2020年1月16日新疆庫車5.6級(jí)地震烈度及房屋震害特征分析*

張文秀， 常想德， 黃帥堂， 姚 遠(yuǎn)， 胡偉華

(新疆維吾爾自治區(qū)地震局 ，新疆 烏魯木齊 830011)

2020年1月16日16時(shí)32分，新疆阿克蘇地區(qū)庫車市發(fā)生5.6級(jí)地震，震源深度16 km，震中位于庫車市塔里木鄉(xiāng)，距離庫車市城區(qū)77 km。庫車市、阿克蘇市、庫爾勒市、伊寧市、拜城縣、輪臺(tái)縣等多地有感。本次地震造成庫車市塔里木鄉(xiāng)受災(zāi)，少量老舊磚木結(jié)構(gòu)房屋出現(xiàn)不同程度破壞，涉及185戶685人，無人員傷亡(1)新疆地震局.2020年1月16日新疆庫車5.6級(jí)地震災(zāi)害損失評(píng)估報(bào)告,2020.。地震發(fā)生后，新疆維吾爾自治區(qū)地震局迅速啟動(dòng)地震應(yīng)急響應(yīng)，派出現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)前往地震災(zāi)區(qū)進(jìn)行地震監(jiān)測(cè)、震情趨勢(shì)判定、烈度評(píng)定及災(zāi)害調(diào)查評(píng)估。本文中在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上，初步分析了災(zāi)區(qū)地震烈度分布和不同結(jié)構(gòu)類型房屋震害特征，對(duì)今后農(nóng)村建筑抗震設(shè)防工作的改進(jìn)具有重要意義。

1 地震構(gòu)造背景

天山山前庫車拗陷南側(cè)的塔里木盆地北部的塔北古隆起，是早古生代發(fā)育的殘余古隆起，該隆起可劃分為溫宿凸起、英買里低凸起、哈拉哈塘凹陷、輪南低凸起、輪臺(tái)凸起北部斜坡帶和庫爾勒鼻狀凸起，整體呈北東東—南西西走向。此次地震發(fā)生在塔北古隆起的哈拉哈塘凹陷內(nèi)，該地區(qū)主要發(fā)育北西和北東走向的兩組主干走滑斷裂，這些斷裂表現(xiàn)出明顯北強(qiáng)南弱的特征，北部主干斷裂帶活動(dòng)劇烈，以辮狀及馬尾構(gòu)造樣式為主；南部主干斷裂活動(dòng)弱，多呈線性和雁列式排布[1]。新生代以來該地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)特征不明顯，震中附近地表未發(fā)現(xiàn)活動(dòng)斷裂。

2 地震烈度調(diào)查及分布

2.1 烈度調(diào)查及評(píng)定依據(jù)

本次地震中，現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)依照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求[2]，并以《中國(guó)地震烈度表》[3]為烈度評(píng)定依據(jù)，在災(zāi)區(qū)范圍內(nèi)開展烈度調(diào)查及評(píng)定工作。通過對(duì)災(zāi)區(qū)1個(gè)鄉(xiāng)18個(gè)調(diào)查點(diǎn)的實(shí)地調(diào)查，參考震區(qū)構(gòu)造背景、余震分布、震源機(jī)制解、震動(dòng)圖等，同時(shí)結(jié)合強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄，確定了此次地震的烈度分布(圖1)。

2.2 烈度分布

通過地震現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查顯示，本次地震災(zāi)區(qū)最高烈度為Ⅵ度，烈度圖呈狹長(zhǎng)橢圓形，長(zhǎng)軸走向?yàn)榻鼥|西，長(zhǎng)軸47 km，短軸23 km。Ⅵ度區(qū)面積813.6 km2，涉及塔里木鄉(xiāng)阿合庫勒村、阿恰勒村、草湖二村、草湖一村、胡楊社區(qū)、郎喀村、塔里木社區(qū)、羊場(chǎng)社區(qū)、陽光村、依坎庫勒社區(qū)、英達(dá)里亞村及長(zhǎng)興村等12個(gè)村。

圖1 2020年1月16日新疆庫車5.6級(jí)地震烈度圖

3 房屋震害特征分析

通過地震災(zāi)害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，災(zāi)區(qū)房屋建筑結(jié)構(gòu)類型包括磚木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。下文中我們將針對(duì)這幾種類型的房屋建筑分別進(jìn)行闡述。

