川滇交界東部地區(qū)房屋震害特征研究

葉肇恒，宴金旭，毛 利，魯長江

（四川省地震局，成都 610039）

川滇交界東部地區(qū)房屋震害特征研究

葉肇恒，宴金旭，毛 利，魯長江

（四川省地震局，成都 610039）

通過對川滇交界東部地區(qū)（四川境內(nèi)）房屋調(diào)查分析，結(jié)合該地區(qū)1993年以來破壞性地震中各類房屋結(jié)構(gòu)震害情況，分析了各類房屋結(jié)構(gòu)在不同地震烈度下的震害特征，給出震害矩陣，為地震災(zāi)害房屋直接經(jīng)濟損失評估和烈度評定提供參考。

震害特征；震害矩陣；直接經(jīng)濟損失

0 序言

四川是中國大陸遭受地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的省份之一，近年來四川發(fā)生多次破壞性地震。據(jù)統(tǒng)計，自1993年以來，四川境內(nèi)共發(fā)生5級以上地震32次，其中37.5%發(fā)生在川滇交界東部地區(qū)。同時，該地區(qū)是四川省防震減災(zāi)工作重點布置區(qū)域。通過分析地區(qū)房屋震害特征，統(tǒng)計該地區(qū)房屋在歷次地震中的破壞比、損失比，最終計算出房屋震害矩陣。深入認(rèn)識川滇交界東部地區(qū)房屋震害特征，有助于了解地震災(zāi)害損失的變化趨勢，有助于房屋災(zāi)害直接損失評估尺度的把握，有助該地區(qū)防震減災(zāi)工作的開展。

1 地質(zhì)構(gòu)造特征

川滇交界東部地區(qū)主要活動構(gòu)造包括：鮮水河斷裂、安寧河斷裂、則木河斷裂、大涼山斷裂和馬邊斷裂帶（圖1）。

1.1 鮮水河斷裂帶

該斷裂西起于甘孜西北，向南東經(jīng)爐霍、道孚、乾寧、康定、瀘定磨西，至石棉新民以南活動形跡逐漸減弱，最終消失于石棉公益海附近。綜合研究結(jié)果表明：鮮水河斷裂全新世以來的活動以惠遠寺拉分盆地為界可分為兩段：北西段長約200 km，由一條單一的主干斷裂組成，平均水平滑動速率在10～15 mm/a之間；南東段結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，乾寧－康定段由三條次級斷層近于平行展布而成，單條斷裂的滑動速率<10 mm/a，但三條斷層滑動速率之和在10 mm/a左右，康定以南斷層又呈一條單一的主干斷層延伸，滑動速率值亦在9～10 mm/a左右。

1.2 安寧河斷裂帶

圖1 川滇交界東部地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及歷史地震分布Fig.1 Geological structure and historical earthquake distribution in the eastern part of junction of Sichuan and Yunnan

斷裂北起于石棉田灣附近，在田灣-新民附近與鮮水河斷裂呈十分復(fù)雜的空間羽列關(guān)系，形成了密集的地表破裂圖象，向南經(jīng)麂子坪、紫馬垮、野雞洞、大橋、冕寧、瀘沽沙爾、新華、西昌西寧、德昌至?xí)硪粠?，斷裂總體走向近南北，全長約375 km。

1.3 則木河斷裂帶

該斷裂北西起于西昌的西寧，向南東經(jīng)西昌、普格、寧南，在巧家附近與小江斷裂相連，全長約140 km。則木河斷裂由5條次級斷層羽列組合而成，斷裂為一條全新世左旋走滑活動斷裂，斷錯地貌及近代地震地表破裂清晰，晚第四紀(jì)以來的平均水平滑動速率為4.5～7.9 mm/a。

1.4 大涼山斷裂帶

大涼山斷裂展布于安寧河、則木河斷裂東側(cè)的大涼山腹地。北起于石棉，與鮮水河斷裂呈左階羽列，向南經(jīng)海棠、越西、普雄、昭覺竹核、拖都、布拖、吉夫拉打、交際河至巧家與小江斷裂呈右階羽列，全長約280 km。

1.5 馬邊斷裂帶

該斷裂帶位于四川盆地西南緣，是涼山活動斷塊的東邊界。北起于天全以南，向南經(jīng)滎經(jīng)、峨眉、馬邊至云南鹽津，呈北北西向延伸，全長約250 km，是由9條規(guī)模不等的斷裂組成寬約25～30 km的斷裂帶。

