2018年云南墨江5.9級(jí)地震房屋 震害特征與烈度評(píng)定

盧永坤 周洋 代博洋 楊健強(qiáng) 閆瀚

摘要：介紹了2018年9月8日云南墨江5.9級(jí)地震烈度分布情況，給出了各烈度區(qū)的房屋建筑震害特征和各類結(jié)構(gòu)房屋的破壞比、震害指數(shù)，并與中國地震烈度表進(jìn)行了對(duì)比，探討地震烈度評(píng)定的主要依據(jù)與方法。結(jié)果表明：墨江地震災(zāi)區(qū)各類結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能依次為框架結(jié)構(gòu)最好，磚混結(jié)構(gòu)次之，傳統(tǒng)磚木結(jié)構(gòu)和土木結(jié)構(gòu)較差，空心磚墻抬梁結(jié)構(gòu)最差;各烈度區(qū)、調(diào)查點(diǎn)震害指數(shù)與烈度對(duì)應(yīng)關(guān)系良好;本次地震烈度評(píng)定結(jié)果符合國家標(biāo)準(zhǔn)和云南地區(qū)地震烈度分布規(guī)律。建議現(xiàn)場調(diào)查評(píng)定地震烈度應(yīng)以災(zāi)區(qū)占比較高的房屋結(jié)構(gòu)的震害作為主要依據(jù)，并通過計(jì)算房屋平均震害指數(shù)定量評(píng)定地震烈度。

關(guān)鍵詞：墨江5.9級(jí)地震;地震烈度;破壞比;震害指數(shù)

中圖分類號(hào)：P315.943 ??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ??文章編號(hào)：1000-0666（2019）02-0172-07

0 引言

破壞性地震發(fā)生后及時(shí)完成地震烈度評(píng)定，能夠?yàn)樯仍?、?yīng)急搶險(xiǎn)、災(zāi)民轉(zhuǎn)移安置、次生災(zāi)害隱患排查、恢復(fù)重建等工作提供科學(xué)依據(jù)。地震烈度是表示地面震動(dòng)強(qiáng)弱及地震對(duì)各類工程結(jié)構(gòu)影響程度的物理指標(biāo)，地震烈度分布圖顯示災(zāi)區(qū)遭受破壞性地震影響或破壞強(qiáng)弱程度的分布。破壞性地震發(fā)生后，盡快完成地震災(zāi)害調(diào)查與烈度評(píng)定、提供地震烈度分布圖，可及時(shí)為抗震救災(zāi)決策提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)生命搜索救援、緊急搶險(xiǎn)時(shí)救援隊(duì)伍調(diào)配、救災(zāi)物資調(diào)配及應(yīng)急期間次生災(zāi)害隱患排查等工作也會(huì)更加有的放矢，從而把有限的人力、物力投入到需求更緊迫的災(zāi)區(qū)中。在恢復(fù)重建工作中，可以依據(jù)地震烈度分布圖，適時(shí)、精準(zhǔn)地調(diào)整確定恢復(fù)重建的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)（周光全等，2006;盧永坤等，2014;明小娜等，2017，2018）。

2018年9月8日10時(shí)31分，云南省墨江縣（23.28°N，101.53°E）發(fā)生5.9級(jí)地震。地震造成28人受傷，災(zāi)區(qū)房屋建筑、工程設(shè)施遭受不同程度破壞，直接經(jīng)濟(jì)損失為12.92億元①。本文詳細(xì)闡述了云南墨江5.9級(jí)地震烈度的分布情況，對(duì)各烈度區(qū)的房屋震害特征、平均震害指數(shù)和破壞比進(jìn)行對(duì)比分析，并對(duì)烈度評(píng)定的定性和定量方法進(jìn)行了討論。

1 地震烈度分布

在云南墨江5.9級(jí)地震現(xiàn)場，災(zāi)評(píng)科考組共調(diào)查了災(zāi)區(qū)207個(gè)居民點(diǎn)房屋建筑破壞情況，66件基礎(chǔ)設(shè)施破壞情況（地震現(xiàn)場工作第三部分：調(diào)查規(guī)范，GB/18208.3—2011）。綜合考慮地質(zhì)構(gòu)造背景、余震序列分布、震源機(jī)制解等資料，評(píng)定了本次地震的烈度分布。2018年9月12日，云南省地震局發(fā)布了墨江5.9級(jí)地震烈度圖（圖1）。

