瀘定6.8級(jí)地震學(xué)校建筑典型震害調(diào)查與分析

謝賢鑫，潘毅，寇創(chuàng)琦，張令心，朱柏潔

（1.中國地震局工程力學(xué)研究所地震工程與工程振動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150080；2.地震災(zāi)害防治應(yīng)急管理部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150080；3.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川 成都 610031；4.西南交通大學(xué)抗震工程技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610031）

引言

2022年9月5日中午12時(shí)，四川省甘孜州瀘定縣發(fā)生6.8級(jí)地震，震源深度16 km。震中位于北緯29.59°，東經(jīng)102.08°。地震造成97人遇難，另有20人失蹤。經(jīng)調(diào)查，地震引發(fā)的山體滑坡、落石等地質(zhì)災(zāi)害和建筑物倒塌是造成人員死亡的主要原因。

應(yīng)急管理部中國地震局地震現(xiàn)場工作小組依照《地震現(xiàn)場工作：調(diào)查規(guī)范》（GB/T 18208.3－2011）［1］、《中國地震烈度表》（GB/T 17742－2020）［2］等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對地震災(zāi)區(qū)200個(gè)調(diào)查點(diǎn)展開了實(shí)地震害調(diào)查，完成了《四川瀘定6.8級(jí)地震烈度圖》［3］編制工作。此次地震的最高烈度為Ⅸ度（9度），其總面積約280 km2，主要覆蓋磨西鎮(zhèn)、得妥鎮(zhèn)、燕子溝鎮(zhèn)和德威鎮(zhèn)4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的部分區(qū)域。

此次地震影響范圍內(nèi)有大量的學(xué)校建筑，其特點(diǎn)是對房屋空間要求較高，室內(nèi)人員密集程度高、人員流動(dòng)性大，在《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50223－2008）［4］中被列為重點(diǎn)設(shè)防的乙類建筑。規(guī)范中同時(shí)要求乙類建筑的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施；抗震設(shè)防烈度為9度時(shí)，應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施。未經(jīng)合理設(shè)計(jì)的學(xué)校建筑在地震中如發(fā)生嚴(yán)重破壞可能導(dǎo)致大量人員傷亡等重大災(zāi)害后果，如2008年汶川8.0級(jí)地震中，共計(jì)5 000多名學(xué)生遇難［5］，學(xué)校建筑的倒塌是致死的主要原因。其中，破壞較嚴(yán)重的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)通常為單跨、大開間、單側(cè)外廊建筑；破壞較嚴(yán)重的磚混結(jié)構(gòu)通常為雙向剛度不均勻，缺乏圈梁、構(gòu)造柱等構(gòu)造措施的建筑［6－11］。即使是地震強(qiáng)度低于汶川地震的近年來的幾次地震，如2013年蘆山7.0級(jí)地震［12］、2017年九寨溝7.0級(jí)地震［13］、2021年漾濞6.4級(jí)地震［14］和2021年瀘縣6.0級(jí)地震［15］，也造成部分學(xué)校建筑發(fā)生了不同程度的破壞，其中，砌體結(jié)構(gòu)墻體開裂，框架結(jié)構(gòu)中框架梁柱開裂和填充墻破壞是學(xué)校建筑地震破壞的主要特征，對建筑物的使用功能造成了不同程度的影響。

地震發(fā)生后，課題組第一時(shí)間趕赴地震現(xiàn)場參與應(yīng)急救援和災(zāi)損評(píng)定工作，詳細(xì)調(diào)查了震區(qū)多所學(xué)校中建筑物的震害情況。文中以地震現(xiàn)場調(diào)查的13所學(xué)校的建筑資料和震害圖片為基礎(chǔ)，按Ⅵ度（6度）～Ⅸ度（9度）烈度區(qū)對學(xué)校建筑的震害進(jìn)行分類分析，介紹了各學(xué)校建筑的震損情況，結(jié)合其建設(shè)年代和震害現(xiàn)象分析其震害特征和損傷機(jī)理，基于分析結(jié)果對學(xué)校建筑的抗震設(shè)計(jì)和加固提出建議，為學(xué)校建筑抗震韌性的提升提供參考依據(jù)。

1 震害調(diào)查的學(xué)校建筑概述

現(xiàn)場調(diào)查了瀘定縣、康定市、九龍縣、石棉縣區(qū)域內(nèi)共13所學(xué)校中的16棟建筑。調(diào)查學(xué)校建筑的建成時(shí)間、結(jié)構(gòu)形式、層數(shù)等基本信息如表1所示，根據(jù)應(yīng)急管理部中國地震局發(fā)布的地震烈度圖［3］及各學(xué)校的經(jīng)緯度信息確定學(xué)校所在烈度區(qū)域，如圖1所示。