據(jù)統(tǒng)計，鮮水河斷裂南段共發(fā)生6級以上地震12次，其中7級以上地震3次；安寧河-則木河斷裂帶曾發(fā)生6級以上地震8次，其中7級以上地震3次；新生的大涼山斷裂帶雖無歷史地震記載，但其滑動速率較大，是一條具備發(fā)生中強地震的斷裂帶；馬邊斷裂帶共發(fā)生6.0級以上強震8次，其中7級以上地震2次。

2 房屋震害特征

2.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)分類

川滇交界東部地區(qū)民族種類較多，經(jīng)濟發(fā)展不均衡，導(dǎo)致房屋建筑結(jié)構(gòu)具有多樣性的特點。

2.1.1 甘孜藏族自治州境內(nèi)

以康定城區(qū)為例，主要建筑為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其比例達到80%以上，設(shè)防烈度為9度，抗震性能好。丹巴、雅江、瀘定等縣及鄉(xiāng)鎮(zhèn)房屋以鋼混及磚混為主，建筑質(zhì)量較好，大多數(shù)房屋達到抗震設(shè)防要求。在該區(qū)域的廣大農(nóng)村房屋以藏式土木或石土木房屋為主，其所占比例達90%以上，該類房屋未經(jīng)正規(guī)設(shè)計，建筑工藝粗糙，多為墻抬梁，且房頂較重，在歷次破壞性地震中受損較重。

2.1.2 樂山市、雅安市、眉山市、宜賓市所轄區(qū)域

樂山市、眉山市、雅安市、宜賓市四地城鎮(zhèn)房屋以鋼及鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)和磚混為主，抗震性能好，絕大部分醫(yī)院、學(xué)校均為5.12災(zāi)后重建，抗震性能好。農(nóng)村房屋以磚混和磚木結(jié)構(gòu)為主，磚混結(jié)構(gòu)占70%以上，但很多自建房沒有或沒有完全達到設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，抗震性能一般。

2.1.3 涼山彝族自治州境內(nèi)

涼山彝族自治州境內(nèi)城鎮(zhèn)房屋以鋼及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)為主，2000年以后新建房屋（約40%）基本按抗震設(shè)防要求建造，抗震性能好，老舊磚混房屋及磚木房屋抗震性能較差。在該區(qū)域的農(nóng)村房屋以土木結(jié)構(gòu)為主（達70%以上），該類房屋基本為墻抬梁房屋，墻體大部分為夯土，也有少部分土坯墻，抗震性能極差。該區(qū)域內(nèi)農(nóng)村自建磚混房屋大多采用空心磚，其抗震性能也很弱。

2.2 房屋震害分析

通過1993年至今歷次破壞性地震中川滇交界東部地區(qū)各類房屋結(jié)構(gòu)在不同烈度區(qū)內(nèi)的破壞情況，分析該地區(qū)房屋震害特征。

（1）磚木結(jié)構(gòu)。包括磚木、木構(gòu)架、石土木房屋等老舊房屋，川滇交界東部地區(qū)土木結(jié)構(gòu)房屋多以藏式土木和墻抬梁房屋為主，分布范圍廣，且多處于山坡地段，抗震性能非常差。烈度為Ⅵ時，部分房屋出現(xiàn)索瓦、墻體出現(xiàn)輕微裂縫；烈度為Ⅶ、Ⅷ度時，部分磚木結(jié)構(gòu)出現(xiàn)墻體開裂、破損、歪閃現(xiàn)象；烈度為Ⅷ、Ⅸ度時，部分磚木結(jié)構(gòu)出現(xiàn)墻體嚴(yán)重破壞、木檁條塌落、屋蓋毀壞，少數(shù)甚至出現(xiàn)整體倒塌現(xiàn)象（圖2、3）。

（2）磚混結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)分正規(guī)設(shè)計的和農(nóng)民自建的非標(biāo)準(zhǔn)磚房，兩種磚混結(jié)構(gòu)的實際地震表現(xiàn)尤其在Ⅷ、Ⅸ度高烈度區(qū)表現(xiàn)差異很大。Ⅵ、Ⅶ度時，個別內(nèi)墻多見抹灰層開裂或墻體開裂；Ⅷ、Ⅸ度時，正規(guī)設(shè)計的磚混結(jié)構(gòu)震害表現(xiàn)良好，多為底層受剪開裂，女兒墻開裂或跌落，個別有縱橫墻交接處豎向裂縫、或墻體裂縫；非標(biāo)準(zhǔn)磚房因其建設(shè)隨意性強、墻體較薄、底層多空曠、因懸挑剛度有變等，墻體出現(xiàn)X型裂縫貫通，多數(shù)墻體開裂明顯（圖4、5）。

