中小學人流密集,校舍安全成為多方關注的焦點。我國高度重視中小學校舍的抗震加固工作,通過出臺法規政策、細化提高標準、開展安全工程等手段,全面提升了學校設防能力。隨著自然災害九項重點工程的推進,中小學校舍安全將進一步得到鞏固。
讓學校成為最安全、家長最放心的地方
——中小學校舍的抗震加固與韌性建設略談
張 英
學生的生命維系著國家的未來,學校安全與否事關重大,隨著經濟社會不斷發展,社會普遍意識到,應該讓學校成為最安全、家長最放心的地方。作為人員相對密集的場所,校舍的抗震問題一直為大家所關注與關心,特別是在汶川地震以后,人們對這一問題更加關注。
為了保證師生的安全,提高教學樓等校舍的抗震性能勢在必行。在我國,由于中小學教學樓的建造年代不一、數量眾多、建造類型各異,提高校舍的抗震性能不可能一蹴而就。本文將通過災區的校舍建設以及災后恢復重建的案例,介紹我國大力推進校舍設防水平提升背后的故事。
從災害中吸取教訓:我國學校設防水平穩步提高
我國是世界上地震災害最嚴重的國家之一,地處兩大地震帶的交接地帶,歷史上發生過多次特大地震;70%以上的百萬人口以上大中城市都位于Ⅶ度或Ⅶ度以上的地震高烈度區。
由于經濟社會發展原因,在1989年以前的校舍建筑中,有相當數量的房屋采用的是磚混結構形式,校舍抗震設計安全系數偏低,對抗震相當不利。提高建設工程的抗震設防水平,是提高城鄉防震減災能力的重要措施。在2008年的汶川特大地震中,災區不同年代設計、施工的各類建筑經受了地震的考驗。相關調查結果表明,凡是1990年以后,嚴格按《建筑抗震設計規范》(GBJ 11—89)(中華人民共和國國家標準,下文簡稱《89 規范》)和《建筑抗震設計規范》(GB 50011—2001)(中華人民共和國國家標準,下文簡稱《2001 規范》)設計、施工的建筑,在遭到比當地設防烈度高1度的地震作用下,沒有倒塌破壞,達到了規范規定的設防目標,保護了人民生命和財產安全。而此前的建筑,多數遭到破壞,甚至倒塌。從《89 規范》到《2001 規范》,對于建筑抗震設防的基本思想和原則基本保持一致,均以“三個水準”為抗震設防目標,歸納起來就是:“小震不壞、中震可修、大震不倒”。
全國中小學校舍面積達15.56億平方米,其中義務教育階段校舍為9.8億平方米,占全國中小學校舍總面積的比例為63%,高中階段5.76億平方米,占全國的比例為37%。校舍面積的增加,表明國家對教育事業重視程度的提高,但與此同時也添加了更多更大的責任,校舍的質量與安全需要我們以更加完善的制度去維護。
根據《建筑工程抗震設防分類標準》的規定,“現有中小學校舍屬于重點設防類建筑”。2004年10月23日,在《2001 規范》和《建筑抗震設防分類標準》修訂版中,學校的抗震設防標準從過去的與居民住宅相同的丙類提高到乙類,表明了國家對中小學校舍安全問題的重視。2006年教育部發布了《關于進一步加強中小學校舍建設與管理工作的通知》,針對中小學校舍安全的內容更加全面,對校舍安全工作提供了政策保障。2008年汶川特大地震發生后,教育部與住房城鄉建設部聯合發布了《關于做好學校校舍抗震安全排查及有關事項的通知》,全面啟動實施全國中小學校舍安全工程,在全國中小學開展校舍抗震加固,提高綜合防災能力建設,公辦、民辦學校都納入其中。
新修訂的《中華人民共和國防震減災法》規定,對學校、醫院等人員密集場所的建設工程,應當按照高于當地房屋建筑的抗震設防要求進行設計和施工,采取有效措施,增強抗震設防能力。《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)中規定,中小學校舍的防災抗震能力要比普通民用建筑的防災抗震能力高一等級。
全國中小學校舍安全工程開展情況
既有中小學校舍包括教學樓、學生宿舍、食堂、禮堂等,從結構類型上看,多以砌體結構和鋼筋混凝土框架為主。我國早期建成的校舍多為磚混結構或磚木結構,隨著我國經濟的發展,鋼筋混凝土結構的校舍越來越多。據了解,目前全國有近40萬所中小學、200多萬棟校舍,這些校舍是否牢固,直接關系著近2億中小學生、1300多萬教職工的生命安全。實踐證明,提高現有中小學房屋建筑的抗震能力是減輕災害損失最有效的措施之一。
