誰說土房子就不能抗震？

02-09

在經歷2008年那次撼動全國的猛烈搖晃之後，地震和災後重建成了越來越多人關注的話題。很多人都曾經問過，為什麼我們國家的地震死傷人數會比某些西方發達國家高出許多？部分原因還得從不同地區的建築類型說起。

土房子的功與過

地震中房屋造成的人員傷亡，最直接的原因就是建築物支撐結構失去作用，導致建築物的屋頂、樓板、牆體等部分垮塌。2008年的汶川地震，2014年的雲南魯甸地震，以及2015年剛剛發生的尼泊爾地震，都造成了相當大數量的房屋倒塌和人員傷亡。在這些地方,生土建築是比較常見的建築類型，地震中「土房子」密集的地方也往往是重災區。有統計顯示，雲南魯甸地震中倒塌的房屋至少80%是土坯房[1]

↑ 雲南魯甸地震中垮塌的夯土民居

以傳統技藝修建的土房子，抗震性能確實不太好。因為生土材料是一種韌性很小的材料，雖然抗壓能力還不錯，但抗彎強度（抵抗彎曲不斷裂的能力）和抗剪強度（抵抗剪切破壞的強度）都比較差，如果只用生土作為建築的承重構件，容易造成房屋在地震中「土崩瓦解」，損害人民群眾的生命財產安全。

因此，各地方建設部門紛紛制定災後重建策略，不許再建土房子。村民也是「談土色變」，摒棄傳統，重建的時候選擇了磚混結構（磚+鋼筋混凝土）的房屋。於是我們看到，越來越多的磚混結構房屋代替了地域特色鮮明的傳統民居。住上磚房似乎也象徵著擺脫貧困奔小康的美好幸福生活。

災後重建，土房還是磚房？

磚混結構的房屋有鋼筋混凝土的樑柱框架，頁岩磚或空心磚的填充牆體，結構的整體性和建築材料的強度都比較理想，設計建造得當的話，設計建造得當的話，設計建造得當的話——重要的事說三遍——確實可以滿足抗震設防的需求。但是，在農村地區，磚混結構的房屋就真的是一個普遍適用的最佳解決方案了么？

並不是。

到過農村地區的同學可能對土房子並不陌生。這些利用未經焙燒的土壤或簡單加工的原狀土作為主體材料的建築，被稱為「生土建築」。由於造價低廉，冬暖夏涼，建造過程也很環保，土房子成為全世界發展中國家人民喜聞樂見的民居形式。

↑ 四川涼山州會理縣馬鞍橋村，一個典型的夯土民居村落。

那些一直沿用土房的地區，往往都是偏遠貧困的山區，交通不便，運輸物資成本也很高。在災後，建材價格本來就飛漲，一塊磚成本5毛，運到村子裡可能又變成了7毛，甚至1元。這對本來就不富裕的村民來說，往往是一筆沉重的經濟負擔。很多人因為沒有足夠的資金，一直住在帳篷或者嚴重損毀的危房裡，遲遲不能開始重建。即使完成了重建，卻也背上了沉重的貸款。

其次，對建造土房了如指掌的村民，卻未必懂得建造（抗震的）磚房。一些災後重建的磚房雖然用了磚和水泥，但省錢省在了刀刃上，抗震性能大打折扣。如果再來一次地震，很有可能發生更嚴重的後果[2]。

再者，不管是水泥，還是空心磚，這些建材的生產和運輸都會產生一定的污染和碳排放。而且和土房比起來，磚房的熱工性能較差，冬天需要燃燒更多的煤或柴火來取暖，夏天需要開更多的風扇或空調（如果村民有的話）來製冷。這些也都會造成更多的能耗和碳排放，也最給村民增加更多的經濟負擔。

另外，西部很多山村都是少數民族聚居區，建築依山就勢錯落有致，地域特色鮮明。然而，災後重建往往劃定一塊區域，給個樣板房，一套圖紙建全村。村民只能搬離自己的家園，遠離自家的農田，住到只有幾十平米的重建房，沒有了牛棚豬圈，沒有了堆放農具穀物的空間，雖然恢復了重建，卻沒有辦法恢復生產，恢復生活，真是再也回不去了……

↑ 汶川地震後的某村重建民居

土房抗震，我可以！

那麼，我們真的要和經濟、環保、特色鮮明、適合村民日常生活的土房子說再見了嗎？其實，建築學和土木工程的專家們已經想出了讓土房子能抗震的辦法。例如2008年開始的四川會理馬鞍橋村災後重建和2014年開始的雲南魯甸光明村災後重建當中，香港中文大學、西安建築科技大學、昆明理工大學等多所高校就合作研究和實踐了一種新的抗震夯土建築技術。這種技術簡單易懂，操作也不太難，很適合村民學習和使用。

首先，你需要一個穩固的基礎。過去馬鞍橋村的村民蓋房子對地基不太重視，混凝土的使用也不普及，所以地震一來，地基就先分崩離析了，地基上面的牆體當然也沒法Hold住。因此，如果非要用一點水泥才能保證房子的穩固，那一定得是用在基礎上。

然後，在土牆裡面嵌入一些構造柱和圈樑，可以把土牆「撐住」，就好像肉裡面有了骨頭，即使激烈搖晃，屋頂和樓板也可以被支撐住，不至於倒下來砸到小朋友和花花草草了。

↑ 紅色部分代表的地基、構造柱和圈樑，形成一個具有整體性的框架結構。

有了「骨頭」還不夠，還要提高「肉」的強度，讓「肉」更結實。比如，在土料裡面加入非常少量的石灰或者水泥（5%左右），就可以大大提高土牆的強度。另外，你還在用木質的夯錘手工夯土么？趕緊換成鐵質夯錘，或者用小型機械代替手工吧！這樣也可以大大提高夯築的緊實度，讓牆體更堅實。