（3）鋼混結(jié)構(gòu)。鋼混結(jié)構(gòu)主要包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在甘孜藏族自治州、涼山彝族自治州境內(nèi) （除縣城）所占比例相對較少，絕大部分分布在縣城中，抗震能力較好。烈度為Ⅶ、Ⅷ度時，框架結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為填充墻、女兒墻的震損破壞，如開裂、破損甚至整體倒塌；烈度為Ⅸ度，蘆山地震時，相當(dāng)一部分汶川地震后新建的框架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的填充墻及附屬構(gòu)件的震損破壞。

圖2 石木結(jié)構(gòu)房屋外墻部分倒塌主體結(jié)構(gòu)基本完好Fig.2 Stone and wood structure building was basically intact while part of the wall was collapsed

圖3 磚木結(jié)構(gòu)房屋墻體開裂Fig.3 The wall cracking of brick and wood structure building

圖4 康定木雅祖慶學(xué)校磚混結(jié)構(gòu)墻體垮塌Fig.4 The brick-concrete structure wall of Kangding Muyazu school collapsed

圖5 磚混結(jié)構(gòu)房屋X型裂縫貫通Fig.5 X type fracture coalescence of brick and concrete structure building

2.3 房屋破壞比與損失比

2.3.1 破壞比

房屋破壞比是指房屋破壞面積與調(diào)查總面積之比，按照房屋建筑不同類型、不同破壞等級分別求得。

依據(jù) 《地震現(xiàn)場工作第四部分：災(zāi)害直接損失評估》（GB/T 18208.4－2011），將土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)等列為簡易房屋，并分毀壞、破壞和基本完好3個破壞等級；將磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)房屋列為非簡易房屋，并分毀壞、嚴(yán)重破壞、中等破壞、輕微破壞和基本完好5個破壞等級。

《地震現(xiàn)場工作第四部分：災(zāi)害直接損失評估》 （GB/T 18208.4－2005）實施前，磚木結(jié)構(gòu)等簡易房屋分毀壞、嚴(yán)重破壞、中等破壞、輕微破壞和基本完好5個破壞等級。因此，以2005年作為時間節(jié)點，對1993～2005年和2006年至今的破壞性地震進行統(tǒng)計，見表1、2。通過對1993—2005年房屋毀壞與嚴(yán)重破壞合并，輕微破壞與中等破壞合并，統(tǒng)計得出破壞比范圍，如表3所示。

依據(jù) 《地震現(xiàn)場工作第四部分：災(zāi)害直接損失評估》（GB/T 18208.4－2011），磚混結(jié)構(gòu)和鋼混結(jié)構(gòu)為非簡易房屋，房屋破壞等級分毀壞、嚴(yán)重破壞、中等破壞、輕微破壞和基本完好5個破壞等級。磚混結(jié)構(gòu)和鋼混結(jié)構(gòu)破壞比分別見表4、6，范圍值和平均值分別見表5、7。

表1 1993—2005年國標(biāo)實施以前磚木結(jié)構(gòu)房屋破壞比（%）Table1 The damage ratio of brick and concrete structure building before the implementation of national standard from 1993 to 2005（%）

表2 2006年國際實施以來磚木結(jié)構(gòu)房屋破壞比 （%）Table2 The damage ratio of brick-wood building after the implementation of national standard since 2006（%）

表3 1993至今各烈度區(qū)磚木結(jié)構(gòu)房屋破壞比平均值 （%）Table3 The average of damage ratio of brick-wood building in every earthquake intensity since 1993（%）

2.3.3 損失比

房屋建筑損失比是指某類房屋建筑在不同破壞等級下修復(fù)或重建時，單位面積所需費用與重建單價之比。 《地震現(xiàn)場工作第四部分：災(zāi)害直接損失評估》（GB/T 18208.4－2011）給出了房屋損失比的取值范圍，在川滇交界東部地區(qū)歷次地震災(zāi)害評估中，取值都在規(guī)定范圍內(nèi)，多數(shù)地震取值為中值，個別震例取值偏低，考慮到今后的地震災(zāi)害經(jīng)濟損失評估與初評估工作可能會沿用下列取值，因此本文不再列出以往歷次地震損失比取值表，直接按下列量表損失比取值。