根據(jù)表1可知，本次調(diào)研的學(xué)校建筑的結(jié)構(gòu)形式主要為磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土框架－剪力墻結(jié)構(gòu)3類。其中，磚混結(jié)構(gòu)層數(shù)均為4層及4層以下；框架結(jié)構(gòu)層數(shù)從2層到10層不等；框剪結(jié)構(gòu)為3到6層不等。建筑建成時(shí)間跨度為1987年至2021年，其抗震設(shè)計(jì)依據(jù)的規(guī)范從我國1978年發(fā)布的《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ11－78）［16］到正在執(zhí)行的2016版《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011－2010）［17］，共涉及4代抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。

四川瀘定6.8級(jí)地震最高烈度為Ⅸ度（9度），等震線長軸195 km，呈北西走向，短軸112 km，Ⅵ度（6度）區(qū)及以上面積19 089 km2，共涉及四川省3個(gè)市州12個(gè)縣（市、區(qū)），82個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）。從表1和圖1各建筑所處的位置可以看出，文中調(diào)研的學(xué)校建筑中處于Ⅵ度（6度）區(qū)的3棟，處于Ⅶ度（7度）區(qū)的4棟，處于Ⅷ度（8度）區(qū)的3棟，處于Ⅸ度（9度）區(qū)的6棟。

表1 瀘定6.8級(jí)地震學(xué)校建筑調(diào)研基本信息Table 1 Basic information of school buildings in the Luding Ms 6.8 earthquake

圖1 四川瀘定6.8級(jí)地震烈度圖及震害調(diào)查的學(xué)校建筑位置Fig.1 Intensity map of the Luding Ms6.8 earthquake in Sichuan and locations to school buildings of concern

2 不同烈度區(qū)的學(xué)校建筑震害及分析

為了對比不同烈度區(qū)內(nèi)所調(diào)查的學(xué)校建筑的抗震能力，文中分烈度區(qū)對學(xué)校建筑的震害情況進(jìn)行總結(jié)與分析，并根據(jù)《建（構(gòu)）筑物地震破壞等級(jí)劃分》（GB/T 24335－2009）［18］，對各建筑的破壞等級(jí)進(jìn)行判定。

2.1 Ⅵ度（6度）區(qū)學(xué)校建筑震害

四川瀘定6.8級(jí)地震中，評(píng)定的Ⅵ度（6度）區(qū)面積14 696 km2，主要涉及甘孜藏族自治州、雅安市和涼山彝族自治州等共計(jì)76個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。根據(jù)圖1可知，處于Ⅵ度（6度）區(qū)的學(xué)校建筑有康定市委黨校教學(xué)樓、石棉縣美羅鎮(zhèn)第一小學(xué)家屬樓和石棉縣豐樂鄉(xiāng)中心小學(xué)學(xué)生公寓。

（1）康定市委黨校教學(xué)樓

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011－2010）［19］，康定市抗震設(shè)防烈度為不小于9度?？刀ㄊ形h校教學(xué)樓為8層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（圖2（a）），建于2014年，處于Ⅵ度（6度）區(qū)，說明此次地震對該建筑的影響低于“小震”級(jí)別。在地震中該建筑未發(fā)生結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，總體為基本完好狀態(tài)。然而，該建筑在地震中出現(xiàn)了一些非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，如室外墻體裝飾磚脫開（圖2（b）），室外鋼制樓梯的二層護(hù)欄滑移（圖2（c）），室內(nèi)門側(cè)墻面瓷磚碎裂等（圖2（d）），這些非結(jié)構(gòu)構(gòu)件雖然破壞程度較輕，但仍需在設(shè)計(jì)中加強(qiáng)抗震措施以防止其在更大強(qiáng)度的地震作用下發(fā)生嚴(yán)重破壞，影響建筑物的使用功能甚至危及生命財(cái)產(chǎn)安全。

圖2 康定市委黨校教學(xué)樓震害情況Fig.2 Earthquake damage to the classroom building of the Party School in Kangding

（2）石棉縣美羅鎮(zhèn)第一小學(xué)家屬樓

石棉縣抗震設(shè)防烈度為8度。石棉縣美羅鎮(zhèn)第一小學(xué)家屬樓為5層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建于2006年，該建筑處于Ⅵ度（6度）區(qū)，說明此次地震對該建筑的影響低于“小震”級(jí)別。地震中該建筑底層懸挑陽臺(tái)下方的圍護(hù)墻與周圍結(jié)構(gòu)連接處開裂，如圖3所示，當(dāng)?shù)鼐用癖硎驹撎幵谡鹎凹闯霈F(xiàn)過裂縫，業(yè)主曾經(jīng)對開裂的墻體進(jìn)行過粉刷，地震中圍護(hù)墻與懸挑梁間的相對位移導(dǎo)致墻體再次開裂?？傮w來看，該建筑整體破壞程度較輕且基本不影響其使用功能，可評(píng)定為基本完好狀態(tài)。

