四川興文5.7級地震烈度評定及結構震害簡析

格桑扎西,何玉林,毛 利,趙 晶

(四川省地震局，四川 成都 610000)

據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，2018年12月16日12時46分，四川省宜賓市興文縣(北緯28.24°，東經(jīng)104.95°)發(fā)生5.7級地震，震源深度12 km。震中距宜賓市區(qū)64 km，距興文縣城29 km，距珙縣縣城32 km，距長寧縣城38 km，距云南省威信縣城45 km。地震致宜賓市興文縣、珙縣和長寧縣3個縣22個鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災。根據(jù)中國地震臺網(wǎng)速報目錄，截至2018年12月31日，震中周邊200 km范圍內近5年來共發(fā)生3級以上地震142次，本次地震系四川盆地南緣有史料記載以來震級最大的一次中強地震。震區(qū)內的主要房屋結構類型是磚混、磚木等結構，且多是沒有經(jīng)過抗震設防加固的老舊房屋?！督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》(2016年版)(GB 50011-2010)規(guī)定興文縣、珙縣和長寧縣按Ⅵ度設防進行建設，其設計基本地震加速度值不得小于0.05 g。興文5.7級地震中，不同結構類型的房屋震害現(xiàn)象較為豐富，設防和未設防的磚混結構房屋震害差異明顯。為研究不同結構類型的房屋在實際地震中的抗震性能，通過對包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農村在不同烈度區(qū)內的68個調查點的數(shù)百棟房屋破壞情況進行了詳細調查，并對其破壞原因進行了簡析，旨在為抗震設計、烈度評定、災后恢復重建以及當?shù)氐姆勒饻p災工作提供參考。

1 烈度評定

1.1 房屋結構類型

本次地震共造成震區(qū)內22個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的房屋不同程度受損。根據(jù)政府有關部門提供的資料以及現(xiàn)場調查結果顯示，震區(qū)內房屋結構主要分為框架結構、磚混結構、磚木結構和土木結構4種類型。(1)磚(土)木結構：磚木結構房屋的承重墻體為燒結頁巖磚砌墻，房頂由木梁及瓦片組成，抗震性能差。土木結構房屋的承重墻主要選用土坯或條石砌筑，夯土墻較少，該類型房屋在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的比例極低，且修建年代普遍較久遠。(2)磚混結構：主要由磚墻承重，預制板或鋼筋混凝土澆注樓板及屋頂。震區(qū)絕大多數(shù)房屋都是該類型結構，其中又以未經(jīng)抗震設防加固的民房占多數(shù)。未設防的磚混結構房屋普遍是修建于2000年前后的農民自建房，基本不設構造柱，部分房屋有地圈梁，多層結構往往只有屋面采用現(xiàn)澆，隔層樓板基本是預制件。設防磚混結構房屋多數(shù)是政府通過危房改造和搬遷安置工程指導修建的，經(jīng)過正規(guī)設計，有圈梁、構造柱，現(xiàn)澆屋面和樓層隔板，在本次地震中抗震性能表現(xiàn)良好。(3)框架結構：主要由鋼筋混凝土梁柱承重，現(xiàn)澆樓板或屋蓋，抗震性能好，震區(qū)內的框架結構房屋主要為公用房屋。

1.2 烈度分布

本次地震現(xiàn)場工作隊的災害調查組累計派出12組45人次，在災區(qū)各級黨委、政府的大力支持下，會同災區(qū)有關部門，采用抽樣調查、單項調查、訪問調查和現(xiàn)場核實等方法，共采集了106個抽樣點，取得了大量基礎數(shù)據(jù)資料?，F(xiàn)場調查的結果反映出地震波衰減較快，受震區(qū)地下介質的影響，位于Ⅶ度區(qū)和Ⅵ度區(qū)交界處相鄰兩個調查點的震害指數(shù)差異明顯。參照中國地震烈度表，Ⅶ度區(qū)邊界調查點的A類和B類房屋震害指數(shù)基本在0.25左右，反映出房屋在該區(qū)域的震害以中等破壞為主，破壞現(xiàn)象普遍，而Ⅵ度區(qū)靠近Ⅶ度區(qū)邊界調查點的A類和B類房屋震害指數(shù)基本在0.02左右，反映出房屋在該區(qū)域的震害以基本完好為主，破壞現(xiàn)象不易發(fā)現(xiàn)。和川西地區(qū)同震級地震的烈度影響范圍相比較，本次地震的影響范圍稍小。依照《中國地震烈度表》(GB/T 17742-2008)、《地震現(xiàn)場工作第三部分：調查規(guī)范》(GB/T 18208.3-2011)和《地震現(xiàn)場工作第四部分：災害直接損失評估》(GB/T 18208.4-2011)，通過計算震害指數(shù)、分析強震動觀測記錄等工作(李建亮等，2014)，并結合現(xiàn)場工作經(jīng)驗(趙晶等，2014)，最終確定了此次地震的烈度分布(見圖1)。