3.1 磚木結(jié)構(gòu)房屋

磚木結(jié)構(gòu)房屋主要分為有抗震構(gòu)造措施房屋與居民自建房屋，其中居民自建房屋數(shù)量極少，而有抗震構(gòu)造措施的房屋為災(zāi)區(qū)群眾房屋的主要結(jié)構(gòu)類型，其分別建造于3個(gè)時(shí)期，第一時(shí)期為“抗震安居工程”，多為2007年前建造，目的是為廣大群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全提供基本保障，單體建筑面積相對(duì)較小，一般為50～70 m2，是災(zāi)區(qū)房屋破壞的主要類型。第二時(shí)期為“安居富民工程”，結(jié)合家庭人口、經(jīng)濟(jì)條件和生活習(xí)慣等，建造達(dá)到當(dāng)時(shí)抗震設(shè)防要求、施工質(zhì)量較高、功能設(shè)施齊全與建筑質(zhì)量可靠的房屋，本次地震中未造成破壞。第三時(shí)期為“農(nóng)村安居工程”，此類房屋嚴(yán)格按照第五代“中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖”[4]修建，施工質(zhì)量高、抗震構(gòu)造措施齊全，地震中未造成破壞。2004年以來，自治區(qū)持續(xù)推進(jìn)農(nóng)村安居工程(包括抗震安居、安居富民)工程建設(shè)，安居房覆蓋率達(dá)到100%。災(zāi)區(qū)農(nóng)居房屋抗震能力普遍提高，僅少數(shù)年代較早和抗震安居房出現(xiàn)破壞外，安居富民房與農(nóng)村安居房均未出現(xiàn)破壞，有效保護(hù)災(zāi)區(qū)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)也緩解了抗震救災(zāi)和轉(zhuǎn)移安置的壓力[5]。

由于抗震構(gòu)造措施房屋在本地區(qū)全覆蓋，居民自建房屋在震害調(diào)查中數(shù)量極少，因此磚木結(jié)構(gòu)房屋震害主要發(fā)生在未采取抗震構(gòu)造措施房屋中。其震害現(xiàn)象主要表現(xiàn)為縱橫墻結(jié)合處出現(xiàn)貫穿裂縫(圖2)；房屋主體與院墻墻體間結(jié)合處開裂(圖3)；山墻外閃(圖4)；墻體出現(xiàn)斜向裂縫(圖5)；洞口出現(xiàn)水平裂縫(圖6)；洞口間墻出現(xiàn)水平向或豎向裂縫(圖7)；涼棚頂部與房屋主體結(jié)合處水平位錯(cuò)(圖8)；外墻瓷磚脫落(圖9)等。

造成這些震害現(xiàn)象的主要原因?yàn)閴w砌筑時(shí)未在交界處咬槎搭砌，墻體間無有效拉結(jié)[6-7]，易造成墻體結(jié)合處開裂 ；房屋受地基不均勻沉降影響，在地震力的作用下，墻體不穩(wěn)定[8]，墻體發(fā)生外閃；施工質(zhì)量較差，墻體強(qiáng)度不高，門窗洞口角部應(yīng)力集中，使墻體產(chǎn)生斜向裂縫；洞口間墻體過窄，造成墻體水平或豎向裂縫。

圖2 磚木結(jié)構(gòu)房屋縱橫墻結(jié)合處貫穿豎向裂縫

3.2 磚混結(jié)構(gòu)房屋

磚混結(jié)構(gòu)房屋主要是塔里木鄉(xiāng)的一些公用房屋及沿街商鋪建筑，此類房屋多數(shù)抗震性能較高，因此，此類型房屋主體結(jié)構(gòu)完好，僅部分房屋門斗處出現(xiàn)裂縫。由于本次地震處在小地震集中活動(dòng)區(qū)，2010年以來共發(fā)生5級(jí)以下地震1 352次，在本次地震之前不久，此地發(fā)生過多次4級(jí)地震，多次地震疊加破壞作用可能造成已有磚混房屋產(chǎn)生輕微裂縫，而本次地震增大了其破壞。因此個(gè)別房屋因地基沉降及地震疊加破壞作用，造成多數(shù)門窗洞口處墻體出現(xiàn)明顯裂縫(圖10)。

圖5 磚木結(jié)構(gòu)房屋門洞口墻體斜裂縫

圖8 長(zhǎng)興村涼棚與房屋主體結(jié)合處水平位錯(cuò)

3.3 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋多為塔里木鄉(xiāng)公用房屋及沿街商鋪建筑，此類房屋是由鋼筋混凝土梁柱等構(gòu)件組成承重體系的房屋，具有平面布置、空間分隔靈活、自身重量輕、能有效減小地震破壞作用等優(yōu)點(diǎn)[9-10]?？拐鹉芰?，未產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞。但是，由于災(zāi)區(qū)場(chǎng)地軟弱，框架結(jié)構(gòu)房屋受場(chǎng)地地震動(dòng)放大影響仍出現(xiàn)填充墻開裂現(xiàn)象(圖11)。