圖3 石棉縣美羅鎮(zhèn)第一小學(xué)家屬樓震害Fig.3 Earthquake damage to the family building of the First Primary School in Meiluo Town，Shimian County

（3）石棉縣豐樂鄉(xiāng)中心小學(xué)學(xué)生公寓

豐樂鄉(xiāng)中心小學(xué)位于石棉縣，抗震設(shè)防烈度為8度。該校學(xué)生公寓為3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（圖4（a）），建于2009年。該建筑處于Ⅵ度（6度）區(qū)，說明此次地震對該建筑的影響低于“小震”級(jí)別。在地震中該建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件并未發(fā)生破壞，但多處填充墻出現(xiàn)了輕微裂縫，裂縫長度較大，幾乎分布整個(gè)墻面，如圖4（b）、（c）所示，這些裂縫只需稍加修理或不加修理可繼續(xù)使用，且不影響正常使用功能。根據(jù)《建（構(gòu)）筑物地震破壞等級(jí)劃分》（GB/T 24335－2009）［18］，評(píng)定該建筑為輕微破壞狀態(tài)。綜上所述，此次調(diào)研中Ⅵ度（6度）區(qū)建筑遭受的地震影響均低于“小震”強(qiáng)度，3棟建筑均無結(jié)構(gòu)破壞，僅存在墻體裝飾面層開裂、室外樓梯滑動(dòng)和砌體填充墻出現(xiàn)細(xì)微或輕微裂縫等對使用功能無明顯影響的破壞現(xiàn)象。雖然這3棟建筑的破壞狀態(tài)為基本完好和輕微破壞，但仍需在設(shè)計(jì)中關(guān)注非結(jié)構(gòu)構(gòu)件或附屬設(shè)施與建筑主體結(jié)構(gòu)的連接性能，防止墜落傷人的情況發(fā)生。

圖4 豐樂鄉(xiāng)中心小學(xué)學(xué)生公寓震害Fig.4 Earthquake damage to the student apartment of Fengle Town Central Primary School

2.2 Ⅶ度（7度）區(qū)學(xué)校建筑震害

四川瀘定6.8級(jí)地震中，評(píng)定的Ⅶ度（7度）區(qū)面積為3 608 km2，主要涉及甘孜藏族自治州瀘定縣燕子溝鎮(zhèn)、瀘橋鎮(zhèn)、德威鎮(zhèn)、磨西鎮(zhèn)、冷磧鎮(zhèn)等共計(jì)27個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）。由圖1可知，處于Ⅶ度（7度）區(qū)的學(xué)校建筑有甘孜州職業(yè)技術(shù)學(xué)校實(shí)訓(xùn)樓、冷磧鎮(zhèn)冷磧小學(xué)教學(xué)樓、石棉縣中學(xué)主樓和九龍縣洪壩鄉(xiāng)中心小學(xué)教學(xué)樓。

（1）甘孜州職業(yè)技術(shù)學(xué)校實(shí)訓(xùn)樓

甘孜州職業(yè)技術(shù)學(xué)校位于瀘定縣，其抗震設(shè)防烈度為8度。該校實(shí)訓(xùn)樓為10層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（圖5（a）），建于2018年。該建筑處于Ⅶ度（7度）區(qū)，說明此次地震對該建筑的影響大致相當(dāng)于“小震”級(jí)別。在地震中該建筑的主要破壞現(xiàn)象為：個(gè)別門窗洞口附近砌體填充墻出現(xiàn)輕微裂縫，表面抹灰砂漿剝落，如圖5（b）所示；個(gè)別框架柱抹灰砂漿面層開裂，如圖5（c）所示；個(gè)別框架梁抹灰砂漿大面積剝落，如圖5（d）所示。該建筑未發(fā)生結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，基本滿足“小震不壞”的抗震設(shè)防水準(zhǔn)，個(gè)別梁柱砂漿面層和砌體填充墻的破壞稍加修理可繼續(xù)使用，可評(píng)定為輕微破壞狀態(tài)。

圖5 甘孜州職業(yè)技術(shù)學(xué)校實(shí)訓(xùn)樓震害Fig.5 Earthquake damage to the training building at Ganzi Vocational and Technical School