圖1 四川興文5.7級地震烈度圖(四川省地震局，2018)

此次地震最高烈度為Ⅶ度，等震線長軸呈近北西西走向，長軸50 km，短軸31 km，VI度區(qū)及以上總面積為1145 km2，共造成四川省宜賓市興文縣、珙縣、長寧縣三個縣受災。Ⅶ度區(qū)面積為 70 km2，主要涉及興文縣周家鎮(zhèn)、毓秀苗族鄉(xiāng)、仙峰苗族鄉(xiāng)和珙縣底洞鎮(zhèn)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。Ⅵ度區(qū)面積為 1 075 km2，主要涉及興文縣九絲城鎮(zhèn)、仙峰苗族鄉(xiāng)、大壩苗族鄉(xiāng)、石海鎮(zhèn)、僰王山鎮(zhèn)、毓秀苗族鄉(xiāng)、周家鎮(zhèn)、麒麟苗族鄉(xiāng)，珙縣底洞鎮(zhèn)、上羅鎮(zhèn)、珙泉鎮(zhèn)、下羅鎮(zhèn)、仁義鄉(xiāng)、玉和苗族鄉(xiāng)、石碑鄉(xiāng)、曹營鎮(zhèn)、恒豐鄉(xiāng)、孝兒鎮(zhèn)、沐灘鎮(zhèn)，長寧縣雙河鎮(zhèn)、梅硐鎮(zhèn)、富興鄉(xiāng)共22個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。此外，位于VI度區(qū)之外的部分地區(qū)也受到波及，零星老舊房屋出現(xiàn)破壞受損現(xiàn)象。

2 房屋結構震害特征

2.1 框架結構震害特點

框架結構房屋主要是震區(qū)內的機關辦公樓、學校和衛(wèi)生院等公用建筑。地方政府抗震意識較強，房屋按照設防要求進行統(tǒng)一的設計和施工，因此震害都較輕。在極震區(qū)(Ⅶ度)，個別框架結構房屋梁柱出現(xiàn)細微裂縫(見圖2a)，填充墻有明顯開裂(見圖2b)，外墻貼磚和吊頂裝飾件局部脫落或掉落，稍加修復或不加修復均可正常使用，震害現(xiàn)象符合建筑結構抗震設防目標。Ⅵ度區(qū)內的框架結構房屋個別填充墻體出現(xiàn)細微裂縫(見圖3a)，吊頂裝飾件局部掉落(見圖3b)，大多數(shù)基本完好。

圖2 Ⅶ度區(qū)框架結構房屋震害情況

圖3 Ⅵ度區(qū)框架結構房屋震害情況

2.2 磚混結構震害特點

震區(qū)內的絕大多數(shù)房屋是磚混結構，而且未經(jīng)設防加固的磚混結構房屋占到該類型房屋的70%，在本次地震現(xiàn)場調查過程中發(fā)現(xiàn)設防和未設防的磚混結構房屋震害現(xiàn)象差異明顯，經(jīng)過正規(guī)設計、規(guī)范施工建造的具有抗震加固措施的磚混結構房屋在本次地震中表現(xiàn)良好，受損較輕；而農村自建磚混結構房屋(無圈梁、構造柱)在Ⅶ度區(qū)的破壞較重。

(1)未設防磚混結構震害特點。未設防的磚混結構房屋都是農民自建房，房屋質量取決于工人的修筑經(jīng)驗，各村組都有固定的“包工隊”從事該區(qū)域的房屋建造，因此該類房屋往往是一個村或一個鄉(xiāng)是一個風格。在修筑時普遍壓縮成本，不會過多考慮房屋抗震性能，部分老舊房屋的承重墻體沒有足夠的強度和穩(wěn)定性，因此在地震中的破壞很明顯。在Ⅶ度區(qū)，該類房屋普遍墻體開裂明顯(見圖4a)，少數(shù)老舊房屋嚴重破壞，出現(xiàn)承重墻剪切裂縫(見圖4b)、縱橫墻連接處嚴重拉裂(見圖4c)、部分坍塌(見圖4d)，需要大修，個別房屋修復困難。在Ⅵ度區(qū)情況稍好，少數(shù)房屋墻體裂縫(見圖5a)，舊裂縫加寬，多數(shù)基本完好(見圖5b)。

圖4 Ⅶ度區(qū)未設防磚混結構房屋震害情況

圖5 Ⅵ度區(qū)未設防磚混結構房屋震害情況

(2)設防磚混結構震害特點。設防磚混結構房屋多是政府危房改造工程和搬遷安置房，該類房屋享有一定的政府補貼，且政府會強制執(zhí)行抗震設防標準。因此，該類房屋在地震中都達到了建筑物抗震設防目標。在極震區(qū)(Ⅶ度)，設防的磚混結構房屋多數(shù)墻體出現(xiàn)輕微裂縫(見圖6a)，少數(shù)墻體開裂明顯(見圖6b)。個別房屋震害偏重的原因是設計施工不規(guī)范，存在私加層高導致基礎荷載加大發(fā)生的地基形變、失穩(wěn)(見圖6c)，開窗面積過大導致墻體拉裂等問題(見圖6d)。在Ⅵ度區(qū)，設防的磚混結構房屋個別墻體出現(xiàn)裂紋，大多數(shù)基本完好。

