河南范縣農(nóng)村民居抗震性能調(diào)查與分析

孫 杰,李 濤,張 揚(yáng),馬興全,趙顯剛

(河南省地震局,鄭州 4500160)

關(guān)鍵字:農(nóng)村民居；抗震性能；調(diào)查研究

0 引言

地震是我國(guó)造成死亡人數(shù)最多的自然災(zāi)害。城市由于人口密集、交通發(fā)達(dá)、財(cái)富集中,因此一直是地震災(zāi)害重點(diǎn)關(guān)注地區(qū),但是更大面積的農(nóng)村地震危險(xiǎn)性問(wèn)題卻被人們忽略。人口多,底子薄,經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡的國(guó)情在農(nóng)村地區(qū)尤為突出。絕大多數(shù)農(nóng)村建筑設(shè)施不設(shè)防現(xiàn)象嚴(yán)重,小震大災(zāi)、大震巨災(zāi)的現(xiàn)象在農(nóng)村地區(qū)十分普遍。

農(nóng)村地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低,村民防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)淡薄,在建房時(shí)注重節(jié)省開(kāi)支,缺乏有效的防震減災(zāi)措施,因此大部分農(nóng)村民居基本上處于不設(shè)防狀態(tài)[1-5]。2006年4月9日范縣4.2級(jí)地震就造成了嚴(yán)重房屋倒塌和人員傷亡現(xiàn)象,倒塌房屋236間,損壞房屋2 000余間。農(nóng)村房屋抗震能力普遍低下是造成農(nóng)村地震“小震大災(zāi)”的主要原因[6-8]。因此,開(kāi)展農(nóng)村民居抗震性能調(diào)查與分析,掌握現(xiàn)有農(nóng)村民居的抗震性能,對(duì)增強(qiáng)農(nóng)村民居防震減災(zāi)能力具有重大的現(xiàn)實(shí)意義,是踐行習(xí)近平總書(shū)記建立高效科學(xué)的自然災(zāi)害防治體系,提高全社會(huì)自然災(zāi)害防治能力的具體體現(xiàn),是實(shí)施地震易發(fā)區(qū)房屋設(shè)施加固工程的基礎(chǔ)條件,有助于提高當(dāng)?shù)胤勒饻p災(zāi)能力。

本文采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,對(duì)調(diào)查鄉(xiāng)村進(jìn)行進(jìn)村入戶(hù)調(diào)查的方式,對(duì)范縣農(nóng)村民居房屋結(jié)構(gòu)類(lèi)型及其特點(diǎn)、抗震性能以及居民抗震意識(shí)等方面進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查,分析了農(nóng)村民居抗震設(shè)防存在的問(wèn)題及其原因,并提供了合理化建議,為今后河南農(nóng)村民居抗震設(shè)防工作提供了必要的參考與借鑒。

1 范縣地理地質(zhì)背景及調(diào)查內(nèi)容

范縣位于河南省東北部,黃河中下游北岸,隸屬濮陽(yáng)市。西面與濮陽(yáng)縣、東部與臺(tái)前縣、南部和北部與山東接壤。面積為590 km2,人口50.4萬(wàn),轄7鎮(zhèn)5鄉(xiāng),耕地面積51萬(wàn)畝。新近紀(jì)本地區(qū)以來(lái)長(zhǎng)期處于沉降狀態(tài),形成地勢(shì)低平、開(kāi)闊的黃河沖積平原,海拔高度約為60～100m。

從古近紀(jì)開(kāi)始,華北平原內(nèi)部發(fā)生差異性升降運(yùn)動(dòng),形成一系列次級(jí)構(gòu)造凹陷和凸起,自西向東主要包括湯陰地塹、內(nèi)黃隆起、東濮凹陷和魯西凸起四個(gè)構(gòu)造單元。范縣位于東濮凹陷和魯西凸起兩個(gè)構(gòu)造單元內(nèi),主要斷層有長(zhǎng)垣斷裂、黃河斷裂和聊蘭斷裂（圖1）。其中聊蘭斷裂是晚更新世—全新世活動(dòng)斷裂,歷史上曾經(jīng)多次發(fā)生6～7級(jí)地震,現(xiàn)代地震也比較集中,是河南省現(xiàn)代地震集聚的地區(qū)之一,同時(shí)也是河南省地震重點(diǎn)監(jiān)視地區(qū)之一。