（2）冷磧鎮(zhèn)冷磧小學(xué)教學(xué)樓

冷磧鎮(zhèn)冷磧小學(xué)教學(xué)樓為4層砌體結(jié)構(gòu)（圖6（a）），建于1987年，當(dāng)時(shí)瀘定縣冷磧鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度為8度。該建筑處于Ⅶ度（7度）區(qū)，說明此次地震對該建筑的影響大致相當(dāng)于“小震”級(jí)別。在地震中該建筑的主要破壞現(xiàn)象為：磚柱砂漿抹灰面層大面積剝落，如圖6（b）所示；部分砌體墻出現(xiàn)明顯裂縫，如圖6（c）所示。從此次地震的震害結(jié)果來看，此建筑總體為中等破壞狀態(tài)，不滿足“小震不壞”的抗震設(shè)防水準(zhǔn)要求。該建筑設(shè)計(jì)建造時(shí)，我國所執(zhí)行的《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ11－78）［16］中并未強(qiáng)制規(guī)定構(gòu)造柱的設(shè)置要求，而現(xiàn)今我國執(zhí)行的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011－2010）［17］中規(guī)定，外廊式和單面走廊式多層砌體房屋應(yīng)根據(jù)房屋增加一層的層數(shù)要求設(shè)置構(gòu)造柱。因此，該建筑也因墻角、洞口等薄弱處構(gòu)造措施不足，導(dǎo)致建筑整體性較差，部分墻體出現(xiàn)了明顯裂縫。可見，對于砌體結(jié)構(gòu)，圈梁、構(gòu)造柱等構(gòu)造措施是非常必要的，對于現(xiàn)有仍在服役中的不符合構(gòu)造要求的外廊式教學(xué)樓、醫(yī)院等建筑，應(yīng)考慮進(jìn)行抗震加固，提高其抗震性能。

圖6 冷磧鎮(zhèn)冷磧小學(xué)教學(xué)樓震害Fig.6 Earthquake damage to the classroom building of Lengqi Primary School in Lengqi Town

（3）石棉縣中學(xué)主樓

石棉縣中學(xué)位于石棉縣西區(qū)青年路，石棉縣抗震設(shè)防烈度為8度。石棉縣中學(xué)主樓為8層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建成于2010年。該建筑處于Ⅶ度（7度）區(qū)，說明此次地震對該建筑的影響大致相當(dāng)于“小震”級(jí)別。從震后地震現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果來看，該建筑總體為基本完好狀態(tài)，包括易損的大尺寸玻璃窗在內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件也沒有發(fā)生破壞，如圖7所示。震后該建筑中教學(xué)活動(dòng)正常進(jìn)行，建筑使用功能也未受影響，滿足“小震不壞”的抗震設(shè)防水準(zhǔn)要求。

圖7 石棉縣中學(xué)主樓Fig.7 Photo of the main building at Shimian County Middle School

（4）九龍縣洪壩鄉(xiāng)中心小學(xué)教學(xué)樓

九龍縣洪壩鄉(xiāng)距離震中約30 km，其抗震設(shè)防烈度為7度（0.15 g）。洪壩鄉(xiāng)中心小學(xué)教學(xué)樓為4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（圖8（a）），建于2015年。該建筑處于Ⅶ度（7度）區(qū)，說明此次地震對該建筑的影響大致相當(dāng)于設(shè)防地震級(jí)別。在地震中該建筑未發(fā)生結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，僅砌體填充墻發(fā)生了一定程度的損壞。圖8（b）所示為填充墻與柱連接處脫開，圖8（c）所示為門上方墻體與梁柱節(jié)點(diǎn)相鄰的角部壓碎，圖8（d）所示為洞口上方角部墻體脫開、砂漿剝落?，F(xiàn)有試驗(yàn)表明，洞口的存在改變了填充墻的傳力路徑，使其更容易在地震中發(fā)生損壞［20］。從填充墻破壞的位置來看，由于其正處于教室的逃生出口上方，若在更強(qiáng)的地震中發(fā)生破壞掉落或阻塞逃生通道，則很可能威脅學(xué)校師生的生命安全。該建筑總體為基本完好狀態(tài)，甚至達(dá)到了“中震不壞”的抗震設(shè)防水準(zhǔn)，抗震性能較好。

圖8 洪壩鄉(xiāng)中心小學(xué)教學(xué)樓震害Fig.8 Earthquake damage to the classroom building of Hongba Township Central Primary School

綜上所述，Ⅶ度（7度）區(qū)中洪壩鄉(xiāng)中心小學(xué)為7度（0.15 g）設(shè)防，地震影響相當(dāng)于設(shè)防地震強(qiáng)度；其他建筑均為8度（0.2 g）設(shè)防，地震影響相當(dāng)于“小震”強(qiáng)度。其中冷磧鎮(zhèn)冷磧小學(xué)因建造年代久遠(yuǎn)，缺乏合理的構(gòu)造措施，導(dǎo)致其承重墻體發(fā)生了不同程度的破壞，達(dá)到了中等破壞程度，不滿足“小震不壞”的設(shè)防水準(zhǔn)要求。其余建筑破壞現(xiàn)象均以砌體填充墻開裂為主，滿足“小震不壞”和“中震可修”的設(shè)防水準(zhǔn)要求，甚至可達(dá)到“中震不壞”的水準(zhǔn)。需要注意的是，部分填充墻的開裂仍然是框架結(jié)構(gòu)的主要破壞現(xiàn)象，有的破壞還較為嚴(yán)重，需要采取一定的修復(fù)措施才可以完全恢復(fù)使用功能。