為把校園建成師生最安全、家長最放心的地方,2009年4月,國家正式啟動全國中小學校舍安全工程,用3年時間,對地震重點監視防御區、七度以上地震高烈度區、洪澇災害易發地區、山體滑坡和泥石流等地質災害易發地區的各級各類城鄉中小學存在安全隱患的校舍進行抗震加固、遷移避險,提高綜合防災能力。這是黨中央、國務院推動教育事業科學發展的一項重大決策,具有重要的現實意義和深遠的歷史意義。
在全國中小學開展中小學校舍抗震鑒定與加固工作,存在年代跨度大、涉及范圍廣、地區差異大、結構形式復雜、技術要求嚴、工作量大、任務緊的困難。工程啟動以來,各地教育、住房城鄉建設、國土資源、水利、消防、地震、氣象等部門直接參與工程實施的全過程,組織具備相應資質的專業機構,對全國中小學進行逐校排查、逐棟鑒定、逐一形成報告。
經抗震鑒定與加固后的既有中小學校舍,抗震設防的目標是:當遭受與后續使用年限相應的多遇地震影響時,一般不受損壞或不需修理即可繼續使用;當遭受與后續使用年限相應的相當于本地區抗震設防烈度的地震影響時,經一般修理或不需修理仍可繼續使用;當遭受與后續使用年限相應的按照本地區抗震設防烈度預估的罕遇地震影響時,不致倒塌或發生危及生命的嚴重破壞。
以四川為例,2009年6月,四川省校安辦牽頭,四川省建設廳組織專家對全省400余名校舍排查鑒定管理人員和技術人員進行了兩次專題培訓,全省420家鑒定機構按照抗震設防和有關防災要求,歷時兩個月對全省各級各類中小學校現有校舍進行了逐校逐棟排查鑒定。按照國家校舍安全工程的政策、規定和要求,四川省結合學校災后重建和校舍安全實際情況,及時科學制定了《四川省中小學校舍安全工程總體規劃及年度計劃》,并有效實施。2017年,四川省各級共計安排資金24.2億元,開展200萬平方米農村地區公辦義務教育學校日常維修改造、抗震加固、校舍及其附屬設施改擴建,2018年安排校舍安全長效機制資金14.5億元。
令人振奮的是,2019年,為貫徹落實習近平總書記關于提高自然災害防治能力的重要講話精神,國家發展改革委、應急管理部、財政部、教育部、工業和信息化部、自然資源部、生態環境部、住房城鄉建設部、交通運輸部、水利部、農業農村部、國家衛生健康委、國家能源局、中國地震局、中央軍委后勤保障部15個部門全面推進地震易發區房屋設施加固工程實施,認真總結推廣前期成功工作經驗,聚焦薄弱環節,加強統籌協調,加大工作力度,壓實工作責任,形成工作合力,突出重點,精準發力。
他山之石
日本《建筑基準法》和《耐震改修促進法》都將學校列為抗震設計的第一等級。日本內閣及文部科學省多年來致力于推動學校設施的抗震化,推行《既有學校設施耐震化推進計劃》。1923年該國發生7.9級關東大地震,損失慘重。此后,日本致力于結構抗震的研究,1950年頒布《建筑基準法》取代原有的《市街地建筑物法》;1981年又對《建筑基準法》進行了前所未有的重大修改,采用了新的抗震設計方法;1995年,阪神大地震的深刻教訓,引發了日本全社會的反思,促使1995年以后《建筑基準法》的多次修訂,以及《耐震改修促進法》的頒布。
智利在建筑方面有嚴格的標準,房屋從設計開始就嚴格按照相關規定,使其具備可以抵抗高強度地震的能力。高標準的抗震設計可以降低強地震造成的傷亡人數。歷史上,智利曾經在1960年發生過9.5級地震。2010年再次發生了8.8級地震并引發海嘯,導致500多人死亡。
1933年,美國加州洛杉磯長灘地震后,損失較大,引發社會關注,促使《費爾德法案(Field Act)》頒布。該法案對學校和醫院的建筑安全特別重視:要求所有公立學校建筑按照抗震設計進行改造(包括抗震設計標準、設計審核、建設檢查、特殊測試等)。
由以上國家的經驗可見,健全學校校舍安全監管機制、出臺細化行業標準、頒布法律法規以及探索保險分擔機制十分重要。
校舍重建和加固案例
(一)學校重建案例:蘆山縣蘆陽鎮第二小學