圖11 塔里木鄉(xiāng)政府框架結(jié)構(gòu)房屋填充墻橫向裂縫

4 認(rèn)識(shí)及建議

(1) 2004年以來，隨著自治區(qū)持續(xù)推進(jìn)農(nóng)村安居工程建設(shè)，新疆農(nóng)村已基本實(shí)現(xiàn)農(nóng)村安居房全覆蓋。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)農(nóng)居房屋抗震能力普遍提高。本次地震中，除了民居自建房屋外，災(zāi)區(qū)磚木房屋破壞的主要類型為少數(shù)年代較早的抗震安居房，此類房屋建造時(shí)期較早，抗震設(shè)防烈度較低，部分房屋抗震措施不完善，上、下圈梁與構(gòu)造柱整體結(jié)合能力較差[11-12]。由于此類抗震安居房與未采用抗震構(gòu)造措施的自建房抗震性能不同，因此建議對(duì)此類抗震安居房采取房屋安全鑒定或加固措施，使其達(dá)到滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范的要求。

(2) 震中較近的鄉(xiāng)村民居院墻倒塌、傾斜及院內(nèi)大門門柱破壞現(xiàn)象較為普遍。院墻及院內(nèi)大門門柱多為磚砌塊砌筑，但砌筑膠結(jié)材料質(zhì)量差，砌塊間的砌筑砂漿，基本沒有膠結(jié)能力，地震時(shí)極易造成人員傷亡，存在較大安全隱患，災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建時(shí)應(yīng)進(jìn)一步關(guān)注。

5 結(jié)論

在地震現(xiàn)場(chǎng)工作的基礎(chǔ)上，通過對(duì)此次地震烈度分布和房屋震害特征分析，結(jié)合災(zāi)區(qū)實(shí)際情況，對(duì)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)，為今后災(zāi)區(qū)開展恢復(fù)重建和房屋建筑抗震設(shè)防工作提供參考依據(jù)。

(1) 災(zāi)區(qū)場(chǎng)地位于塔里木盆地腹地，地貌屬于塔里木河沖積平原，地下水位較高，場(chǎng)地以細(xì)粒土層為主，土質(zhì)松軟，對(duì)地震動(dòng)有顯著的放大作用，易產(chǎn)生不均勻沉降，加重了建筑物震害。

(2) 2010年以來，塔里木鄉(xiāng)附近發(fā)生過1 300余次5級(jí)以下地震，震前曾發(fā)生過22次4級(jí)以上地震，災(zāi)區(qū)遭受多次地震動(dòng)影響，建筑物疊加振動(dòng)破壞效應(yīng)顯著。

(3) 災(zāi)區(qū)地下水礦化度高，對(duì)建筑物基礎(chǔ)腐蝕作用強(qiáng)烈[13]。而且當(dāng)?shù)鼐用窠ㄖ鼗幚砗?jiǎn)單，工程地質(zhì)條件差，對(duì)重要建筑建造時(shí)應(yīng)加強(qiáng)不良地基處理，做好基礎(chǔ)防腐工作。

(4) 對(duì)于高烈度區(qū)框架結(jié)構(gòu)完好，填充墻開裂的震害情況，應(yīng)在選擇填充墻材料時(shí)充分考慮其與主體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)變形問題。

(5) 新疆農(nóng)村安居工程建設(shè)成果顯著，在歷次破壞性地震中經(jīng)受住了考驗(yàn)，大幅度減少了地震災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失，降低了人員傷亡[14-15]。雖然農(nóng)村安居工程建設(shè)力度加大，災(zāi)區(qū)房屋建筑抗震性能全面提升，但是有部分早期建造的抗震安居房在此次地震中遭到破壞，建議對(duì)建造較早的抗震安居房進(jìn)行抗震性能進(jìn)行普查和鑒定，對(duì)抗震構(gòu)造措施不完善的抗震安居房采取必要的加固措施。新建房屋應(yīng)嚴(yán)格按照抗震設(shè)防要求及建筑規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。

(6) 震前地方政府和應(yīng)急管理部門組織了地震演練和防震減災(zāi)科普宣傳，有效增強(qiáng)了居民地震應(yīng)急避險(xiǎn)意識(shí)，為減輕人員傷亡發(fā)揮了重要作用。建議繼續(xù)持續(xù)加強(qiáng)防震減災(zāi)知識(shí)科普宣傳工作，積極開展應(yīng)急演練，提高群眾應(yīng)急避震和自救互救能力。