圖1 范縣地震構(gòu)造圖Fig.1 Seismotectonic map of the Fanxian country

圖3 不同房屋結(jié)構(gòu)照片F(xiàn)ig.3 The photos of different structures buildings

本文沿省道101和208兩條公路對(duì)范縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)村落進(jìn)行入村入戶(hù)調(diào)查,此外,我們還對(duì)辛莊鄉(xiāng)—楊集鄉(xiāng)—孟樓鄉(xiāng)一線(xiàn)距縣城較遠(yuǎn)的村落進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查（圖2）。在實(shí)地調(diào)查中,我們首先詢(xún)問(wèn)居委會(huì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、人口和房屋等基本情況,并對(duì)當(dāng)?shù)胤课萁ㄖ?lèi)型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；然后,對(duì)村落中進(jìn)行實(shí)地走訪(fǎng),對(duì)民居進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,調(diào)查房屋建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型、建筑年代、建造方式等等,最后對(duì)當(dāng)?shù)亟ㄖ拐鹦阅苓M(jìn)行綜合分析。

2調(diào)查結(jié)果

由于范縣地處黃河沖擊平原,地勢(shì)平坦,交通便利。當(dāng)?shù)刂饕ㄖ牧蠟轲ね链u,實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村建筑主要為磚木、磚混結(jié)構(gòu)為主,縣城外圍地區(qū)有少量框架結(jié)構(gòu)房屋,其他類(lèi)型建筑如土木建筑、土石建筑、鋼結(jié)構(gòu)建筑很少。

調(diào)查發(fā)現(xiàn),范縣農(nóng)村主要修建于1985年以后。1985年代以前的建筑很少,且這些老舊房屋大部分破損嚴(yán)重,已無(wú)人居住,主要作為家畜、家禽的養(yǎng)殖場(chǎng)所。1985—2005年主要建筑為磚木結(jié)構(gòu),2005年以后,隨著外出務(wù)工人員增加,農(nóng)村居民收入逐步增長(zhǎng),新建磚混結(jié)構(gòu)房屋逐步增多,并且隨著防震減災(zāi)知識(shí)的宣傳,設(shè)防磚混結(jié)構(gòu)開(kāi)始出現(xiàn)且逐步增多。但是農(nóng)村建筑還是以磚木結(jié)構(gòu)為主,設(shè)防磚混所占的比例還非常有限,且分布地域主要為鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地和主要公路沿線(xiàn)新建房屋,村落建筑還是以磚木建筑為主。

圖4 范縣調(diào)查點(diǎn)主要房屋結(jié)構(gòu)占比圖Fig.4 The proportion of different types of building structures in the survey area

2.1 磚木結(jié)構(gòu)

磚木房屋建造簡(jiǎn)單、費(fèi)用低,是范縣農(nóng)村民居主要建筑結(jié)構(gòu)。這些房屋建造時(shí)間一般在2005年以前,目前少量新修農(nóng)居仍采用該種結(jié)構(gòu)形式,以磚瓦房和一層平房為主。磚木結(jié)構(gòu)房屋的房頂多為木屋架鋪瓦屋面或檁條鋪瓦屋面,墻體采用燒結(jié)粘土磚砌筑,幾乎都未采取任何抗震構(gòu)造措施。由于屋架與承重墻體以及檁條與墻體問(wèn)缺乏有效的連接,縱橫墻間存在連接弱、砂漿強(qiáng)度低、單層墻體過(guò)高等問(wèn)題,房屋的抗震性能較差。當(dāng)遭遇地震時(shí),該類(lèi)房屋的破壞輕則為鋪瓦掉落、墻體輕微開(kāi)裂；重則為墻體外閃、屋架垮塌甚至整體倒塌。

