四川省藏式民居震害特征研究

葉肇恒，宴金旭，楊璐遙

(四川省地震局，四川 成都 610041)

四川省藏式民居震害特征研究

葉肇恒，宴金旭，楊璐遙

(四川省地震局，四川 成都 610041)

結(jié)合實地調(diào)查和歷次地震現(xiàn)場調(diào)查資料，分析四川省藏式民居的結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)1993年至今四川省境內(nèi)的中強地震震害資料，分析震害現(xiàn)象，研究其震害特征，并統(tǒng)計藏式民居在不同烈度不同破壞等級的破壞比，為災害損失評估工作提供參考。

藏式民居；震害特征；破壞比

四川省是我國地震多發(fā)省份之一，也是一個多民族聚居地區(qū)，同時也是藏族人民的主要聚居地。四川省藏族主要分布在甘孜州、阿壩州和涼山州的木里自治縣。藏式民居結(jié)構(gòu)有著較為明顯的民俗特色，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，藏族牧區(qū)的很多定居點已建設起了抗震設防的房屋，但原來傳統(tǒng)的藏式民居依然為數(shù)眾多，在過去的歷史破壞性地震中，如2014年11月22日康定6.3級地震中，該類房屋遭受了不同程度的破壞，也造成了不同程度的經(jīng)濟損失和人員傷亡，藏族地區(qū)防震減災工作依然任重道遠。通過實地調(diào)查以及歷次地震現(xiàn)場調(diào)查資料，對藏式民居結(jié)構(gòu)進行分類，對民居施工工藝，結(jié)構(gòu)特征進行分析。震害特征通過基于民居群體性宏觀震害進行分析，并給出破壞比矩陣。

1 藏式民居構(gòu)造特點

傳統(tǒng)的藏式民居房屋大多采用木結(jié)構(gòu)形式，以木梁、木柱以及木檁條作為最主要的結(jié)構(gòu)體系，由于自然和歷史等條件限制，傳統(tǒng)藏式民居房屋使用的木梁較短，在兩個木梁接口下面用一個斗栱，再用柱子支起斗栱，連續(xù)使用幾個柱栱梁構(gòu)架，形成了柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)，而柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式是傳統(tǒng)藏式民居房屋最大的特點(參見圖1)。木梁、木柱以及木檁條支撐著整個建筑樓層的重量和室內(nèi)傳遞來的各種荷載。但是，木梁柱以及木檁條都屬于柔性構(gòu)件，不能很好的承擔荷載，只能把荷載均勻地傳遞給墻體，所以木柱、木梁、木檁條以及內(nèi)外墻體共同形成藏式建筑。同時，根據(jù)藏式民居的圍護結(jié)構(gòu)又可分為土維護和石維護墻木結(jié)構(gòu)，下面就該兩種結(jié)構(gòu)的建筑特點進行說明。

圖1 川西北地區(qū)藏式民居木結(jié)構(gòu)示意

1.1 藏式土維護墻木結(jié)構(gòu)

藏式土維護墻木結(jié)構(gòu)民居多數(shù)年代久遠，目前占四川境內(nèi)藏式民居總量的20%。據(jù)調(diào)查，房屋修建工序主要為先修木架構(gòu)后修土維護墻或先修土維護墻后修木架構(gòu)兩種，但無論是哪種修建工序，柱承重依然是主要的承重形式。維護墻體一般采用夯土堆砌。房屋通常為2-3層，首層多用于圈養(yǎng)牲畜，2、3層為廚房、飯廳、臥室、糧倉等。房屋平面沿橫向一般有三排柱子，其中前、后兩排柱子由地面至屋頂貫通，中間一排分層設置，這樣雖然對其房屋的抗彎剪能力有所影響，但因周邊柱均落地，其整體性能仍比較好。在木架構(gòu)外圍設置維護墻體，一般采用夯土堆砌(參見圖2)。

1.2 藏式石維護墻木結(jié)構(gòu)