表4 1993至今各烈度區(qū)磚混結(jié)構(gòu)房屋破壞比（%）Table4 The damage ratio of brick concrete building in every earthquake intensity since 1993（%）

表5 1993至今各烈度區(qū)磚混結(jié)構(gòu)房屋破壞比平均值（%）Table5 The average of damage ratio of brick concrete building in every earthquake intensity since 1993（%）

表6 1993年至今各烈度區(qū)鋼混結(jié)構(gòu)房屋破壞比（%）Table6 The damage ratio of reinforced concrete building in every earthquake intensity since 1993（%）

3 房屋震害矩陣

提取表3、5、7中的破壞比平均值并分別定義為矩陣a1、a2、a3，表8、9為矩陣b1、b2，通過以下公式得出矩陣c1、c2、c3，從而川滇交界東部地區(qū)房屋震害矩陣。

通過式（1）、（2）、（3）計算得出不同烈度區(qū)房屋建筑的震害矩陣，見表10。

表7 1993年至今鋼混結(jié)構(gòu)房屋破壞比平均值（%）Table7 The average of damage ratio of reinforced concrete building in every earthquake intensity since 1993（%）

表8 簡易房屋破壞損失比（%）Table8 The loss ratio of simple building

表9 非簡易房屋破壞損失比（%）Table9 The loss ratio of non simple building（%）

表10 房屋震害矩陣（%）Table10 The earthquake damage matrix of building（%）

4 結(jié)語

川滇交界東部地區(qū)大多數(shù)地震放生在偏遠山區(qū)，房屋建筑結(jié)構(gòu)以石木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)為主，鋼混結(jié)構(gòu)房屋統(tǒng)計樣本數(shù)偏少。自1993年以來，除了蘆山7.0級地震以外，其余破壞性地震最大烈度均未超過Ⅷ度。因此，在研究各類結(jié)構(gòu)房屋在Ⅸ度中震害表現(xiàn)時，主要以蘆山7.0級地震烈度范圍內(nèi)房屋進行研究。

在每一個烈度區(qū)對應(yīng)于一組破壞比范圍值，實際預(yù)測與初評估工作可視房屋減租實際抗震能力對破壞比取值做相應(yīng)的調(diào)整。另外，歷史震例中高烈度震例比低烈度震例少[9-11]，因此，選用高烈度破壞比時可適當(dāng)放寬誤差范圍。同時，該地區(qū)多數(shù)地震災(zāi)區(qū)分布于鄉(xiāng)村地方，磚木結(jié)構(gòu)分布廣且數(shù)量龐大，在進行烈度評定時應(yīng)主要以土木結(jié)構(gòu)的震害為判別依據(jù)。

本文給出的川滇交界東部地區(qū)的房屋地震破壞比、損失比和震害矩陣的統(tǒng)計值可供地震現(xiàn)場調(diào)查、災(zāi)害損失評估參考，也可用作地震災(zāi)害損失快速預(yù)評估和震害預(yù)測的模型參數(shù)。

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Study on Earthquake Damage Characteristics of Buildings in the Eastern Boundary Between Sichuan and Yunnan Provinces

YE Zhaoheng，YAN Jinxu，MAO Li，LU Changjiang

（Earthquake Administration of Sichuan Province，Chengdu 610039，China）

Based on the investigation and analysis of the house in the eastern boundary between Sichuan and Yunnan provinces,combining with the damages to various types of buildings under destructive earthquakes since 1993,this paper analyzed the earthquake damage characteristics of different housing structure under different earthquake intensity,and gave the earthquake damage matrix,which provides reference for earthquake damage housing direct economic loss assessment and intensity assessment.

Earthquake damage characteristics；Earthquake damage matrix；Direct economic loss

P315.9

：A

：1001-8662（2017）01-0089-08

10.13512/j.hndz.2017.01.014

葉肇恒，宴金旭，毛 利，等.川滇交界東部地區(qū)房屋震害特征研究[J].華南地震，2017，37（1）：89-96.[YE Zhaoheng，YAN Jinxu，MAO Li，et al.Study on Earthquake Damage Characteristics of Buildings in the Eastern Boundary Between Sichuan and Yunnan Provinces[J].South china journal of seismology，2017，37（1）：89-96.]

2016-05-03

四川省地震局地震科技專項項目（LY1514）

葉肇恒（1985-），男，工程師，主要從事地震現(xiàn)場應(yīng)急工作。

E-mail：27226650@qq.com.