圖6 Ⅶ度區(qū)設防磚混結構房屋震害情況

2.3 磚(土)木結構震害特點

震區(qū)內有少量的農民自建磚(土)木結構房屋和零星的穿斗木構架房屋，普遍修建時間較早，除個別房屋還有人居住以外，多是用于生產(chǎn)資料儲放、圈養(yǎng)牲畜和烤煙。在Ⅶ度區(qū)，該類型房屋普遍梭瓦、掉瓦(見圖7a)，多數(shù)墻體開裂，舊裂縫加寬(見圖7b)，少數(shù)老舊房屋墻體局部垮塌(見圖7c)，個別房屋整體垮塌(見圖7d)。在Ⅵ度區(qū)磚木和土木結構房屋少數(shù)房屋梭瓦、掉瓦，個別墻體開裂，舊裂縫加寬，極個別老舊房屋墻體局部垮塌。

圖7 Ⅶ度區(qū)磚木結構房屋震害情況

2.4 非結構性構件破壞

本次地震以及四川省近年發(fā)生的歷次中強地震中導致人員受傷甚至死亡的原因，多數(shù)是屋面瓦片(見圖8)、裝飾外墻面、女兒墻(見圖9)、室內吊頂?shù)确墙Y構構件破壞造成的，當?shù)卣畱匾暫图訌姺墙Y構構件自身強度以及與主體結構連接的可靠性，并結合本地建筑風格研究制訂非結構構件設計施工規(guī)范，同時在施工過程中加強監(jiān)管。

圖8 屋檐掉瓦

圖9 女兒墻局部垮塌

2.5 次生災害(地質災害)造成的房屋破壞

本次地震震區(qū)范圍內有槽壩、丘陵、低山、中山四類地貌，且?guī)r溶地貌特征明顯，區(qū)域內易形成山體滑坡、崩塌、泥石流等地質災害(肖術連等，2017)。在山區(qū)，靠近山體或修建于山坡、公路旁的房屋除了因地震造成的直接破壞以外，還有個別房屋遭受次生地質災害破壞，被塌落的巨石砸傷、砸毀(見圖10、圖11)。

圖10 Ⅶ度區(qū)被巨石砸毀的磚木結構

圖11 Ⅵ度區(qū)被巨石砸傷的磚混結構

3 結論

(1)地震烈度圖不僅可以為抗震救災工作提供依據(jù)，為地震災害經(jīng)濟損失評估奠定基礎，為災區(qū)恢復重建規(guī)劃提供科學依據(jù)，還對地震破壞研究也有重要作用。本次興文5.7級地震的正式版烈度圖從派遣工作隊開展調查到發(fā)布，在保證科學性的同時，僅用時52小時，是四川省近年烈度圖正式公布最快的一次。(2)本次地震造成嚴重破壞的房屋大部分都是修建于山區(qū)的老舊農民自建房，基本沒有設防加固措施，部分磚混結構房屋和磚(土)木結構房屋破壞較嚴重的主要原因是房屋建筑老舊，建筑結構不合理，以及房屋修建的地形條件較差。震區(qū)實行的危房改造工程在此次地震中起到了很好的示范作用，經(jīng)過危房改造的民房抗震性能良好，因此，結合城鄉(xiāng)危房改造、搬遷安置等惠民工程，當?shù)卣畱罅ν茝V具有抗震設防措施，且適應當?shù)剞r村建筑風格的磚混、框架等建筑結構形式，以提升農村民居抗震能力(皇甫崗，2018)。(3)截至2018年12月31日，本次地震系四川盆地南緣有史料記載以來震級最大的一次中強地震。近年來，在四川東部和南部構造環(huán)境相對穩(wěn)定的地區(qū)，中強地震發(fā)生的頻度、強度都有增強趨勢，在此背景下，該地區(qū)應繼續(xù)加強重大建設工程和城鄉(xiāng)建設的抗震設防管理，嚴格按照《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306-2015)和相關法律法規(guī)的要求，全面落實新建、改建、擴建建筑必須嚴格執(zhí)行抗震設防標準，要在規(guī)劃、設計、施工、監(jiān)理等環(huán)節(jié)強化抗震設防監(jiān)督和管理。同時，應加強震后房屋的安全性鑒定，對受損房屋進行維修與加固(皇甫崗，2018)。(4)在本次地震中，除了因地震造成的房屋直接破壞以外，還有個別房屋遭受地質災害破壞。雖然規(guī)模較小，但潛在的地質災害威脅不可忽視，因此，加強地震地質災害源的調查工作，對其危險性和危害性進行評估，也是提升本地社會防災能力的重要舉措。