從圖1可看出，墨江5.9級(jí)地震極震區(qū)烈度達(dá)Ⅷ度，宏觀震中位于墨江縣通關(guān)鎮(zhèn)的丙蚌村、牛庫村一帶，等震線呈橢圓形，長軸方向呈NW向。Ⅵ度區(qū)及以上總面積約5 180 km2，其中，Ⅷ度區(qū)總面積32 km2，涉及墨江縣通關(guān)鎮(zhèn)、雅邑鎮(zhèn)、 ?聯(lián)珠鎮(zhèn);Ⅶ度區(qū)總面積438 km2，涉及墨江縣通關(guān)鎮(zhèn)、魚塘鎮(zhèn)、雅邑鎮(zhèn)、聯(lián)珠鎮(zhèn)、龍?zhí)多l(xiāng);Ⅵ度區(qū)總面積4 710 km2，涉及墨江縣、寧洱縣、江城縣、元江縣的24個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

2 房屋震害特征

2.1 各烈度區(qū)房屋震害特征

災(zāi)區(qū)房屋建筑主要有鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)、土木結(jié)構(gòu)4種類型，農(nóng)村地區(qū)土木結(jié)構(gòu)與磚木結(jié)構(gòu)房屋占比達(dá)80%以上，墨江縣城磚混結(jié)構(gòu)房屋占比60%以上?，F(xiàn)場調(diào)查評(píng)估組在初步了解地震災(zāi)區(qū)房屋建筑震害基礎(chǔ)上，對(duì)本次地震烈度評(píng)定的宏觀判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了統(tǒng)一，確定農(nóng)村地區(qū)以土木結(jié)構(gòu)房屋震害、墨江縣城以磚混結(jié)構(gòu)房屋震害作為地震烈度宏觀判定依據(jù)。

災(zāi)區(qū)土木結(jié)構(gòu)房屋大多以穿斗木構(gòu)架承重，土坯墻圍護(hù)，為云南省常見農(nóng)村民居，抗震性能比滇東北地區(qū)墻抬梁土木結(jié)構(gòu)要好。另有少量空心磚墻抬梁結(jié)構(gòu)房屋，歸為磚木結(jié)構(gòu)，此類房屋抗震性能較差。

2.1.1 Ⅵ度區(qū)

Ⅵ度區(qū)內(nèi)框架結(jié)構(gòu)房屋個(gè)別填充墻體與框架結(jié)合部開裂，個(gè)別填充墻剪切裂縫（圖2a）;磚混結(jié)構(gòu)房屋少數(shù)墻體產(chǎn)生細(xì)微裂縫，個(gè)別承重墻開裂（圖2b）;磚木結(jié)構(gòu)房屋少數(shù)墻體開裂、梭掉瓦;土木結(jié)構(gòu)房屋個(gè)別局部倒塌，部分墻體開裂、梭掉瓦。

2.1.2 Ⅶ度區(qū)

Ⅶ度區(qū)內(nèi)框架結(jié)構(gòu)房屋少數(shù)填充墻開裂明顯，個(gè)別梁柱輕微裂縫（圖2c）;磚混結(jié)構(gòu)房屋少數(shù)承重墻體開裂（圖2d）;磚木結(jié)構(gòu)房屋多數(shù)墻體角部、結(jié)合處等部位開裂、梭掉瓦，個(gè)別老舊房屋局部倒塌（圖2e）;土木結(jié)構(gòu)房屋多數(shù)墻體開裂、梭掉瓦，少數(shù)墻體局部倒塌（圖2f）。

（a）墨江縣福利中心框架結(jié)構(gòu)房屋填充墻破壞 ?（b）墨江縣中醫(yī)院磚混結(jié)構(gòu)門診樓承重墻體開裂

（c）魚塘鎮(zhèn)和平村框架結(jié)構(gòu)房屋墻體貫穿裂縫 ?（d）聯(lián)珠鎮(zhèn)曼嘎村老凹組磚混結(jié)構(gòu)房屋墻體開裂

（e）雅邑鎮(zhèn)托洛村磚木結(jié)構(gòu)房屋墻體局部倒塌 ?（f）魚塘鎮(zhèn)梁子寨土木結(jié)構(gòu)房屋墻體局部倒塌

（g）通關(guān)鎮(zhèn)九沖和平組磚木結(jié)構(gòu)房屋墻體多數(shù)開裂 ?（h）通關(guān)鎮(zhèn)九沖和平組土木結(jié)構(gòu)房屋倒塌

2.1.3 Ⅷ度區(qū)

Ⅷ度區(qū)內(nèi)磚混結(jié)構(gòu)房屋少數(shù)墻體開裂明顯（圖2g）;磚木結(jié)構(gòu)房屋普遍梭掉瓦、開天窗，多數(shù)房屋墻體開裂嚴(yán)重，少數(shù)房屋墻體局部倒塌;土木結(jié)構(gòu)房屋普遍梭掉瓦、開天窗，少數(shù)房屋墻體倒塌或局部倒塌、墻體開裂或外閃（圖2h）。