2.3 Ⅷ度（8度）區(qū)學(xué)校建筑震害

四川瀘定6.8級(jí)地震中，評(píng)定的Ⅷ度（8度）區(qū)面積為505 km2，主要涉及甘孜藏族自治州瀘定縣磨西鎮(zhèn)、得妥鎮(zhèn)、燕子溝鎮(zhèn)、德威鎮(zhèn)和雅安市石棉縣新民藏族彝族鄉(xiāng)等共計(jì)7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。由圖1可知，調(diào)研的學(xué)校中僅海螺溝中學(xué)處于Ⅷ度（8度）區(qū)。

海螺溝中學(xué)位于瀘定縣燕子溝鎮(zhèn)（圖9（a）），當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度為8度。調(diào)研的海螺溝中學(xué)男女生宿舍樓和食堂建筑均為2021年建成的鋼筋混凝土框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，其中男女生宿舍樓為5層，食堂為3層。該建筑處于Ⅷ度（8度）區(qū)，說明此次地震對該學(xué)校內(nèi)建筑的影響大致相當(dāng)于設(shè)防地震強(qiáng)度。在地震中該學(xué)校周邊的磚砌體圍墻發(fā)生面外倒塌，如圖9（b）所示；男女生宿舍樓的外填充墻底部存在貫通墻體表面的通縫，如圖9（c）所示；食堂建筑框架梁底部與填充墻交界處開裂，表面砂漿剝落，個(gè)別填充墻出現(xiàn)斜向剪切裂縫，如圖9（d）和圖9（e）所示，3棟建筑總體上均為輕微破壞狀態(tài)，稍加修理可繼續(xù)使用，未影響其使用功能，滿足“中震可修”的抗震設(shè)防水準(zhǔn)。值得注意的是，學(xué)校周邊圍墻破壞將會(huì)威脅到附近行人和逃生人員的安全。為了防止圍墻發(fā)生嚴(yán)重破壞甚至倒塌，建議參考砌體規(guī)范，對砌體圍墻進(jìn)行抗震驗(yàn)算并且采取構(gòu)造措施。例如，對圍墻進(jìn)行抗傾覆驗(yàn)算，采用高強(qiáng)度的水泥砂漿砌筑，增設(shè)圈梁壓頂及構(gòu)造柱等。

圖9 海螺溝中學(xué)各建筑震害Fig.9 Earthquake damage to the school buildings of Hailuogou Middle School

2.4 Ⅸ度（9度）區(qū)學(xué)校建筑震害

四川瀘定6.8級(jí)地震中，評(píng)定的Ⅸ度（9度）區(qū)面積為280 km2，主要涉及甘孜藏族自治州瀘定縣磨西鎮(zhèn)、得妥鎮(zhèn)、燕子溝鎮(zhèn)和雅安市石棉縣草科藏族鄉(xiāng)等共計(jì)7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。由圖1可知，處于Ⅸ度（9度）區(qū)的學(xué)校有得妥鎮(zhèn)北頭村中心小學(xué)、得妥鎮(zhèn)幼兒園、得妥鎮(zhèn)海螺幼兒園、甘孜職業(yè)學(xué)院和磨西中學(xué)。