2.2 磚混結(jié)構(gòu)

磚混結(jié)構(gòu)(含底框、內(nèi)框結(jié)構(gòu))是上世紀(jì)90年代后期農(nóng)村開(kāi)始興起的結(jié)構(gòu)形式,由于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件的限制,該類(lèi)建筑在2000年后在當(dāng)?shù)夭胖饾u出現(xiàn)。首先應(yīng)用在縣城及城鎮(zhèn)附近村落,老城鎮(zhèn)改造和新城外圍民居建設(shè),2010年以后逐步增多,公路沿線(xiàn)新修民居建筑主要采用這種模式。當(dāng)?shù)氐拇u混結(jié)構(gòu)房屋以2-3層居多,由燒結(jié)的粘土磚墻承重,房屋的樓屋蓋采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土的形式。2010年以前修建的磚混結(jié)構(gòu)房屋多未設(shè)置構(gòu)造柱、圈梁等抗震措施；此后修建的房屋大多采取了構(gòu)造柱、圈梁等抗震措施,房屋整體性能較好。但部分房屋也存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、施工方式不規(guī)范等部分缺陷,造成了房屋的抗震性減弱。此外,由于當(dāng)?shù)亟ㄖ?xí)慣,追求大空間,重裝修輕建筑的理念,當(dāng)?shù)亟ㄖ嬖谥T如房屋橫墻間距和墻體預(yù)留門(mén)窗洞口過(guò)大,墻體砌筑砂漿厚度不均、水泥分量不夠等等問(wèn)題。當(dāng)遭受地震破壞時(shí),該類(lèi)房屋輕則會(huì)導(dǎo)致承重墻體、門(mén)窗洞處、樓梯間或突出結(jié)構(gòu)開(kāi)裂破損；重則會(huì)引起承重墻體破碎、房屋扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致房屋發(fā)生局部或整體倒塌。

3 農(nóng)村民居抗震設(shè)防問(wèn)題

3.1 當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平有限,民居抗震性能不高

由于范縣屬于國(guó)家貧困縣,當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低。2016年范縣農(nóng)村居民人居可支配收入8469元,僅相當(dāng)全國(guó)農(nóng)民人均可支配收入（12 363元）的68%、河南省農(nóng)民人均可支配收入（11 697元）的72%。與周?chē)h城如鄄城、濮陽(yáng)縣等市縣相比,范縣房屋建筑質(zhì)量普遍較差,村民無(wú)力建造抗震性能較好的房屋。

同一地區(qū),不同收入水平群眾的房屋抗震能力也有明顯差異。當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件好的群眾,多采用磚混結(jié)構(gòu)房屋；經(jīng)濟(jì)條件差的多為傳統(tǒng)類(lèi)型的磚木房屋。經(jīng)濟(jì)條件差的群眾形成了地震災(zāi)害高危險(xiǎn)群體[8]。以前國(guó)家資金投入主要是用于震后恢復(fù)重建方面,重救災(zāi)輕設(shè)防,形成了“有買(mǎi)棺材的錢(qián),而沒(méi)有進(jìn)行抗震設(shè)防的錢(qián)”的局面?，F(xiàn)在國(guó)家提出“從注重災(zāi)后救助向注重災(zāi)前預(yù)防轉(zhuǎn)變,從減少災(zāi)害損失向減輕災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)變?！眹?guó)家和地方財(cái)政持續(xù)的農(nóng)村地震民居工程的投入,提高了部分農(nóng)村房屋的抗震能力,但河南農(nóng)村人口密集,民居建筑眾多,大部分地區(qū)民居抗震能力依然偏弱,范縣地區(qū)更加突出。

