结构工程是人类文明的脊梁

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作者：武际可

结构工程是人类文明的脊梁。这是十年前笔者在一次结构工程学术会议上讲的一句话。没有结构我们都会还处于穴居野处的蒙昧状态，当然谈不上其他文明了。

其实，作为现代社会的人，一举一动都会和结构打交道。出门，有车船和道桥结构，坐飞机有航空结构和机场结构。不出门，有房屋结构，工作有办公楼结构，厂房结构，采矿又有地下结构。饮水灌溉有水工结构，就是吃饭穿衣，也得有相应的和食品工业、纺织工业的机械和厂房结构。总之，与人生活密切相关的衣、食、住、行，都必须和结构打交道。

据统计，我国每年因为各种自然灾害和安全事故的损失多达4千亿人民币。仅2008年年初南方的雪灾损失就达千亿人民币，四川的地震又损失在千亿以上。这些灾害和事故有许多是和结构相关联的。防止和减少自然灾害的损失，需要发展抗震、抗雪灾、抗风灾、抗水灾、抗泥石流的结构。而为了应对各种安全事故，又需要针对火灾研究结构的防火与抗爆，针对交通事故改善车船与航空结构与道桥结构，针对矿难，又需要改进与矿井建设有关的地下结构。等等。

然而，我们对结构本身和结构的安全性很不重视的。高等学校为了迎接211工程检查团，把大量经费用在学校建筑的内外装修工程上，检查团也很少检查楼房的主体结构质量。为了迎接奥运，花大量的钱实行当街的许多建筑外装修一新的“面子工程”，很少检查这些建筑的结构。各个城市都有相当一部分危房，对这些危房的改造和修缮进展也是十分缓慢的。

对于结构本身的不重视，必然会导致对有关结构的基础性研究的不重视。举例说，为了抵御风灾，针对我国的实际情况，需要有合乎国情的“风谱”，也就是当地风速的频率结构。而我们没有，电力部设计大型冷却塔和烟筒主要控制载荷是风载，但电力部不投资研究，气象局也不投资研究，建筑部门更不投资研究。于是只好用外国的风谱来设计。

十年前，有一个交通研究部门，因为有数以百计的关于某种设计的混凝土桥梁出现了规范不允许的裂缝，想委托我们研究并提出补强方案。我们问，能够给多少投资，回答是六万元。我们当然没有接受这项任务，回来时我们估计了一下，即使是投入六十万，对这样的问题也不一定能够解决。可见他们对一项结构研究的成本和作用的估计，距离实际要求多么远。由于对结构研究估计得过分容易，这就形成一个怪圈，我国几乎每天都有与结构直接间接有关的事故报导，而专长于结构力学的学者却无事可做。

合格的建筑结构是需要经费支持的，高效而又经济的各种结构是需要投入人力物力去研究开发的。例如，为了设计经济的抗震结构，单凭计算是不够的，有时还要做实体试验。为此，有的国家建造巨大的振动台，可以把一座两层楼结构放在上面，按照给定的地震谱和强度进行振动试验。

1976年唐山大地震，总结的结构上的教训是，预制板楼房，承受垂直力的支撑构件没有配筋。这样，地震时预制板很容易下落，而由于预制板是配了筋的，所以下落时一般不会粉碎，又由于预制板过重，这就给抢救带来麻烦。不过即使是这样，在预制板下落时，也不会是平行下落，而由于楼层之间的隔墙或屋内的能够承力的家具的衬垫，还会给人留出一定的生存空间的。在这种情形下，按照概率统计，对全垮的结构，在其中的人大致是有三分之一死亡，三分之一受伤，三分之一没有受伤。事实上，唐山大地震发生在半夜3时42分，这正是绝大多数人熟睡的时候。实际死亡和生存的人数也大体上符合这个规律的。

这时，如果抢救及时，能够把这三分之一没有受伤的人救出来，他们就可以组织起来救助其他受伤人员。

唐山大地震后，接受事故调查得出的教训，建议在受垂直荷载的支撑构件以及预制板搭接处适当配筋，或者使用框架现浇结构。这样即使结构垮了，预制板也不会下落到底，能够给人留下更多的生存空间。所以我国的抗震规范后来的几稿都是吸取了唐山大地震的教训进行适当修改的。如果能够严格按照规范执行设计和施工，损失会要小得多。