（1）得妥鎮(zhèn)北頭村中心小學(xué)教學(xué)樓

得妥鎮(zhèn)北頭村中心小學(xué)位于瀘定縣得妥鎮(zhèn)，當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度為8度。北頭村中心小學(xué)教學(xué)樓為4層磚混結(jié)構(gòu)（圖10（a）），處于Ⅸ度（9度）區(qū)，高于瀘定縣設(shè)防烈度，說明此次地震對該建筑的影響大致相當(dāng)于“大震”級(jí)別。該建筑建于1996年，當(dāng)時(shí)我國執(zhí)行的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ 11－89）［21］中，已經(jīng)要求針對不同層數(shù)和設(shè)防烈度，在建筑外墻角、較大洞口兩側(cè)、內(nèi)外墻交界處和樓梯間四角等位置設(shè)置構(gòu)造柱，但此時(shí)并未將中小學(xué)校教學(xué)樓建筑劃分為乙類建筑，即無需按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施。從震后地震現(xiàn)場調(diào)查工作結(jié)果來看，該建筑個(gè)別承重墻出現(xiàn)明顯裂縫，如圖10（b）所示；教學(xué)樓一層電子屏破碎，屋頂女兒墻出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫，震后由于擔(dān)心破壞的女兒墻和電子屏墜落，校方對其進(jìn)行了拆除，建筑暫時(shí)停止使用，拆除前后的建筑物整體圖片如圖10（a）所示。綜合該建筑個(gè)別承重墻出現(xiàn)明顯裂縫和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件女兒墻出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫，需要對該建筑進(jìn)行修理，且該建筑修理后可繼續(xù)使用，修理期間會(huì)影響使用功能，根據(jù)《建（構(gòu)）筑物地震破壞等級(jí)劃分》（GB/T 24335－2009）［18］，該建筑可評(píng)定為中等破壞。相較于位于Ⅶ度（7度）區(qū)且發(fā)生中等破壞的冷磧小學(xué)教學(xué)樓，得妥鎮(zhèn)北頭村中心小學(xué)教學(xué)樓在“大震”下只發(fā)生中等破壞，體現(xiàn)了依據(jù)規(guī)范采取砌體結(jié)構(gòu)抗震措施的重要意義。同時(shí)，考慮到女兒墻和電子屏等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和附屬設(shè)備的破壞對建筑的使用功能具有顯著影響［22］，設(shè)計(jì)中應(yīng)保證該類構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)的連接。此外，對該學(xué)校一棟學(xué)生公寓的狀態(tài)進(jìn)行了調(diào)查，該建筑為4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建于2008年，地震中未發(fā)生破壞，如圖10（c）所示。

圖10 北頭村中心小學(xué)震害Fig.10 Earthquake damage to Beitou Village Central Primary School

（2）得妥鎮(zhèn)幼兒園主樓

得妥鎮(zhèn)幼兒園主樓位于瀘定縣得妥鎮(zhèn)，當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度為8度。該建筑為2層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建于2013年，處于Ⅸ度（9度）區(qū)，此次地震對該建筑的影響大致相當(dāng)于“大震”級(jí)別。從震后地震現(xiàn)場調(diào)查工作結(jié)果來看，該建筑并未發(fā)生破壞，甚至未觀察到填充墻的破壞，總體為基本完好狀態(tài)，如圖11所示。然而，雖然幼兒園主體建筑經(jīng)受住了“大震考驗(yàn)”，但幼兒園與隔壁居民樓間的砌體圍墻全部倒塌，由于居民樓與園區(qū)存在高差，圍墻砌筑在較高處，地震中的倒塌將會(huì)威脅到疏散過程中墻下行人的生命安全。類似的砌體圍墻倒塌現(xiàn)象在上文介紹的海螺溝中學(xué)震害中同樣存在，可見，對于人員密集的學(xué)校區(qū)域，不應(yīng)忽視圍墻等構(gòu)筑物的抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)采取合理的構(gòu)造措施防止墻體的面外傾倒。

圖11 得妥鎮(zhèn)幼兒園震害Fig.11 Earthquake damage to Detuo Town Kindergarten

（3）磨西鎮(zhèn)海螺溝幼兒園主樓

海螺溝幼兒園主樓位于瀘定縣磨西鎮(zhèn)，當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度為8度。該建筑為4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建于2018年，處于Ⅸ度（9度）區(qū)，此次地震對該建筑的影響大致相當(dāng)于“大震”級(jí)別。從震后地震現(xiàn)場調(diào)查工作結(jié)果來看，該建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件均未發(fā)生破壞，總體為基本完好狀態(tài)，如圖12所示，說明依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的新建建筑具有良好的抗震性能。

圖12 得妥鎮(zhèn)海螺幼兒園主樓震害Fig.12 Earthquake damage to the main building of Hailuo Kindergarten in Detuo town

（4）甘孜職業(yè)學(xué)院教學(xué)樓

甘孜職業(yè)學(xué)院教學(xué)樓位于瀘定縣燕子溝鎮(zhèn)，當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度為8度。該建筑為6層鋼筋混凝土框架－剪力墻結(jié)構(gòu)（圖13（a）），建成于2021年，處于Ⅸ度（9度）區(qū)，此次地震對該建筑的影響大致相當(dāng)于“大震”級(jí)別。從震后地震現(xiàn)場調(diào)查工作結(jié)果來看，該建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件未發(fā)生破壞，僅室內(nèi)填充墻發(fā)生開裂，尤其是門窗洞口附近填充墻存在明顯裂縫，如圖13（b）～（d）所示。根據(jù)《建（構(gòu)）筑物地震破壞等級(jí)劃分》（GB/T 24335－2009）［18］，該建筑總體上為基本完好狀態(tài)，稍加修理或不加修理可繼續(xù)使用，經(jīng)受住了“大震”考驗(yàn)。本次調(diào)研的學(xué)校建筑中僅海螺溝中學(xué)的3棟建筑及此建筑為鋼筋混凝土框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，均為2021年建成，此類結(jié)構(gòu)雖然在地震中表現(xiàn)出良好的抗震性能，但砌體填充墻的破壞仍然難以避免，說明此類結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中需要注重提升非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能，以保證此類建筑在地震中不會(huì)降低或喪失使用功能，進(jìn)一步提升其抗震韌性。

