邢臺(tái)西部山區(qū)農(nóng)村房屋現(xiàn)狀調(diào)查及抗震性能

劉賈賈，溫 超，范志偉，楊 凡，劉 龍

（河北省地震局, 石家莊 050021）

0 引言

歷次地震表明，地震造成的損失主要是由建筑物倒塌和次生災(zāi)害造成的。近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)各地的農(nóng)村房屋抗震性能進(jìn)行了調(diào)查分析，通過對(duì)天津、山西北部、廣西、廣東、張北等地區(qū)農(nóng)村民居抗震性能進(jìn)行調(diào)研得到這些地區(qū)農(nóng)村民居的現(xiàn)實(shí)情況、影響因素、薄弱環(huán)節(jié)等，并給出對(duì)策建議，為這些地區(qū)的農(nóng)村民居抗震減災(zāi)工作提供參考[1-5]。

邢臺(tái)市地處太行山脈南段東麓和華北平原交匯處，境內(nèi)地勢(shì)西高東低，東部為平原，西部為丘陵和山區(qū)。邢臺(tái)地區(qū)歷史上曾發(fā)生多次6級(jí)以上大地震，有記錄的大小地震有70 000多次。其中，近年破壞最大的地震為1966年的寧晉7.2級(jí)地震、1966年的隆堯6.8級(jí)地震，波及142個(gè)縣市，造成大范圍的破壞和人員傷亡[6-7]。邢臺(tái)西部山區(qū)主要是農(nóng)村民居，沒有經(jīng)過正規(guī)的抗震設(shè)計(jì)，農(nóng)民抗震意識(shí)薄弱且缺乏技術(shù)指導(dǎo)，房屋質(zhì)量參差不齊，造成了該地區(qū)房屋的抗震性能較差。本文通過對(duì)該地區(qū)農(nóng)居進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和抗震性能分析，為該地區(qū)震后農(nóng)居損壞提供數(shù)據(jù)參考，為政府的防震減災(zāi)工作提供信息支撐。

1 調(diào)查范圍和內(nèi)容

邢臺(tái)地區(qū)自西向東為山地、丘陵和平原，由于山地位于邢臺(tái)地區(qū)西部稱為西部山區(qū)（圖1）。調(diào)查范圍為邢臺(tái)西部山區(qū)，該地區(qū)包括信都區(qū)、臨城縣、內(nèi)丘縣、沙河市4個(gè)區(qū)縣的西部山地，以500 m等高線與丘陵為界，面積約占邢臺(tái)市總面積的15%。該地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，山高坡陡，巖石裸露，屬于地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)。

調(diào)查點(diǎn)在綜合考慮地形地貌、房屋、經(jīng)濟(jì)等多方因素以及將邢臺(tái)山區(qū)平均覆蓋的原則，對(duì)信都區(qū)、臨城縣、內(nèi)丘縣、沙河市4個(gè)區(qū)縣位于山區(qū)的村落進(jìn)行抽樣調(diào)查，共涉及鄉(xiāng)鎮(zhèn)11個(gè)、村落12個(gè)(表1)、調(diào)查村民2 789戶。調(diào)查點(diǎn)情況見表1，邢臺(tái)西部山區(qū)范圍及調(diào)查點(diǎn)分布見圖1。

表1 調(diào)查點(diǎn)列表

圖1 邢臺(tái)市地形地貌及調(diào)查點(diǎn)分布圖

以到村到戶的方式進(jìn)行信息采集，調(diào)查對(duì)象為調(diào)查點(diǎn)村落中在用房屋及新建房屋。先對(duì)村落周邊環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害、交通等情況進(jìn)行分析；再到村委會(huì)對(duì)該村的人口、戶數(shù)、經(jīng)濟(jì)、房屋等情況進(jìn)行詢問；最后在村內(nèi)實(shí)地調(diào)查房屋的建造年代、建筑材料、結(jié)構(gòu)類型等信息。