2.2 平均震害指數(shù)及破壞比

平均震害指數(shù)與房屋建筑破壞比是判定烈度的量化指標(biāo)，也是定量研究某烈度區(qū)或調(diào)查點(diǎn)房屋建筑震害的重要依據(jù)（盧永坤等，2014;代博洋等，2017;明小娜等，2018）。

2.2.1 抽樣點(diǎn)房屋破壞面積及平均震害指數(shù)

通過現(xiàn)場調(diào)查獲取調(diào)查點(diǎn)各類結(jié)構(gòu)房屋不同破壞等級(jí)的建筑面積即可計(jì)算該調(diào)查點(diǎn)的平均震害指數(shù)。根據(jù)《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008），某一類結(jié)構(gòu)的平均震害指數(shù)為各級(jí)震害的房屋占比與其相應(yīng)的震害指數(shù)的乘積之和：

式中：D為某調(diào)查點(diǎn)（或區(qū)域）某一類房屋建筑平均震害指數(shù);di為該類房屋破壞等級(jí)為i的震害指數(shù);λi為該類結(jié)構(gòu)的破壞等級(jí)為i的房屋面積（或棟數(shù)）占比（%）。

簡易房屋分為基本完好、破壞和毀壞3個(gè)破壞等級(jí)，其震害指數(shù)取值分別為0.65，0.29，0;非簡易房屋分為基本完好、輕微破壞、中等破壞、嚴(yán)重破壞和毀壞5個(gè)破壞等級(jí)，其震害指數(shù)取值分別為1.0，0.7，0.4，0.2，0（中國地震局，1998;周光全，2011）。??2.2.2 各烈度區(qū)破壞比根據(jù)表1～4中房屋破壞數(shù)據(jù)可以計(jì)算各烈度區(qū)不同結(jié)構(gòu)房屋破壞比及震害指數(shù)，列于表5，6。

《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）給出了地震烈度與房屋震害指數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（表7）。表7中，A類建筑為木構(gòu)架和土、石、磚墻建造的舊式房屋;B類建筑為未經(jīng)抗震設(shè)防的單層或多層磚砌體房屋;C類為按照Ⅶ度抗震設(shè)防的單層或多層磚砌體房屋。結(jié)合本次地震現(xiàn)場調(diào)查來看，土木結(jié)構(gòu)與磚木結(jié)構(gòu)房屋為A類建筑，部分磚混結(jié)構(gòu)房屋為B類建筑，所有框架結(jié)構(gòu)與部分磚混?結(jié)構(gòu)房屋為C類建筑。表5中各烈度區(qū)土木結(jié)構(gòu)與磚木結(jié)構(gòu)房屋震害指數(shù)與《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）給出的震害指數(shù)（表7）對(duì)應(yīng)較好;表6中Ⅷ，Ⅶ度區(qū)磚混結(jié)構(gòu)房屋震害指數(shù)與表7對(duì)應(yīng)較差，Ⅵ度區(qū)對(duì)應(yīng)較好，主要是因?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)房屋在農(nóng)村地區(qū)分布數(shù)量較少，且抗震性能良好破壞較輕。這也恰好說明在建筑結(jié)構(gòu)占比迥異的農(nóng)村地區(qū)和城市地區(qū)開展烈度評(píng)定，應(yīng)以該區(qū)域面積占比最多的結(jié)構(gòu)類型的震害作為評(píng)定烈度的主要依據(jù)。

3 討論與建議

《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）給出了評(píng)定地震烈度時(shí)的4類依據(jù)，即人的感覺、房屋震害、地質(zhì)災(zāi)害等其它震害現(xiàn)象及強(qiáng)震動(dòng)記錄，Ⅴ～Ⅸ度時(shí)，以房屋震害作為評(píng)定烈度的主要依據(jù)是目前被普遍接受的一種觀點(diǎn)。但同一個(gè)調(diào)查點(diǎn)，用不同結(jié)構(gòu)類型房屋建筑進(jìn)行震害評(píng)定得出的地震烈度不一定相同。有種觀點(diǎn)認(rèn)為Ⅷ度及以上高烈度區(qū)應(yīng)該以磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等現(xiàn)代建筑的震害作為首要依據(jù)，甚至認(rèn)為地震烈度達(dá)Ⅷ度時(shí)必須有磚混、框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞作為證據(jù)。結(jié)合云南多次地震現(xiàn)場烈度調(diào)查評(píng)定工作，筆者認(rèn)為：

（1）在評(píng)定烈度時(shí)應(yīng)以災(zāi)區(qū)占比較高的房屋結(jié)構(gòu)類型的震害作為主要依據(jù)，即便高烈度區(qū)也應(yīng)如此。如云南多數(shù)農(nóng)村地區(qū)房屋仍以土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)房屋為主，多數(shù)村落僅有幾棟磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)房屋，甚至沒有此類結(jié)構(gòu)，此時(shí)應(yīng)以土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)房屋震害作為評(píng)定此地地震烈度的主要依據(jù)，才更能反映該調(diào)查點(diǎn)平均意義上的破壞程度，也能較好地解決同一調(diào)查點(diǎn)幾種房屋結(jié)構(gòu)類型平均震害指數(shù)與對(duì)應(yīng)烈度值不匹配的問題。