圖13 甘孜職業(yè)學(xué)院教學(xué)樓震害Fig.13 Earthquake damage to the classroom building of Ganzi Vocational College

（5）磨西中學(xué)教學(xué)樓舊址

在此次調(diào)研的13所學(xué)校中，位于磨西鎮(zhèn)的磨西中學(xué)教學(xué)樓舊址是震害最為嚴(yán)重的學(xué)校建筑，磨西鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度為8度，震后烈度評(píng)定結(jié)果表明該建筑處于Ⅸ度（9度）區(qū)，此次地震對該建筑的影響大致相當(dāng)于“大震”級(jí)別。磨西中學(xué)教學(xué)樓舊址為4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建于2005年，由于不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，目前處于閑置未使用狀態(tài)。建筑底層平面圖如圖14所示，其中框架柱尺寸為450 mm×450 mm，外樓梯柱為直徑500 mm圓柱，填充墻采用空心混凝土砌塊砌筑，橫墻無洞口，縱墻開較大門窗洞口，地震中橫縱填充墻均嚴(yán)重破壞，如圖15（a）、（b）所示。除填充墻破壞外，該建筑梁柱構(gòu)件也發(fā)生了嚴(yán)重破壞，如圖15（a）～（d）所示。其中，框架柱柱頂破壞最為嚴(yán)重，底層所有框架柱柱頂均形成塑性鉸，部分框架柱柱底破壞。此外，該建筑底層樓梯板出現(xiàn)沿寬度方向貫通的水平裂縫，混凝土保護(hù)層剝落，如圖15（d）所示。該建筑總體上評(píng)定為嚴(yán)重破壞狀態(tài)，建筑基本使用功能受到嚴(yán)重影響，難以修復(fù)或無修復(fù)價(jià)值。

圖14 磨西中學(xué)教學(xué)樓舊址平面圖（單位：mm）Fig.14 Plan layout of the abandoned classroom building of Moxi Middle School（Unit：mm）

圖15 磨西中學(xué)教學(xué)樓舊址震害Fig.15 Earthquake damage to the abandoned classroom building of Moxi Middle School

該建筑為外廊式單跨框架結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)形式是2008年汶川8.0級(jí)地震以前我國中小學(xué)校廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式。然而，由于汶川地震中此類建筑普遍發(fā)生了不同程度的破壞，因此在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011－2010）［17］中禁止教學(xué)樓等乙類建筑采用單跨框架結(jié)構(gòu)。對比得妥鎮(zhèn)幼兒園主樓的震害情況（圖11），兩建筑同樣為8度設(shè)防的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，但震害差異較大。其中，得妥鎮(zhèn)幼兒園主樓未見明顯破壞，而磨西中學(xué)教學(xué)樓舊址則多數(shù)柱端出現(xiàn)塑性鉸，且空心砌塊填充墻大量開裂甚至局部倒塌，從橫向填充墻的破壞顯著重于縱向填充墻這一現(xiàn)象可以推論，地震中建筑的橫向水平變形更大。這是因?yàn)閱慰缤饫仁浇虒W(xué)樓建筑的橫向抗側(cè)構(gòu)件較少，且單跨承重體系屬于兩支點(diǎn)受力機(jī)制，超靜定次數(shù)較少，冗余度較低，一個(gè)約束破壞即導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體的破壞。此外，空心砌塊填充墻的剛度和承載力普遍小于實(shí)心磚填充墻［23］，這導(dǎo)致磨西中學(xué)教學(xué)樓舊址的填充墻與框架柱組合體的抗震能力弱于樓板和框架梁的組合體，形成“強(qiáng)梁弱柱”的破壞模式?？偨Y(jié)2008年汶川8.0級(jí)地震經(jīng)驗(yàn)，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011－2010）［17］中要求對鋼筋混凝土房屋中的樓梯構(gòu)件進(jìn)行承載力驗(yàn)算，并且樓梯間的布置不應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)平面特別不規(guī)則。該建筑中樓梯間設(shè)置在結(jié)構(gòu)盡端，加大了平面不規(guī)則程度，且很可能未對樓梯板進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算，這是結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重破壞的另一個(gè)原因。