2 調(diào)查區(qū)房屋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及抗震性能分析

據(jù)調(diào)查，邢臺(tái)西部山區(qū)耕地少，村莊分布較為分散，村落分布在山間平原、山間溝谷等坡勢(shì)較緩地區(qū)。山區(qū)群眾就地取材，建筑物以石基礎(chǔ)為主。早期建筑物以石頭為主要建筑材料，近年的磚混建筑存在少量同時(shí)使用石頭和磚2種建筑材料的情況。經(jīng)調(diào)查，該地區(qū)農(nóng)村住宅建筑類型以石木、磚混2種結(jié)構(gòu)為主，少量磚木結(jié)構(gòu)房屋；單層房屋為主，少量二層房屋（表2，圖2）。村落存在一些石木結(jié)構(gòu)房屋已經(jīng)無(wú)人居住，此類房屋不在本次房屋統(tǒng)計(jì)范圍。

表2 調(diào)查區(qū)建筑物類型及數(shù)量

圖2 建筑類型所占比例

邢臺(tái)西部山區(qū)農(nóng)村住宅的建設(shè)年代跨度較大（圖3），從1949年建國(guó)前到2020年，很多建國(guó)前的建筑仍在使用中。該地區(qū)房屋的房齡大多在40～50 年之間，20世紀(jì)80年代前房屋以石木結(jié)構(gòu)為主，80年代后建造房屋的材料漸漸由石頭堆砌過渡到了磚混結(jié)構(gòu)。

圖3 建筑物建造年代比例圖

2.1 石木結(jié)構(gòu)

石木結(jié)構(gòu)房屋主要建于20世紀(jì)80年代及以前，主要為單層（圖4a），少量二層（圖4b），采用石基礎(chǔ)。墻體為采用經(jīng)過簡(jiǎn)單處理、較為規(guī)整的條形石塊或未經(jīng)處理的毛石；有些墻體中間填充碎石，石塊間直接堆砌或砂漿粘連，外用石灰勾縫美化；采用橫墻或縱橫墻混合承重，無(wú)圈梁、構(gòu)造柱。石木房屋的屋頂采用木屋頂，上覆石板，很少出露挑梁。

石木結(jié)構(gòu)房屋為邢臺(tái)西部山區(qū)早期的主要建筑物類型，建筑材料就地取材、成本低、沒有任何抗震設(shè)施、抗震性能差。石木房屋建造年代久，未進(jìn)行過抗震加固，墻體構(gòu)造形式均造成了較大的震害隱患。

2.2 磚木結(jié)構(gòu)

磚木結(jié)構(gòu)房屋多建于20世紀(jì)90年代。離丘陵和平原較近的村落，少量經(jīng)濟(jì)富裕的家庭采用磚為主要建筑材料，單層，內(nèi)24 mm墻，外37 mm墻（圖4c）。磚木房屋的屋頂采用木屋架，木檁條上覆條形石片或磚，很少出露挑梁；無(wú)上下圈梁，無(wú)構(gòu)造柱。

磚木結(jié)構(gòu)建筑物在邢臺(tái)西部山區(qū)占比很少，屋架與承重墻體、檁條與墻體連接性差；墻體采用白灰或混合砂漿，砂漿強(qiáng)度低，沒有抗震設(shè)施，房屋的抗震性能較差。

2.3 磚混結(jié)構(gòu)

磚混結(jié)構(gòu)房屋建于20世紀(jì)90年代及以后。墻體材料為普通磚，大部分為混合砂漿粘連，少量水泥砂漿；內(nèi)24 mm墻，外37 mm墻。單層房屋占比為90%以上，其中70%房屋無(wú)圈梁、構(gòu)造柱，20%房屋有圈梁無(wú)構(gòu)造柱，10%房屋有圈梁和構(gòu)造柱（圖4d）；二層房屋層層設(shè)封閉圈梁，樓梯外墻四角處設(shè)有構(gòu)造柱，混合承重（圖4e）。屋頂采用鋼筋現(xiàn)澆或預(yù)制板，其中80%以上為現(xiàn)澆頂，屋檐出露，預(yù)制板屋頂有水泥挑梁。