3.2 村鎮(zhèn)整體布局不盡合理

農(nóng)村建設(shè)時(shí)缺乏對(duì)村落布局整體規(guī)劃,農(nóng)民通常把分到的宅基地建滿(mǎn)甚至向外擴(kuò)張,造成農(nóng)村房屋、街道布局不合理[10]?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明現(xiàn)在許多村鎮(zhèn)建設(shè)布局零亂、街道狹窄,地震時(shí)造成房屋破壞時(shí)相互影響,人群不易疏散。地震發(fā)生后,造成搜救車(chē)輛或大型機(jī)械很難進(jìn)入災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搜救,同時(shí)各式各樣的房屋類(lèi)型和結(jié)構(gòu)也加重了人員搜救的難度。這些現(xiàn)象要求對(duì)農(nóng)村住宅加強(qiáng)規(guī)劃管理,適當(dāng)調(diào)整民房之間、街道之間的距離,將震害損失減小到最低程度。

3.3 場(chǎng)地選址與建材選擇質(zhì)量不高

場(chǎng)地地基是房屋建筑的基礎(chǔ),也是抗震設(shè)防的基礎(chǔ),同時(shí)也是農(nóng)村房屋建造過(guò)程中農(nóng)民最為忽視的環(huán)節(jié)。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)農(nóng)村建房時(shí)對(duì)地基處理不夠重視,對(duì)地基處理缺乏專(zhuān)業(yè)的指導(dǎo)。當(dāng)?shù)貫辄S河沖洪積平原,地形平坦,不用考慮滑坡、坡體失穩(wěn)等情況。但是,部分居民對(duì)地基處理方式不當(dāng),地基埋深較淺,甚至存在半挖半填的方式平整場(chǎng)地,所建房屋由于地基不均勻下沉而造成墻體裂縫,遭遇地震時(shí)容易導(dǎo)致墻體開(kāi)裂、房屋倒塌。

由于居民收入偏低,農(nóng)民在購(gòu)買(mǎi)建筑材料時(shí)更多關(guān)注的是價(jià)格而不是質(zhì)量。當(dāng)?shù)卮u木房屋墻體通常采用粘土砂漿或石灰砂漿砌筑,這些墻體砂漿強(qiáng)度遠(yuǎn)小于磚的強(qiáng)度。因此墻體的承載力主要取決于砂漿的強(qiáng)度,砂漿的強(qiáng)度和砌體質(zhì)量決定了墻體的抗剪能力。當(dāng)墻體收到剪力超過(guò)承載力時(shí),墻體就會(huì)產(chǎn)生剪切破壞,其表現(xiàn)為墻面出現(xiàn)與水平線(xiàn)呈45°的斜裂縫、交錯(cuò)斜裂縫,且主要是沿灰縫裂開(kāi)的。這也是地震中墻體出現(xiàn)斜裂縫和X裂縫的主要原因。

3.4 居民防震減災(zāi)意識(shí)缺乏

范縣雖然中小地震活躍,有感地震較少,破壞性地震發(fā)生的頻率則更低,村民對(duì)防震減災(zāi)缺乏足夠的認(rèn)識(shí),房屋建筑主要突出實(shí)用和美觀(guān),重視屋內(nèi)裝修而輕視房屋地基和建筑結(jié)構(gòu)的安全,因而房屋抗震性能相對(duì)較弱。當(dāng)?shù)胤课萁ㄔO(shè)主要考慮美觀(guān)、好看,而忽略了結(jié)構(gòu)的整體性。如當(dāng)?shù)孛窬娱T(mén)窗開(kāi)洞普遍較大,削弱了墻體的整體性和抗剪強(qiáng)度。房屋縱橫墻之間無(wú)必要的拉結(jié),造成墻體的整體性很差。木質(zhì)房屋屋架與墻體無(wú)可靠的連接措施,多用大鐵釘將木檁條釘在木屋架上弦；兩端房間的檁條直接擱在山墻上,缺乏相應(yīng)的加固措施,從而造成屋蓋整體性差。

4 加強(qiáng)農(nóng)村民居抗震設(shè)防的建議

4.1 提高村民防災(zāi)減災(zāi)意識(shí),提高房屋抗震減災(zāi)能力。

當(dāng)?shù)卣畱?yīng)該克服麻痹思想,加強(qiáng)抗震防災(zāi)知識(shí)的宣傳普及。鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村要大力宣傳房屋抗震的基礎(chǔ)知識(shí),提高農(nóng)民的抗震防災(zāi)意識(shí)。加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村建筑工匠的抗震設(shè)防技術(shù)免費(fèi)培訓(xùn),使其掌握農(nóng)村民居抗震基本知識(shí)和操作技能。