汶川大地震，有唐山大地震在结构设计上的经验教训，地震地区又不像唐山那样发生在人口密集的地区，地震时间也不像唐山大地震是在半夜而是在白天，除了有不少人在户外作业外，即使在户内工作和学习的人，也是处于清醒状态，在地震来临的几十秒时间内，有可能跑到户外。尽管如此，仍然有近十万人死亡和失踪。损失实在是太大了。

汶川地震后，据统计，倒塌和破坏的房屋有千万间。特别令人痛心的是有许多学校建筑在地震中坍塌，造成在学儿童的大量死亡。

从汶川大地震所给出一些学校教学楼的破坏情况的图片来看。不仅垂直承力构件没有配筋，而且有的承力墙，用的是单砖砌就的12墙。就连预制板中的配筋也是少得可怜。有的预制板在下落后，不仅垂直承力构件倒掉，连预制板也跌得粉碎。在倒塌的结构中没有给人留下任何生存空间。这样的结构必然造成惨重的死亡。

汶川地震已经过去近一个月了。有的人出主意，有的人做解释，有的责备地震预报部门，众说纷纭。有的说要提高学校建筑结构的标准，有的则要追求豆腐渣工程的责任人，更有的要揪出教育界的贪官。

首先，是否需要提高学校的结构标准，我们需要查阅有关的规范。我国的抗震规范明确规定(《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2004))，建筑根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类和丁类四个抗震设防类别。

甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，如核电站、生化实验室、重要化工厂、通信中心等建筑。规范明确规定，人数较多的幼儿园、小学的低层教学楼，抗震设防类别应划为乙类。乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或者需要尽快恢复的建筑。而且规范还要求对所有的房屋“多遇地震不坏，设防地震烈度可修和罕遇地震不倒”。丙类建筑应属于除甲乙丁以外的建筑，丁类建筑属于次要建筑。

可见，我国的抗震规范，已经明确规定了对学校建筑结构的要求。我们且不奢谈要求把学校的抗震标准提高到甲类，如果真正能够做到不要说按照乙类了，即使做到对一般房屋结构要求的“多遇地震不坏，设防地震烈度可修和罕遇地震不倒”，损失也会比现在小得多。但是汶川地震实际表明学校的结构，不仅达不到乙类，而实际上已经降为丁类的次要建筑了。

国家的规范，实际上就是法律。在设计、施工与监理中，是哪个环节上出了问题，致使工程质量如此之差。

其次，有人说是建筑费被贪污了。我认为，不能这样看。我虽然无法保证，在受灾的这许多县市中，不会出现个别贪污分子贪污基建款。但是几乎每个县或乡镇的学校建筑，都普遍坍塌，这是无论如何解释不通的。须知，我们的教育界的人绝大多少是好的。为什么政府建筑坍塌的就比较少，难道是所有的政府官员都是廉洁的，反而教育系统的人员都是贪污分子?我相信教育界的贪污分子的比例决不会比政府官员中的贪污分子还要多。

根本问题出在哪里呢?出在长期国家对教育的欠账太多。

据联合国教科文组织公布的统计数字：中国教育经费占GNP的百分比，在 1970年是1.3%, 1975是1.7%, 1980是2.5%, 1985是2.5%, 1990是2.3%。近几年据我国公布的数字，教育经费占GDP 的百分数，1995年是2.41%，2001年提高到了3.19%。这个数字终于结束了教育经费在改革开放以后，仍然在百分之2到3 之间徘徊了20年的历史，上升到了百分之3以上，不能不说是一个较大的增长。不过，我国到2000年GNP的增长已跃居世界第6名，那么，为什么在同一时期内，我国教育经费占GNP的百分比始终在3%以下，几乎没有增长，致使教育经费排名落在世界第一百几十名之后呢。

与此相对照的是，据报道，中国行政管理支出从1986年的220亿元增长到2005年的6512亿元，20年间增长了30倍，年均增长19.5%。这个速度远远高于同期财政收入增长和GDP增长。行政管理费用占财政总支出的比重在1978年仅为4.71%，到2003年上升至19.03%，近几年来仍居高不下。以2004年为例，中国公车消费财政资源4085亿元，干部公费出国消耗财政费用达3000亿元，全国一年的公款吃喝在2000亿元以上，三者相加总数高达9000亿元以上。