圖4 建筑物結(jié)構(gòu)類型

磚混結(jié)構(gòu)房屋是目前邢臺(tái)西部山區(qū)的主要房屋類型。初期由于經(jīng)濟(jì)條件限制及居民的抗震意識(shí)較差，房屋無(wú)圈梁、構(gòu)造柱，有過梁，采用白灰或混合砂漿填充，砂漿強(qiáng)度不夠，抗震性能較差；中期增加了上下圈梁，主要采用混合砂漿，有一定的抗震性能；后期居民抗震意識(shí)增強(qiáng)，在經(jīng)濟(jì)可承受范圍內(nèi)增加了上下圈梁、構(gòu)造柱，采用水泥砂漿，抗震性能得到顯著提升。但是該類房屋存在門窗開洞較大，房屋跨度大等情況，不利于建筑物抗震。

3 房屋震災(zāi)隱患

3.1 地質(zhì)災(zāi)害隱患

邢臺(tái)西部山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型主要有崩塌、滑坡、泥石流等[8]。在對(duì)該地區(qū)進(jìn)行實(shí)際調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，村落多依山而建，為狹條形分布，村落周邊地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)較多（圖5a）。村落的房屋多建在山腳或者山谷間，部分房屋建在斜坡或者崖邊，部分房屋距離山體的距離不足1 m，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)房屋很容易受到地震次生災(zāi)害的影響。

圖5 房屋抗震缺陷

3.2 場(chǎng)地、地基較差

場(chǎng)地是房屋建造的基本條件，大部分村落房屋建在沖積平原或山間峽谷，少部分建在緩坡，地勢(shì)不平，處于不利地段（圖5b）?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)農(nóng)村居民建造房屋以原始村落為建造地，未對(duì)村落所處的地質(zhì)條件進(jìn)行勘探，選址不合理。

當(dāng)?shù)氐鼗幚砑敖ㄔ烊狈I(yè)指導(dǎo)，地基采用石料為主，大部分使用條石、少部分使用碎石，地基不實(shí)，容易發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致房屋不穩(wěn)及開裂，地震時(shí)會(huì)加重房屋震害。在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)少量房屋地基已開裂。

3.3 結(jié)構(gòu)布置不合理

本地房屋結(jié)構(gòu)布置相似，是按照當(dāng)?shù)胤课輦鹘y(tǒng)習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì)建造。磚混結(jié)構(gòu)房屋以正房5間為主，石木結(jié)構(gòu)房屋以3間為主。房屋單間開間最大為5.8 m，進(jìn)深最大為8 m，沒有相應(yīng)的梁柱對(duì)房頂進(jìn)行支撐，地震時(shí)極易發(fā)生坍塌。墻面門窗開間過大，容易產(chǎn)生“八字”、“X形”裂縫，降低了房屋抗震性能（圖5c）。

3.4 房屋質(zhì)量較差

山區(qū)房屋的建造選用本村或者鄰村的施工人員進(jìn)行修建，施工人員技術(shù)較差，房屋的質(zhì)量難以保證。在材料選取方面因地取材，大部分房屋使用本地毛石、白灰砂漿進(jìn)行砌筑。20世紀(jì)90年代開始使用磚和水泥砂漿，但是水泥砂漿的比例沒有標(biāo)準(zhǔn)，這些都降低了房屋的質(zhì)量，影響了房屋抗震性能。

3.5 缺少抗震措施

圈梁和構(gòu)造柱是增強(qiáng)房屋抗震性能的建筑措施。本地房屋在建造時(shí)局限于經(jīng)濟(jì)水平及施工人員的技能，石木結(jié)構(gòu)房屋基本未設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，磚混結(jié)構(gòu)房屋大部分沒有抗震設(shè)施，不能滿足房屋的抗震性能要求。

