四川蘆山地震周邊農(nóng)村住宅震害分析

麻超超 龐宗元 劉趙勇

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，四川都江堰 611830)

1 概述

北京時(shí)間2013年4月20日8時(shí)02分四川省雅安市蘆山縣(北緯30.3，東經(jīng)103.0)發(fā)生7.0 級(jí)強(qiáng)烈地震，震源深度13 km，造成震中蘆山縣龍門鄉(xiāng)99%以上房屋垮塌。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2013年4月25日12時(shí)，地震已造成雅安農(nóng)村房屋倒塌18.63萬余間，嚴(yán)重受損房43萬余間;城鎮(zhèn)住房倒塌0.67萬余間，嚴(yán)重受損房8.0萬余間。從上述可以看出，農(nóng)村房屋損壞極其嚴(yán)重。本文就作者在雅安市周邊村鎮(zhèn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)的典型農(nóng)村房屋震害作簡要的介紹與分析。

2 農(nóng)村房屋震害特征及分析［1］

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，重災(zāi)區(qū)農(nóng)村自建房中大量使用簡易的磚混、磚木、土木等結(jié)構(gòu)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(yù)應(yīng)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(dǎo)致房屋整體性和抗震能力很弱。由于農(nóng)村房屋受地理位置、經(jīng)濟(jì)條件等影響，房屋都是由當(dāng)?shù)毓そ郴蛴舌従蛹坝H戚幫助自行建造，施工方法和技術(shù)得不到保障，抗震設(shè)防觀念薄弱，且在地基選擇、房屋結(jié)構(gòu)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(dāng)?shù)氐湫娃r(nóng)村房屋按其結(jié)構(gòu)類型分為磚混、框架兩類。以下對(duì)各類房屋的震害情況進(jìn)行介紹和分析:

1)房屋倒塌［2］。農(nóng)村房屋結(jié)構(gòu)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(dāng)結(jié)構(gòu)底部墻體抗剪強(qiáng)度弱于地震作用產(chǎn)生的剪力時(shí)，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(shí)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(diào)查中發(fā)現(xiàn)墻體破壞形式與布置方式、砌體砂漿強(qiáng)度和房屋構(gòu)造等因素密切相關(guān)。墻體的震害形式具體表現(xiàn)在斜裂縫、“X”形狀裂縫、水平裂縫和豎向裂縫。由于農(nóng)村房屋墻體高寬比普遍偏小，在水平地震作用下都發(fā)生剪切變形，當(dāng)墻體抗剪承載力不足時(shí)，易發(fā)生斜裂縫，又因?yàn)榈卣鸬姆磸?fù)作用產(chǎn)生“X”形狀裂縫。當(dāng)墻體朝向與水平地震作用方向垂直時(shí)，墻體平面外承受彎矩作用，易產(chǎn)生水平裂縫。墻體承受豎向地震作用時(shí)，因受拉易出現(xiàn)水平裂縫，如圖1b)所示。

3)樓梯結(jié)構(gòu)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(nóng)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(dān)較大的剪力，而墻體高厚比較大，在高度方向承載力嚴(yán)重不足。因此，地震作用下樓梯間墻體多產(chǎn)生斜裂縫或“X”形狀裂縫。特別是頂層墻體的計(jì)算高度大于其他層位，穩(wěn)定性弱，房屋盡端或轉(zhuǎn)角處的墻體破壞尤為嚴(yán)重。

4)縱橫墻連接處的破壞。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)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(zhì)量嚴(yán)重不合格，加上地震作用在縱橫墻連接處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，因此，易產(chǎn)生豎向裂縫拉脫，嚴(yán)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(gè)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(zhuǎn)效應(yīng)較為明顯，易產(chǎn)生應(yīng)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(xiàn)縱橫兩個(gè)方向的V形斜裂縫，嚴(yán)重者外墻墻角部墻體發(fā)生局部倒塌。