近年来，我们经常谈论反对腐败问题。实际上，行政经费与国民经济发展不相适应地增长，效率低、消费高，官僚化的政府，就是腐败的一种症候，它是从政府的功能上的腐败。对于老百姓来说，这种腐败是比个别官员贪污腐化更为可怕的腐败。

1986年4月我国颁布了《中华人民共和国义务教育法》。这是我国首次把免费的义务的教育用法律的形式固定下来，也就是说适龄的“儿童和少年”必须接受9年的义务教育。义务教育的制定标志着我国基础教育发展到一个新阶段。

在法律上规定了实行义务教育，就意味着国家必须为受教育者提供一切条件。以往我们说“养不教，父之过”，在实行义务教育法之后，就应当是“养不教，政府错”。家长只要是忠实履行了纳税义务的，他就不再是对子女进行义务教育阶段的主要经济负责人。而政府对义务教育应全面负责，其中最重要的是建造结构合格的符合各种规范，包括抗震规范的校舍和聘任合格的教师。然而可怜的教育经费，比起实行义务教育所需要的经费来说，实在是杯水车薪。

据我所知，许多学校一直是在危房中上课。许多年前，我的故乡村里，学校上课的破庙坍塌，压死了九个小孩，后来故乡的县城又坍塌了一间教室，压死了20多个孩子。这两起事故都没有看到报导。有的农村小学的办公费之少，甚至买不起粉笔，上课时，教员端一碗水，用手指蘸着水在黑板上写字。所以更谈不上建造合格的校舍和教室了。

有了这个认识，我们就比较容易理解，为什么汶川地震后大量倒塌的是学校建筑。而政府的建筑坍塌很少了。我是很同情教育办事机构的，他们拿到政府很少的教育经费，又要照顾到那么多受义务教育的学龄儿童。于是就只好降低标准来盖房子了，这样才能够使更多的孩子上课。按理说这样做，违背设计规范，是违法的。话又说回来，政府的建设局和有关部门是负责审批建设项目的，对于违犯规范的建筑项目怎么就可以批准呢。所以，最大的违法，还是政府。进一步说，你制定了义务教育法，要求每个孩子都能够接受教育，又不提供足够的经费支持义务教育，到底是谁在违法。即使是少得可怜的教育经费，掌握大权的官员要克扣挪用他们也无权干涉。地震后，教育部门又得对坍塌了那许多校舍编造出很可笑的原因(诸如学生上课楼面负荷大、地震超过设计强度等)，来为政府开脱。

几十年来，更为难以理解的是，义务教育既然完全是政府的责任，为什么却要在社会上搞一个“希望工程”由社会上捐助来建“希望小学”。义务教育与慈善事业不同，他应当是政府没有任何理由可以推卸或减轻的责任。与许多坍塌的校舍相对照的是，据悉，香港苗圃行动在四川南部资助监督建造了61所学校，其中6所位于震中附近，它们既没有倒塌，也未出现伤亡。该机构义务总干事梁建华表示，6所学校中，3所在建、3所已经建好，有一所虽较靠近震中汶川，地震后却只出现一些裂缝。这就越发衬托出我们的政府在实施义务教育中的失责。

欠债是要还的。符合抗震规范的建筑结构是要经费保证的。汶川地震只不过给我们显示了一个窗口，它提示我们在全国像汶川那样结构不合格的教学校舍是大量存在的。在我们不太重视结构工程的大环境下，又不重视教育的政风下，学校的危房、不符合结构规范的校舍什么时候能够得到检查和彻底消灭，的确是一个令人担忧的问题。特别是对照我们的行政经费如此地阔气，我们的教育经费如此地紧迫，难道不值得我们从中央到地方的各级政府官员们深思，彻底改变一下政风吗。

能不能来一个调换，让在危房中上课的孩子们到政府豪华的大楼里去上课，让政府的官员们到学生上课的危房中去上班，危房大概就会很快消灭了。如果有哪个地方政府能够带头这样做，我相信他们会受到全社会的尊敬的。
来源：科学网武际可博客