3.6 房屋開裂、外部構(gòu)建脫落隱患

該地區(qū)石木結(jié)構(gòu)房屋建造年代長(zhǎng)，60%以上石木結(jié)構(gòu)房屋年久失修，出現(xiàn)了墻體開裂（圖5d），開裂程度從輕微到嚴(yán)重不等，群眾不具備加固房屋的技術(shù)能力，往往只對(duì)開裂部位進(jìn)行砂漿勾縫，造成極大的震害風(fēng)險(xiǎn)隱患。部分房屋存在外部構(gòu)件，如空調(diào)（圖5e）、女兒墻（圖5f）、屋檐石片堆砌出露（圖5g）等，地震時(shí)易造成次生災(zāi)害。

3.7 硬山擱檁坍塌隱患

大部分石木結(jié)構(gòu)房屋的屋頂采用木屋架，木頭直接放置到石墻上，并在木頭之間擱置檁條，屋架與墻體之間無(wú)連接，是為硬山擱檁。該地區(qū)檁條用屋頂石塊壓蓋，石片較薄，與木屋架亦沒有連接，地震時(shí)很容易造成屋蓋坍塌（圖5h）。

4 房屋抗震性能與經(jīng)濟(jì)、人口、交通的關(guān)系

經(jīng)過調(diào)查得出，磚混結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能優(yōu)于磚木結(jié)構(gòu)，磚木結(jié)構(gòu)優(yōu)于石木結(jié)構(gòu)，磚混結(jié)構(gòu)房屋占比越多，村落的抗震性能越好。房屋抗震性能和本地的經(jīng)濟(jì)、人口、交通存在著一定的聯(lián)系，通過對(duì)磚混結(jié)構(gòu)建筑物占比與本地經(jīng)濟(jì)、人口的關(guān)系進(jìn)行對(duì)比分析，得出農(nóng)村房屋抗震性能和經(jīng)濟(jì)正相關(guān)，經(jīng)濟(jì)條件越好，房屋的抗震性能越高；農(nóng)村房屋的抗震性能和老年人占比負(fù)相關(guān)，老年人占比越高，村落房屋的抗震性能越差（圖6）。

圖6 磚混結(jié)構(gòu)房屋占比和經(jīng)濟(jì)、老人占比的關(guān)系

從2003年開始，邢臺(tái)大力實(shí)施村村通工程，村村通油路，村村通客車，使得一些建筑材料得以運(yùn)進(jìn)山區(qū)，磚混結(jié)構(gòu)房屋的建造顯著增加，磚混結(jié)構(gòu)房屋20世紀(jì)后建設(shè)的占比達(dá)到了85%。交通道路與抗震性能正相關(guān)，交通越好，房屋的抗震性能越好。

5 結(jié)論與建議

通過對(duì)邢臺(tái)西部山區(qū)農(nóng)村房屋進(jìn)行抽樣調(diào)查，對(duì)12個(gè)比較有代表性村落進(jìn)行房屋數(shù)量、結(jié)構(gòu)類型、建造年代、人口數(shù)量、次生災(zāi)害等情況的分析研究，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)房屋整體抗震性能較差，存在一定數(shù)量的危房，有地質(zhì)災(zāi)害存在，村民的抗震設(shè)防意識(shí)薄弱。結(jié)合對(duì)該地區(qū)的調(diào)查給出以下對(duì)策及建議。

1）對(duì)山區(qū)農(nóng)居進(jìn)行摸底排查，根據(jù)房屋居住及經(jīng)濟(jì)情況對(duì)變形、開裂房屋進(jìn)行有側(cè)重點(diǎn)的修理和加固，增加房屋抗震性能。

2）邀請(qǐng)地質(zhì)相關(guān)人員對(duì)村落場(chǎng)地進(jìn)行勘察，對(duì)不利場(chǎng)地減少房屋新建，鼓勵(lì)村民去場(chǎng)地條件好的地區(qū)新建房屋。

3）對(duì)山區(qū)居民加大宣傳力度，加強(qiáng)村民建立房屋抗震設(shè)防意識(shí)，并根據(jù)當(dāng)?shù)鼐幼〖帮L(fēng)俗習(xí)慣推出幾款房屋的設(shè)計(jì)方案，提高后續(xù)新建房屋抗震性能；對(duì)本地建筑施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，提高施工人員房屋建造水平。