四川蘆山地震周邊農村住宅震害分析

麻超超 龐宗元 劉趙勇

(四川農業大學城鄉建設學院，四川都江堰 611830)

1 概述

北京時間2013年4月20日8時02分四川省雅安市蘆山縣(北緯30.3，東經103.0)發生7.0 級強烈地震，震源深度13 km，造成震中蘆山縣龍門鄉99%以上房屋垮塌。據統計，截至2013年4月25日12時，地震已造成雅安農村房屋倒塌18.63萬余間，嚴重受損房43萬余間;城鎮住房倒塌0.67萬余間，嚴重受損房8.0萬余間。從上述可以看出，農村房屋損壞極其嚴重。本文就作者在雅安市周邊村鎮現場調研中發現的典型農村房屋震害作簡要的介紹與分析。

2 農村房屋震害特征及分析［1］

調研中發現，重災區農村自建房中大量使用簡易的磚混、磚木、土木等結構形式，墻體材料多為粘土磚，也有采用多孔磚、混凝土小型空心砌塊承重的房屋，樓板多采用預應力混凝土空心樓板，被直接擱置在橫梁上或承重墻，缺少必要的錨固措施，導致房屋整體性和抗震能力很弱。由于農村房屋受地理位置、經濟條件等影響，房屋都是由當地工匠或由鄰居及親戚幫助自行建造，施工方法和技術得不到保障，抗震設防觀念薄弱，且在地基選擇、房屋結構形式選用、建筑材料選取，以及建筑方式、屋頂處理等方面也普遍存在隱患。

當地典型農村房屋按其結構類型分為磚混、框架兩類。以下對各類房屋的震害情況進行介紹和分析:

1)房屋倒塌［2］。農村房屋結構中，房屋倒塌在總破壞形式中占有很大比例，主要包括房屋整體倒塌、房屋局部倒塌、上部倒塌。全部倒塌可分為三種情況:a.當結構底部墻體抗剪強度弱于地震作用產生的剪力時，底部先于上部倒塌;b.上部墻體抗震承載力太弱，倒塌過程中將底部砸塌;c.上下墻體同時倒塌，如圖1a)所示。

圖1 房屋倒塌及墻體開裂圖

2)墻體的破壞。調查中發現墻體破壞形式與布置方式、砌體砂漿強度和房屋構造等因素密切相關。墻體的震害形式具體表現在斜裂縫、“X”形狀裂縫、水平裂縫和豎向裂縫。由于農村房屋墻體高寬比普遍偏小，在水平地震作用下都發生剪切變形，當墻體抗剪承載力不足時，易發生斜裂縫，又因為地震的反復作用產生“X”形狀裂縫。當墻體朝向與水平地震作用方向垂直時，墻體平面外承受彎矩作用，易產生水平裂縫。墻體承受豎向地震作用時，因受拉易出現水平裂縫，如圖1b)所示。

3)樓梯結構的破壞。樓梯間破壞主要是樓梯間墻體的破壞，樓梯本身極少破壞。主要是農村房屋修建隨意性較大，樓梯開間普遍偏小，而地震作用下水平方向分擔較大的剪力，而墻體高厚比較大，在高度方向承載力嚴重不足。因此，地震作用下樓梯間墻體多產生斜裂縫或“X”形狀裂縫。特別是頂層墻體的計算高度大于其他層位，穩定性弱，房屋盡端或轉角處的墻體破壞尤為嚴重。

4)縱橫墻連接處的破壞。調查中發現縱橫墻連接處主要破壞形式為外縱墻全部脫落而橫墻坍塌。主要由于施工質量嚴重不合格，加上地震作用在縱橫墻連接處產生應力集中現象，因此，易產生豎向裂縫拉脫，嚴重者外縱墻和山墻外閃，甚至倒塌。

5)墻角的破壞。震害中，由于墻角縱橫兩個方向的約束弱，該處承載力較差。因此，墻角處地震作用的扭轉效應較為明顯，易產生應力集中。從外觀上看，房屋四角以及凸出部分陽角的墻面上出現縱橫兩個方向的V形斜裂縫，嚴重者外墻墻角部墻體發生局部倒塌。