（2）在評(píng)定地震烈度時(shí)應(yīng)以平均震害程度（指數(shù)）作為主要依據(jù)。1978年版的《中國地震烈度表》開始引入震害指數(shù)這一概念，除了為地震學(xué)與工程學(xué)建立了紐帶外，也為科研人員提供了定量評(píng)定地震烈度的方法，同時(shí)也解決了地震烈度評(píng)定時(shí)平均震害程度與極端震害程度的取舍問題。平均震害指數(shù)即代表了調(diào)查點(diǎn)的平均震害程度，而前述Ⅷ度時(shí)磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞則代表了調(diào)查點(diǎn)的極端震害程度。如表3，4所示，Ⅷ度調(diào)查點(diǎn)土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)房屋倒塌、毀壞并不多，但多數(shù)墻體開裂、局部倒塌、梭掉瓦，其震害指數(shù)反映該調(diào)查點(diǎn)已經(jīng)達(dá)Ⅷ度破壞;表5中，縣城二組調(diào)查顯示，有一定量的毀壞、嚴(yán)重破壞磚混結(jié)構(gòu)房屋，但并不能因此判定縣城地震烈度達(dá)Ⅷ度。

（3）對(duì)比魯?shù)?.5級(jí)地震各類房屋結(jié)構(gòu)破壞比與震害指數(shù)（盧永坤等，2014），Ⅵ度～Ⅷ度時(shí)，框架結(jié)構(gòu)分別是0.02，0.09，0.15，磚混結(jié)構(gòu)分別是0.05，0.16，0.37，磚木結(jié)構(gòu)分別是0.07，0.26，0.54，可以看出墨江地震各烈度區(qū)對(duì)應(yīng)的房屋破壞顯著輕于魯?shù)榈卣馂?zāi)區(qū)，側(cè)面印證了云南省滇南—滇西南房屋建筑抗震性能普遍強(qiáng)于滇東北地區(qū)。從現(xiàn)場調(diào)查掌握的房屋建筑震害情況來看，本次地震災(zāi)區(qū)框架結(jié)構(gòu)房屋抗震性能最好，磚混結(jié)構(gòu)房屋次之，傳統(tǒng)磚木結(jié)構(gòu)與土木結(jié)構(gòu)房屋抗震性能相對(duì)較差，而空心磚墻抬梁結(jié)構(gòu)房屋最差。

（4）地震災(zāi)區(qū)的最高烈度與長軸展布方向是地震烈度圈定時(shí)需要確定的首要因素。烈度圈定主要依據(jù)現(xiàn)場調(diào)查獲取的房屋建筑震害資料，同時(shí)參考工程結(jié)構(gòu)震害、地震地質(zhì)背景、強(qiáng)震動(dòng)記錄、余震展布、震源機(jī)制解等資料確定的。本次地震最高烈度主要依據(jù)房屋破壞情況判定，長軸NW走向與災(zāi)區(qū)震害分布、地震地質(zhì)背景、余震展布方向、強(qiáng)震震源機(jī)制解等科技支撐成果顯示了較好的一致性。各烈度區(qū)、調(diào)查點(diǎn)震害指數(shù)與烈度的對(duì)應(yīng)關(guān)系良好，說明2018年云南墨江5.9級(jí)地震烈度圈定嚴(yán)謹(jǐn)、依據(jù)充分，符合國家標(biāo)準(zhǔn)《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）。

（5）按云南地區(qū)地震烈度分布的一般規(guī)律（周光全等，2006;國家地震局，國家統(tǒng)計(jì)局，1996;中國地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，2001;毛玉平，韓新民，2003;喬森等，2000;蘇有錦等，2001;周光全等，2011），M5.8～6.2地震極震區(qū)烈度可達(dá)Ⅷ度，Ⅵ度區(qū)以上面積為900～5 500 km2，本次地震災(zāi)區(qū)面積略大，可能與該區(qū)域地形地貌對(duì)災(zāi)害的放大作用有關(guān)。

綜上所述，房屋震害程度是一種定性評(píng)定烈度的方法，不能過于依賴現(xiàn)場調(diào)查人員的經(jīng)驗(yàn)，建議評(píng)定地震烈度時(shí)，應(yīng)以災(zāi)區(qū)占比較高的房屋結(jié)構(gòu)類型的震害作為主要依據(jù)，并建議通過計(jì)算平均震害指數(shù)定量評(píng)定地震烈度。

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