↑ 2009年馬鞍橋村重建中，村民正在用一頭木、一頭鐵的夯錘夯築牆體。

↑ 2014年光明村災後重建中，村民正在使用手持式電動夯土機。

另外，在土牆裡面加入一些竹筋和木銷，也可以起到一定的拉結作用，就好像在混凝土裡面加入鋼筋，可以讓牆體不那麼容易「崩壞」。

↑ 馬鞍橋村的工人正在放置竹筋和木銷

合理設置防震縫也可以起到一定的抗震作用。簡單來說就是把兩個形態差別比較大的建築體量分開，不要連在一起。這樣如果地震來了，兩個部分搖晃的節奏不一樣，就可以你晃你的，我晃我的，不會互相影響和牽扯。

↑ 馬鞍橋第一戶重建房：兩層樓和一層樓的連接處設置了防震縫。

到底有多靠譜？做個實驗看看

說了那麼多，以上的措施是否真的可以讓夯土建築在地震多發地區免於一死，重獲新生呢？為了理據服，抗震土房還得經過實驗的檢驗。

首先是檢測牆體的強度，實驗室里的檢驗方法是從夯好的牆體切取土塊，用機器剪切或壓土塊，直至將其破壞，測試土塊的抗剪強度和抗壓強度。

另一種更為真實準確的方法，是直接進行牆片的現場抗剪實驗。在馬鞍橋村，結構工程師們進行了這種實驗：首先在一個混凝土做的框架上夯築幾片牆體（可以調整每片牆體里石灰/水泥的配比，進行比較）。然後用千斤頂對牆體進行頂推（混凝土框架起到支撐千斤頂反力的作用），看多大的力量可以破壞牆體。

↑ 馬鞍橋村項目的抗壓和抗剪實驗。紅色的那個是千斤頂。

這些方法你還是看得不過癮？那隻好「放大招」了——還有一種比較炫酷的實驗叫做「振動台實驗」。就是做一個簡單的1:1的小土房子，然後放在一個可以模擬各種地震波的大振動台上，實驗人員一聲令下，振動台就開始搖晃，看看是否能把上面的土房震壞掉。魯甸光明村項目進行的振動台實驗，模擬了各種不同類型的地震波，還特別添加了模擬魯甸地震的「魯甸波」。實驗結束後，小土房子安然無恙。

↑ 在昆明理工大學進行的振動台實驗現場，左側為土坯磚房，右側為夯土房。

總之，經過各種實驗的科學檢驗，不管是在四川的馬鞍橋村，還是在雲南的光明村，新型的抗震土房都完全可以滿足當地抗震設防的要求[2][3]。

授之以漁，土木再生

採用抗震土房恢復重建還有什麼好處呢？在節能低碳環保之外，它還有一個好處就是順便清理和回收利用了地震廢墟中的土和廢料，可以實現原址重建，不必再佔用新的土地。此外，這種在傳統建築的基礎上做簡單改良的方式，經濟，易學，很容易被當地老百姓掌握，乃至傳承和發揚光大。

在馬鞍橋村重建之後，家園還是那個家園，村莊還是那個村莊，鄰居還是那些鄰居，田地在周邊，牛棚、豬圈、雞舍、糧倉、院落，一樣沒少，沒有欠下高額貸款，沒有被迫搬遷，而家園更安全更舒適了[4]。

↑ 重建後的馬鞍橋村。村莊很好地保留了地域特色，沒有佔用新的土地，也避免了千篇一律的「樣板房」。

↑ 2010年的馬鞍橋村，重建完成後，村民開始插秧了。

而在雲南魯甸光明村，第一和第二戶重建房已經完工。更多的重建工作正在進行中。

↑ 光明村第一戶示範戶

↑ 光明村第二戶示範戶

不過，在大規模、快速、標準化的災後重建和新農村建設中，抗震生土建築的使用和推廣依然緩慢而艱辛。一方面，地方政府對這種技術缺乏足夠的了解和認識，另一方面，建築領域也缺乏相應的專業規範和標準。對政府部門和大眾的宣傳、對施工人員的技術培訓、對相關規範的科研製定，也都需要更多投入和時間。開展示範項目，僅僅是邁出了第一步。

現代建築材料和技術在我們習以為常的都市生活中固然便利易得。但是今天，中國仍然有近一半的人口居住在農村，他們中的相當一部分生活在偏遠貧困的山區。在高唱「城市讓生活更美好」的同時，我們也應該知道，城市模式不是唯一的答案，科學研究不僅要為城市解決問題，也要為鄉村解決問題。

這都是我們肩負的責任。

參考文獻：

新京報，雲南魯甸地震倒塌房屋至少80%是土坯房
楊華.(2010).災後重建背景下夯土牆結構民居抗震試驗研究與示範.西安建築科技大學碩士學位論文.
昆明理工大學雲南省抗震研究所云南省抗震工程技術研究中心（2015）.新型土坯牆房屋地震模擬振動台試驗研究報告.
萬麗，吳恩融，穆鈞.（2011）住房和城鄉建設部重點項目—馬鞍橋村災後重建示範.生態城市與綠色建築.夏季刊.p58-62.