綜上所述，Ⅸ度（9度）區(qū)建筑受到的地震影響均相當(dāng)于“大震”程度，調(diào)研建筑中除北頭村中心小學(xué)教學(xué)樓和磨西中學(xué)舊址外，其余3所學(xué)校中的建筑均未見結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，經(jīng)受住了“大震”考驗(yàn)。但相較于Ⅵ度（6度）區(qū)、Ⅶ度（7度）區(qū)和Ⅷ度（8度）區(qū)中的建筑，Ⅸ度（9度）區(qū)建筑的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞更為嚴(yán)重，可能導(dǎo)致建筑的部分功能喪失，需要采用修復(fù)措施才可以完全恢復(fù)使用功能。此外，北頭村中心小學(xué)教學(xué)樓女兒墻和電子屏的破壞，在地震發(fā)生時(shí)和震后逃生過程中有墜落傷人的可能性，需要在抗震設(shè)計(jì)與地震應(yīng)急避險(xiǎn)方案制定的過程中加以考慮。磨西中學(xué)教學(xué)樓舊址砌體填充墻和框架柱發(fā)生嚴(yán)重破壞，缺乏冗余度的單跨懸挑外廊結(jié)構(gòu)形式是其破壞嚴(yán)重的主要原因。我國2008年汶川8.0級(jí)地震后已在規(guī)范中明確禁止學(xué)校等乙類建筑采用此類結(jié)構(gòu)形式，對于現(xiàn)存的此類學(xué)校建筑，應(yīng)進(jìn)行合理的加固改造或改變使用用途。相較于磨西中學(xué)教學(xué)樓舊址，前文所述其他鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)學(xué)校建筑的破壞狀態(tài)均為基本完好或輕微破壞狀態(tài)，包括處于Ⅸ度（9度）區(qū)的得妥鎮(zhèn)幼兒園主樓和海螺溝幼兒園主樓，結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件均未發(fā)生破壞，說明依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范合理設(shè)計(jì)的此類結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能。

3 結(jié)論

文中根據(jù)本次地震的影響烈度對調(diào)研的13所學(xué)校中的16棟建筑進(jìn)行分類，分烈度區(qū)對學(xué)校建筑的地震破壞現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)，分析了其震害特征及破壞原因，主要得到以下結(jié)論：

（1）對于調(diào)研的16棟學(xué)校建筑，多數(shù)建筑表現(xiàn)出良好的抗震性能，尤其是2008年汶川8.0級(jí)地震后依據(jù)新版規(guī)范設(shè)計(jì)建造的學(xué)校建筑均未在地震中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞，如同樣處于Ⅸ度（9度）區(qū)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)海螺溝幼兒園主樓和磨西中學(xué)教學(xué)樓舊址，前者依據(jù)新版規(guī)范設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)基本完好，甚至未見非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，而后者因建于汶川地震之前，采用了新版規(guī)范中學(xué)校建筑禁止采用的單跨框架承重形式，在地震中發(fā)生了嚴(yán)重破壞。

（2）地震中“表現(xiàn)較差”的學(xué)校建筑分別是1987年建造的冷磧小學(xué)教學(xué)樓、1996年建造的北頭村中心小學(xué)教學(xué)樓和2005年建造的磨西中學(xué)教學(xué)樓舊址。前2棟建筑為砌體結(jié)構(gòu)，破壞的主要原因?yàn)闃?gòu)造柱等抗震構(gòu)造措施不足；后者為外廊單跨框架結(jié)構(gòu)，破壞的主要原因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的冗余度不足，導(dǎo)致整體剛度和承載力較低。建議應(yīng)對現(xiàn)有學(xué)校建筑中砌體結(jié)構(gòu)的抗震措施和框架結(jié)構(gòu)的承重形式進(jìn)行排查，對不滿足規(guī)范要求的建筑及時(shí)進(jìn)行抗震加固或改變其使用用途。

（3）盡管此次地震中依據(jù)現(xiàn)行抗震規(guī)范設(shè)計(jì)建造的學(xué)校建筑均具有較好的抗震性能，但建筑中裝飾面層、女兒墻、砌體填充墻、砌體圍墻、與建筑主體連接的設(shè)備等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞仍難以避免，建筑的使用功能可能因此類構(gòu)件的破壞而受到影響，且高處構(gòu)件的破壞墜落有傷人的可能性，學(xué)校周邊圍墻破壞也將會(huì)威脅到附近行人和逃生人員的安全。因此，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合理設(shè)計(jì)仍是提升建筑抗震韌性的關(guān)鍵，應(yīng)充分重視加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和附屬設(shè)施的抗震能力。

致謝：感謝四川省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳、四川省應(yīng)急廳、四川省減災(zāi)專家委員會(huì)、四川省地震局、瀘定縣住建局、瀘定縣應(yīng)急管理局、石棉縣住建局、石棉縣應(yīng)急管理局等單位和同志提供的幫助和部分資料，感謝在本次震害調(diào)查過程中給予支持的各個(gè)學(xué)校。感謝中國地震局工程力學(xué)研究所陳相兆博士幫助確認(rèn)調(diào)研建筑在烈度圖中的位置。