蘆山縣蘆陽鎮第二小學新校區建筑全部按八度抗震設防。教學樓均為一樓一底,且由走廊鏈接。底樓教學樓前的草坪空間寬大,易于學生應急避災,二樓閱覽室前的空壩有向地面滑行的逃生滑道。應急樓梯設計很寬,逃生時寬松、有序。原來老二小,在汶川地震和蘆山地震中作為安置區,接納了很多當地受災群眾,具有比較豐富應急救災的經驗。因此,學校堅持與社區共存的理念,在規劃設計當初就把學校作為社區和城區的應急避難場所進行設計規劃。在室外的操場,設計了高桿燈,確保應急照明。學校的設計能力能容納臨時避難居民1000名。
(二)學校重建案例:什邡市湔底鎮龍居小學
在汶川特大地震發生后,什邡市湔底鎮龍居小學教學樓全部坍塌,并導致61人遇難、105人受傷。中國扶貧基金會攜手北京筑福建筑科學研究院免費為龍居小學的重建提供整體設計,采用了建筑隔震新技術,充分結合國內外當代小學設計的最新研究成果,使之成為災后重建中抗震性能最好的學校之一。新建成的龍居小學占地30余畝,集教學樓、綜合樓、體育館、師生餐廳于一體,附學生宿舍,休憩綠化、運動場地皆全,可容納1000余名學生。為加強抗震效果,學校所有建筑按八度進行設防,教學樓、藝術樓等建筑物均增加隔震墊。
(三)減隔震技術在校安工程中的應用
減震隔震技術主要通過底部增加隔震支座來大幅提高建筑物的抗震性能及建筑物安全,即在建筑物和基礎之間,設置一種特殊裝置把建筑物和地面分開,隔離地震能量向建筑物傳遞,減輕地震災害。傳統房屋采用減隔震技術進行改造后,可降低水平地震作用2-6倍。
1.混凝土結構隔震加固
北京市大興區舊宮中學實驗樓建造于1999年,為四層框架結構,建筑面積約為3040平方米,采用鋼筋混凝土獨立基礎,抗震設防烈度為八度,建筑場地類別為Ⅱ類。根據工程抗震鑒定報告,該樓鑒定結論為不滿足要求,需要進行抗震加固。因實驗樓內現有大量的設備,希望在抗震加固中不破壞上部結構,不減少使用面積,不破壞原有裝修,因此北京筑福建筑科學研究院對該樓采用基礎隔震加固技術,并實施加固施工。
2.砌體結構隔震加固
北京市延慶縣延慶一中科技樓于1995年設計建造,為地上五層(局部六層)磚混結構,采用鋼筋混凝土條形基礎,抗震設防烈度為八度,建筑場地類別為Ⅱ類。根據工程抗震鑒定報告,該樓鑒定結論不滿足要求,需要進行抗震加固。為提高結構抗震性能,減少對上部結構的破壞和既有裝修的破壞,北京筑福建筑科學研究院對該樓采用基礎隔震加固技術,并實施加固施工。
韌性城市與校園
今年10月13日是第30個國際減災日,主題是“加強韌性能力建設,提高災害防治水平”。日前,國家減災委辦公室發出通知,強調加強基層綜合減災能力建設,加大防災減災科普宣傳教育力度,提升學校、醫院、居民住房、基礎設施等設防水平,切實增強全社會抵御災害的韌性能力。
韌性(resilience)理解不一,不同的背景下有著不同的用法。韌性城市作為一個系統,當外部環境發生變化時,需具備抵御外部沖擊、適應變化及自我修復三種能力。韌性概念的使用并不僅僅局限于傳統觀念中的城市防災,還涉及經濟、社會、氣候等整個外部發展環境的變化。
蘆山地震發生后,壹基金制定了《壹基金蘆山地震災后援建項目計劃》,“以減災為中心,創建韌性家園”成為壹基金蘆山地震援建的基本目標。校園不應是鋼筋水泥簡單堆砌出的呆板火柴盒,而應該成為促進兒童全面發展的場所、社區的活動中心,并且在災難發生時,還應作為最堅固的民用設施,為受災群眾提供庇護所、成為避難場所。不論是精神上還是物質上,學校都應是一個穩固的社區結構中最內核的部分,校園及城市的自我修復能力至關重要,應置于可持續發展的框架中。
做好災前、災中、災后的各項防災減災工作,不高提高社會韌性,以實現城市可持續發展。筆者拋磚引玉提出校園韌性度評估指標(見表1),不僅僅關注建筑質量安全,防災減災系統中各個要素、環節都需要納入其中,可以供韌性校園試點調查參考。
(作者單位:應急管理部宣教中心;四川省地震局周瑋、北京筑福建筑科學研究院有限責任公司吳曉威、壹基金魏明濤對本文亦有貢獻;作者對本文文責自負)