4.2 加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村民居抗震設(shè)防的管理和指導(dǎo)工作

政府部門(mén)要加強(qiáng)協(xié)作,從村鎮(zhèn)規(guī)劃、地基處理、結(jié)構(gòu)布局、抗震措施等方面對(duì)農(nóng)村房屋建設(shè)進(jìn)行管理和指導(dǎo)。村委會(huì)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府要加強(qiáng)對(duì)宅基地的規(guī)劃、審批,加強(qiáng)對(duì)農(nóng)民的建設(shè)管理和抗震技術(shù)指導(dǎo),提供技術(shù)、管理服務(wù)。政府部門(mén)可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)達(dá)到抗震要求的民居相適應(yīng)的鼓勵(lì)和獎(jiǎng)勵(lì)。

4.3 重點(diǎn)推進(jìn)農(nóng)村中小學(xué)校和公共建筑抗震管理

堅(jiān)持抓住重點(diǎn)、以點(diǎn)帶面的指導(dǎo)思想,重點(diǎn)加強(qiáng)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施、公共建筑和中小學(xué)校的抗震管理。對(duì)于一般民居,通過(guò)進(jìn)行抗震示范工程的推廣建設(shè),提高農(nóng)村建房的抗震設(shè)防自覺(jué)性。

4.4 農(nóng)村老舊房屋抗震加固指導(dǎo)意見(jiàn)

對(duì)于農(nóng)村已經(jīng)存在的大量的民居建造,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)沒(méi)有建立房屋是否需要抗震加固的評(píng)判原則和標(biāo)準(zhǔn),并且農(nóng)民文化層次較低,知識(shí)儲(chǔ)備有限。根據(jù)這些情況,可以根據(jù)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖、房屋建造年代、房屋高度及抗震設(shè)計(jì)等指標(biāo)簡(jiǎn)要評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)告訴村民,讓其判斷是否需要抗震加固。例如,根據(jù)房屋所處鄉(xiāng)鎮(zhèn)的烈度圖對(duì)房屋進(jìn)行評(píng)分,基本地震動(dòng)峰值加速度0.05 g（即Ⅵ區(qū)）1分,0.10-0.15 g（即Ⅶ區(qū)）區(qū)2分,0.20 g（即Ⅷ區(qū)）區(qū)3分,0.30 G及以上地區(qū)5分。根據(jù)房屋建筑年代進(jìn)行評(píng)分,2000年以后建設(shè)1分,1985-2000年間建設(shè)3分,1985年以前建設(shè)5分。根據(jù)房屋高度進(jìn)行評(píng)分,一層建筑1分,兩層以上的3分。沒(méi)有圈梁構(gòu)造柱等抗震設(shè)計(jì)的3分。根據(jù)上述四條原則,村民對(duì)自己房屋進(jìn)行打分,超過(guò)10分的需要對(duì)其房屋進(jìn)行抗震加固。

5 結(jié)語(yǔ)

考慮到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平,通過(guò)大范圍提高建筑成本提高房屋抗震能力是不現(xiàn)實(shí)的。根據(jù)前人研究,針對(duì)農(nóng)村民居采取針對(duì)性的抗震構(gòu)造措施,加強(qiáng)民居房屋整體性,在增加有限的預(yù)算內(nèi)可以大幅提高房屋的抗震性能。開(kāi)展農(nóng)村防震減災(zāi)宣傳,強(qiáng)化農(nóng)民抗震設(shè)防意識(shí),加強(qiáng)民居抗震設(shè)防指導(dǎo)刻不容緩。提高農(nóng)村民居抗震能力,是習(xí)近平“以人為本、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村”的要求,也是全面建設(shè)小康社會(huì)的要求。