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

7)附屬結(jié)構(gòu)的破壞。女兒墻、煙囪、屋頂面等附屬結(jié)構(gòu)地震時(shí)由于發(fā)生鞭梢效應(yīng)的影響，其破壞程度比下部主體結(jié)構(gòu)更嚴(yán)重。此外，室內(nèi)外裝飾構(gòu)件等附屬構(gòu)件可能會(huì)發(fā)生脫落等現(xiàn)象。

3 震害規(guī)律［4］

通過對(duì)蘆山地震農(nóng)村房屋震害調(diào)查，總結(jié)出農(nóng)村房屋的震害，大體上存在以下規(guī)律:

1)對(duì)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(jiān)實(shí)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(yù)制樓板結(jié)構(gòu)比現(xiàn)澆樓板結(jié)構(gòu)破壞重。

6)平面凸出凹進(jìn)，立面變化復(fù)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(jié)構(gòu)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(nóng)村房屋產(chǎn)生破壞的原因主要有以下幾個(gè)方面:

1)層高過高。層數(shù)歷來是房屋結(jié)構(gòu)中的一個(gè)控制指標(biāo)，層數(shù)越高，高寬比越大，地震更容易產(chǎn)生整體彎曲破壞，嚴(yán)重破壞或倒塌的可能性越高。為保證農(nóng)村房屋整體穩(wěn)定性和抗彎能力，當(dāng)烈度區(qū)為6度，7度時(shí)，最大高寬比為2.5;當(dāng)為8度時(shí)，最大高寬比為2;當(dāng)烈度區(qū)為9度時(shí)，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(yù)制混凝土空心樓板的磚混結(jié)構(gòu)中，縱墻是非承重墻，由于磚墻的抗震承載力與其壓應(yīng)力有關(guān)，壓應(yīng)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(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)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(yán)重不符合規(guī)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(shè)圈梁、構(gòu)造柱。d.房屋結(jié)構(gòu)布置不合理。比如橫縱墻布置不合理。

4)施工質(zhì)量原因。施工方為節(jié)約經(jīng)濟(jì)，偷工減料，比如:墻體的砌筑砂漿強(qiáng)度低、鋼筋布置過少，大量出現(xiàn)少筋梁。施工水平上也存在嚴(yán)重不足。

5 對(duì)房屋災(zāi)后重建的一些建議［6］

1)地震中，樓梯間由于比較空曠是結(jié)構(gòu)抗震較為薄弱的部位，同時(shí)樓梯間是地震或火災(zāi)時(shí)的安全疏散通道，故應(yīng)加強(qiáng)樓梯間的抗震構(gòu)造措施;同時(shí)由于樓梯承受地震承載力遠(yuǎn)大于其他結(jié)構(gòu)，故樓梯更易遭受破壞而倒塌。因此，若將樓梯設(shè)置為獨(dú)立的部分，將大大減少樓梯承受的地震壓力。目前應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究。2)對(duì)災(zāi)后破壞房屋進(jìn)行等級(jí)分類。比如:基本完好、輕微破壞、中等破壞、嚴(yán)重破壞、倒塌等，對(duì)于中等及以下的房屋進(jìn)行加固處理即可。3)有抗震設(shè)防要求的混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合抗震規(guī)范。比如:設(shè)防烈度為9度時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜超過C60;設(shè)防烈度為8度時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜超過C70。4)增加抗震設(shè)防烈度。農(nóng)村住宅應(yīng)合理規(guī)劃建筑布局，不應(yīng)片面追求經(jīng)濟(jì)意識(shí)，住房建筑的隨意性，造成結(jié)構(gòu)構(gòu)造不達(dá)標(biāo)。同時(shí)我國應(yīng)提高建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。

［1］GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］于 文.四川汶川8.0級(jí)地震都江堰周邊村鎮(zhèn)房屋震害分析［Z］.中國建筑科學(xué)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(xué)研究所，2008.

［4］包世華，方鄂華.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2003:134-156.

［5］趙西安.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［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(shè)科技專家委員會(huì)，2008.