藏式石維護墻木結(jié)構(gòu)房屋是目前選擇居住的主要建筑形式，目前占四川境內(nèi)藏式民居總量的70%。據(jù)調(diào)查，該類房屋修建工序主要是木架構(gòu)加維護墻的形式，大部民居采用柱承重，少部分民居采用墻柱共同承重或墻承重。該結(jié)構(gòu)房屋建筑墻體一般采用當?shù)氐幕◢徥捎貌灰?guī)則石材的墻體砌筑時以大一點的石頭為多，四周用小片石墊砌，砌筑膠結(jié)材料一般采用黃泥，很少用到水泥砂漿抹縫。石砌體外墻墻體大多較厚，一般墻厚達600 mm；為了減輕自重，內(nèi)墻大多采用土坯墻或者用雜草樹枝綁扎堆積而成。一般民居為了得到大開間，又由于石砌體本身的限制，大開間內(nèi)一般設置2根或4根木柱，木柱頂部設置有檁托，檁托上方為木檁條或稱龍骨，檁條的另一端則直接放置在石砌體墻體上，木柱在上下兩層是不連續(xù)的。屋頂多用瓦房房頂由木梁椽子作基面，鋪設泥土、瓦片或石片組成(參見圖3～4)。

圖2 藏式土維護墻木結(jié)構(gòu)房屋

圖3 藏式石維護墻木結(jié)構(gòu)房屋

2 藏式民居典型震害

2.1 屋面和圍墻震損

藏式民居屋面震損主要有瓦面破壞、椽子及檁條的破壞。其中瓦面破壞表現(xiàn)在屋面瓦片掉落以及屋面懸掛裝飾物掉落等。椽子與檁條破壞表現(xiàn)在屋面椽子檁條脫落，甚至檁條斷裂造成屋面整體坍塌，如圖5所示。藏式民居圍墻根據(jù)結(jié)構(gòu)及材料的不同，震損也有所區(qū)別。土維護墻木結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在墻體與木構(gòu)架脫開、墻體平面內(nèi)開裂、墻體向外歪閃以及墻體部分或整體倒塌；而石維護墻木結(jié)構(gòu)房屋墻體分層剝落甚至倒塌，墻體外閃，這也是石維護墻木結(jié)構(gòu)墻體震損的普遍形式(參見圖6-7)。

圖4 石維護墻木結(jié)構(gòu)房屋損壞

圖5 屋面整體坍塌和外墻倒塌

2.2 木架和地基震損

木架構(gòu)震損主要體現(xiàn)在：(1)梁柱檁條相連的榫卯或連接處脫開，部分榫卯的輕微松動，或個別榫卯的脫開損壞不會直接導致結(jié)構(gòu)倒塌，荷載也可通過木構(gòu)架的內(nèi)力重新分布得到平衡，但當主要受力桿件脫榫并出現(xiàn)塌落時，則可能引起結(jié)構(gòu)的局部甚至整體垮塌。(2)木梁、木柱震損通常位于構(gòu)件相連的節(jié)點處，多表現(xiàn)為破斷，由于有的木梁柱截面尺寸較小，加之在節(jié)點附近截面削弱較大，在地震作用下，應力在該處集中使梁柱破斷；也有部分構(gòu)件由于受到常年腐蝕，在地震作用下促使梁柱破斷。(3)木柱移位導致房屋局部變形或倒塌。部分房屋地基松動、塌落使木柱移位，或者木柱腳底未設置固定構(gòu)件，如腳榫或拉結(jié)構(gòu)造等，遭遇強震時可能出現(xiàn)木柱移位(參見圖8～9)。四川藏式民居常選址于山區(qū)山坡地帶，在修建時多進行地基處理，鋪設墊層。根據(jù)歷史地震調(diào)查資料，地震造成部分民居地基出現(xiàn)松動、塌落，使原本起支撐作用的木柱發(fā)生失去支撐點，輕則導致房屋局部變形，重則導致房屋倒塌(參見圖10)。

