，每個人要心裡有數。我們這幾個城市的合作，是有項目經費支持的，我們可以組織調查員入戶進行調查。其他城市的居民，我們同樣想要予以幫助。我們希望能開發一個軟體，每個人都可以將自家住宅拍照或錄入相關的信息後上傳。我們的資料庫里有大量數據做支撐，軟體會根據錄入信息直接給出評估結果。」
這個工作量可不小。
2007年11月22日，王東明（右一）在山西太原為消防戰士講課
「我希望，能發動大學生志願者來做這個工作。他們不僅可以拍自己家，還可以幫助那些孩子不在身邊的空巢老人拍他們的房屋，告訴這些老人或者其他還不會使用軟體的人，一旦地震來臨，他們在家裡應該怎麼做。」
路是一步步走出來的。
現在他們針對地震系統內部已經研製出了「中國地震災害損失調查評估培訓系統」。這套系統具備九大功能模塊，可為全國地震現場工作隊提供損失評估業務培訓和資格認定。除此之外，具備數據共享服務、模擬實戰演練、快速災情預估、協同聯動等功能，已在工信部正式備案了域名（www.dzzp.net.cn），通過互聯網直接服務所有用戶。目前，在全國5次舉辦培訓班及受邀為十幾個省（區）培訓和考試近5000人次，獲得了普遍讚譽。
王東明骨子裡是很時髦的。
他們研製的中國地震救援廢墟安全評估綜合管理系統（www.dzjy.org.cn），給出了「基於廢墟結構安全評估人工神經網路BP模型」並建立了地震廢墟安全評估系統，可為救援隊員提供科學實用的技術支撐和培訓服務。這套系統很早就採用了虛擬現實（VR）的理念。
「我的導師孫柏濤早在10年前，就提出了在國際救援隊的日常訓練中採用VR技術的建議。當時很多人認為，這是異想天開。現在我們已經把它變成了現實。科學家必須要有超前意識。」
「地震救援，必須要經過專業性的訓練。災害廢墟並不是一種類型，而是多種類型的。限於財力場地，不可能建設多種類型的災害廢墟。更重要的是，在模擬的災害廢墟中訓練，救援隊員同樣要冒著風險，也會被脫落的柱子、混凝土砸到。採用虛擬現實技術，那麼有多少種地震廢墟，就可以模擬出多少。救援隊員，可以嘗試各種可能的救援方式，並且能保證自己的人身安全。」
這些科研成果，都是王東明帶領著團隊「白+黑、5+2」苦幹出來的。為完成震防中心承擔的國家地震社會服務工程項目——地震專業機構應急協同單元的建設任務，王東明從技術方案的認真審核、嚴格把關到進場施工的規範監管、現場辦公，再到合同談判組織及項目進度、質量控制、設備進場、軟硬體測試、試運行等一系列環節進行精細化管理，使該項目成為社會服務工程中第一個完工的項目。
「項目建設好了只是第一步，關鍵是要管理好、使用好，讓國家在減災事業上的投入真正見到實效。」「震防中心應急處置室」現已成為震防中心應急指揮的重要技術支撐平台多次該小組的地震災情快速預估報告得到了行業內普遍認可。
「地震是小概率事件，加強培訓特別是實戰培訓非常重要，必須傾力抓好。」王東明連續5年為全國培訓班授課。除此之外，應邀為近20個省市培訓、授課，常常連續作戰24小時進行實戰演練。
房屋的質量，其實是房地產商的良心工程。讓房子建得結實，一要靠國家建築管理部門的監管，二要讓房地產商知道，房子建得結實，雖然錢花多了些，實際上卻是對自己有利的。
我國現在已經開始推地震安全示範工程和地震安全示範社區。王東明有個大膽的設想，未來可以邀請第三方機構對房屋的抗震性能進行科學的評估，從房屋的抗震、減隔震設計到施工中用了什麼型號的多大粗細的鋼筋，什麼標號的混凝土，方方面面進行評估，讓買房者買的放心。當消費者為了更安全的抗震住宅紛至沓來時，房地產商的錢袋子鼓了，前期為了建結實房子的高投入有了回報，就會樂此不疲地接下來建設更多抗震安全的房子。這樣就有可能形成一種良性循環。
當大地震來襲，惟願中國的房屋穩如磐石。
「這又不是不可能的。雲南省每次地震，死亡人數比其他省份少，和當地的穿斗木房屋獨特的結構體系是分不開的。穿斗木結構的木柱會浮放在石頭墩上，這些石頭墩就起到了一個隔震墊的作用，同時穿斗木結構整體的木構件連接是採用的傳統的榫卯結構，地震作用下會發生錯動，起到了阻尼器耗能減振的作用。另外木結構整體的重量輕，榫卯結構整體性好，地震來時，可能被震的東倒西歪，但是房子整體結構不倒塌，不會砸死人。」
所以，事在人為。
作者簡介
許秀華，資深科技記者，本刊編輯部主任，中國科普作家協會會員，中國生物工程學會會員。出版過《愛妻寶貝健康錄》《超級農業》《盧良恕院士傳》等多部科普著作，並以《轉基因，給世界多一個選擇》獲得2014年全國優秀科普作品獎。
本文刊登在《今日科苑》雜誌2016年7月刊《青年才俊》欄目，首發於「科學家」公眾號
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