6)樓板與屋蓋的破壞。農村房屋由于施工中預制樓板或屋面板在支撐墻上的擱置長度不夠或拉結措施不牢固，地震時易引起墻體倒塌。

7)附屬結構的破壞。女兒墻、煙囪、屋頂面等附屬結構地震時由于發生鞭梢效應的影響，其破壞程度比下部主體結構更嚴重。此外，室內外裝飾構件等附屬構件可能會發生脫落等現象。

3 震害規律［4］

通過對蘆山地震農村房屋震害調查，總結出農村房屋的震害，大體上存在以下規律:

1)對于剛性樓蓋房屋，上層的破壞輕，而下層破壞重;柔性樓蓋屋頂，上層破壞重，而下層破壞輕。

2)橫墻承重房屋震害輕于縱墻承重房屋。

3)堅實地基上的房屋震害輕于軟弱地基房屋震害。

4)外廊式房屋往往地震破壞較重。

5)預制樓板結構比現澆樓板結構破壞重。

6)平面凸出凹進，立面變化復雜，較平面布置均勻的震害重。

7)房屋兩端、墻角、樓梯間及附屬結構的震害較重。

4 震害原因分析［5］

通過以上震害分析可知，此次地震中雅安市周邊農村房屋產生破壞的原因主要有以下幾個方面:

1)層高過高。層數歷來是房屋結構中的一個控制指標，層數越高，高寬比越大，地震更容易產生整體彎曲破壞，嚴重破壞或倒塌的可能性越高。為保證農村房屋整體穩定性和抗彎能力，當烈度區為6度，7度時，最大高寬比為2.5;當為8度時，最大高寬比為2;當烈度區為9度時，最大高寬比為1.5。

2)縱墻抗震承載力不同。在橫墻承重的預制混凝土空心樓板的磚混結構中，縱墻是非承重墻，由于磚墻的抗震承載力與其壓應力有關，壓應力越大，磚墻的抗震承載力也越大，因此承重磚墻的抗剪承載力較大，而非承重墻的抗剪承載力較小，縱墻出現嚴重錯誤。

3)建造方式不合理。a.墻體自身抗震能力不足，墻體厚度嚴重不符合規范。b.縱橫墻連接處以及墻體與樓屋蓋連接處缺乏有效的連接措施。c.房屋整體性較差，很多磚混房屋不設圈梁、構造柱。d.房屋結構布置不合理。比如橫縱墻布置不合理。

4)施工質量原因。施工方為節約經濟，偷工減料，比如:墻體的砌筑砂漿強度低、鋼筋布置過少，大量出現少筋梁。施工水平上也存在嚴重不足。

5 對房屋災后重建的一些建議［6］

1)地震中，樓梯間由于比較空曠是結構抗震較為薄弱的部位，同時樓梯間是地震或火災時的安全疏散通道，故應加強樓梯間的抗震構造措施;同時由于樓梯承受地震承載力遠大于其他結構，故樓梯更易遭受破壞而倒塌。因此，若將樓梯設置為獨立的部分，將大大減少樓梯承受的地震壓力。目前應加強這方面的研究。2)對災后破壞房屋進行等級分類。比如:基本完好、輕微破壞、中等破壞、嚴重破壞、倒塌等，對于中等及以下的房屋進行加固處理即可。3)有抗震設防要求的混凝土結構的混凝土強度等級應符合抗震規范。比如:設防烈度為9度時，混凝土強度等級不宜超過C60;設防烈度為8度時，混凝土強度等級不宜超過C70。4)增加抗震設防烈度。農村住宅應合理規劃建筑布局，不應片面追求經濟意識，住房建筑的隨意性，造成結構構造不達標。同時我國應提高建筑抗震設計規范。

［1］GB 50011-2010，建筑抗震設計規范［S］.

［2］于 文.四川汶川8.0級地震都江堰周邊村鎮房屋震害分析［Z］.中國建筑科學研究院，2008.

［3］張敏政.汶川地震中都江堰市的房屋震害［Z］.中國地震局，工程力學研究所，2008.

［4］包世華，方鄂華.高層建筑結構設計［M］.北京:清華大學出版社，2003:134-156.

［5］趙西安.鋼筋混凝土高層建筑結構設計［M］.北京:中國建筑出版社，2005:21-167.

［6］韓麗霞.鋼筋混凝土多層框架柱震害初步分析［Z］.甘肅省建設科技專家委員會，2008.