圖6 外墻倒塌

圖7 墻體貫穿性開裂

圖8 木梁破斷

圖9 木柱移位

圖10 地基塌落

3 藏式民居震害特征

不同烈度區(qū)震害特征和地震破壞比是有意義的評估參數(shù)。根據(jù)實地調(diào)查以及歷次地震現(xiàn)場調(diào)查資料，對藏式民居進行震害特征研究，通過在不同烈度區(qū)民居群體性宏觀震害現(xiàn)象對震害特征進行分類。根據(jù)歷史震害資料顯示，發(fā)生在四川省藏族聚居范圍內(nèi)破壞性地震最高烈度為Ⅺ度，其中Ⅹ度、Ⅺ度地震烈度僅出現(xiàn)在汶川8.0級地震時候。不同烈度區(qū)震害特征如表1所示。我們選擇了一些藏式房屋在不同烈度區(qū)的震害照片(參見圖11～14)以供研究參考。依據(jù)《地震現(xiàn)場工作第四部分：災害直接損失評估》(GBT 18208.4-2011)中的規(guī)定，將簡易結(jié)構(gòu)房屋的地震破壞等級劃分為毀壞、破壞、基本完好。根據(jù)1993年至今歷史破壞性地震樣本，將不同結(jié)構(gòu)類型藏式民居在不同烈度不同破壞等級下的破壞比統(tǒng)計如表2-3。需要說明的是，在《地震現(xiàn)場工作第四部分：災害直接損失評估》(GB/T 18208.4-2005)實施前，磚木結(jié)構(gòu)等簡易房屋分毀壞、嚴重破壞、中等破壞、輕微破壞和基本完好5個破壞等級。通過對1993～2005年房屋毀壞與嚴重破壞，輕微破壞與中等破壞，結(jié)合2006年以來的破壞比，統(tǒng)計得出土維護墻木結(jié)構(gòu)和石維護墻木結(jié)構(gòu)破壞比均值(參見表4～5)。

圖11 Ⅵ度區(qū)藏式民居墻體開裂

圖12 Ⅶ度區(qū)藏式民居墻體局部倒塌

圖13 Ⅷ度區(qū)藏式民居墻體貫穿性裂縫

圖14 Ⅸ度區(qū)藏式民居房屋毀壞

表1 藏式民居在不同烈度區(qū)的震害特征

表2 1993年至今破壞性地震藏式土維護墻木結(jié)構(gòu)房屋破壞比/(%)

表3 1993年至今破壞性地震藏式石維護墻木結(jié)構(gòu)房屋破壞比(%)

表4 1993年至今藏式土維護墻木結(jié)構(gòu)房屋破壞比(%)

表5 1993年至今藏式石維護墻木結(jié)構(gòu)房屋破壞比(%)

4 結(jié)論

(1)破壞比均根據(jù)四川省境內(nèi)破壞性地震的震害資料統(tǒng)計給出，由于從1993年至今藏式民居分布地區(qū)出現(xiàn)烈度高于Ⅷ度的破壞性地震較少，因此在統(tǒng)計藏式民居破壞比以汶川8.0級地震、蘆山7.0級地震以及九寨溝7.0級地震為主要參考依據(jù)。(2)統(tǒng)計結(jié)果表明，藏式土維護墻木結(jié)構(gòu)與藏式石維護墻木結(jié)構(gòu)這兩種類型結(jié)構(gòu)在歷史破壞性地震中破壞比相近，表明兩者抗震性能差別不大，在房屋類型統(tǒng)計中可歸并為同類結(jié)構(gòu)房屋考慮。(3)本文給出的藏式民居房屋地震破壞比統(tǒng)計值和震害矩陣的計算結(jié)果可供地震現(xiàn)場調(diào)查、災害損失評估參考，也可用作地震災害損失快速預評估和震害預測的模型參數(shù)。

[1] 國家質(zhì)量技術監(jiān)督局.中國地震烈度表(CB/T17742-2008).北京：中國標準出版社,2008.

[2] 國家質(zhì)量技術監(jiān)督局.地震現(xiàn)場工作第4部分：災害直接損失評估(GB/T 18208.4-2011).北京:中國標準出版社,2011.

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StudyontheEarthquakeDamageCharacteristicsofTibetanDwellingsinSichuanProvince

YE Zhaoheng, YAN Jinxu, YANG Luyao

(Sichuan Earthquake Agency, Sichuan Chengdu 610039, China)

The structure characteristics of Tibetan dwellings in Sichuan province are analyzed and divided into several types based on field survey and historical earthquake field data. The damage phenomenon and the characteristics of seismic disaster are studied according to the earthquake disaster data in Sichuan Province since 1993. By using statistic data analyzing of damage ratio in different intensities with different damage grades we provide reference for disaster loss assessment.

Tibetan dwellings; earthquake damage characteristics; damage ratio

2017-09-27

葉肇恒(1985-)，男，廣東省肇慶市，工程師，主要從事地震現(xiàn)場應急工作，E-mail：272266530@qq.com.

P315.943

B

1001-8115(2017)04-0024-06

10.13716/j.cnki.1001-8115.2017.04.007