沿海低層房屋臺風災害特點分析

王偉國

0 引言

我國東南沿海是一個臺風多發地區，平均每年遭受臺風襲擊3次以上。我國東南沿海又是一個多山的地區，山地丘陵面積約占總陸地面積的70%。這些山地丘陵地區的建筑物多以低層房屋為主，建筑空間大多呈錯落、松散狀分布，建筑體型也呈現參差不齊、起伏變化等特點。這種布局和體型的建筑區域風環境與平原地區的建筑風狀況有著較顯著的區別，導致強風作用下這些地區的風災狀況及致災原因與一般城市或平原區域呈現不同的特點。

本文在對我國東南沿海地區多次臺風災害進行實地調查研究的基礎上，對該地區量大面廣的低層房屋的受災特點進行了總結歸納，對導致這種災害的主要原因進行了分析探討，可為這類房屋的災害預測、預警和災前防范等提供參考。

1 房屋倒塌特點

通過對0414號“云娜”臺風和 0608號“桑美”臺風等多次風災進行調查和研究，結果顯示強風作用下沿海地區的低層房屋主要呈現以下破壞特點:

1)走向與風向平行的山岙、山谷口的房屋更易于倒塌。浙江黃巖市頭陀鎮林公村一幢兩層兩間的磚混結構房屋在0414號“云娜”臺風中該房屋粉碎性倒塌。調查分析顯示，該房屋單獨處于空曠的田野中，其西北面為山谷口，山谷走向與0414號“云娜”臺風風向大致平行。浙江溫嶺市普岙村地處山岙中，山岙口朝向正好和“云娜”臺風最大風力時的風向基本一致，此次臺風共造成全村32間房屋倒塌;1985年6號臺風在浙江溫嶺石塘鎮登陸時，該村也有大量房屋倒塌。

2)位于迎風或側風山坡附近、空曠田野的孤立房更易于倒塌。0414號“云娜”臺風和 0608號“桑美”臺風災害調查顯示，倒塌房屋中位于這些抗風不利地段的房屋占30%以上。例如浙江溫嶺市大溪鎮流慶村的一幢兩層兩間石板房位于山坡接近山腳位置，且為孤立房，“云娜”臺風中發生整體倒塌。

3)長細比過高或頂部局部凸出的房屋更易于倒塌。通過對浙江省臺州市路橋、溫嶺、臨海三地的抽樣調查顯示，“云娜”臺風倒塌的房屋中，一間或兩間單獨成幢層數較高的房屋分別占三地倒塌房屋總數的53.1%，53.1%和36.1%;三間以上一幢的倒塌房屋中，部分是由于其中一間高出其余幾間，在強風襲擊下，凸出一間類似于單間孤立房屋，很容易倒塌，并壓垮相鄰房屋。例如路橋北街道升谷寺村一幢10多間的二層建筑，其中中間一間加高為四層，結果四層部分被風吹倒，并壓垮西邊兩間二層房屋。

4)結構體系和構造不合理的房屋大量倒塌?！霸颇取迸_風和“桑美”臺風災害調查顯示，石板、磚石、磚木結構房屋因整體性差、抗風剛度弱，倒塌的比例占到全部倒塌房屋的70%以上。許多倒塌的房屋在構造上也有較大缺陷，如屋蓋與承重體系間未做牢固連接，由此造成屋蓋首先破壞;磚混結構不設圈梁、構造柱，墻體開窗面積過大，從而大大減小了房屋的整體性和抗倒塌能力等。

2 致災原因分析

20世紀90年代末以來，隨著沿海高標準海塘的建成使用，房屋倒塌已成為這些地區臺風災害人員傷亡的主要原因。例如0414號“云娜”臺風造成浙江全省2萬多間房屋倒塌;0608號“桑美”超強臺風在浙江溫州登陸，浙江全省因災死亡人數眾多。以下對引起房屋倒塌的主要致災原因及機理進行分析和探討:

1)房屋選址不當。山地丘陵地區的地形地貌比較復雜，常由山坡、山腳、山谷、山岙等組成?，F有研究表明，當來流風流經山谷、山岙時，如果來流風向與山谷走向基本平行或成小角度斜交時，風力將會出現明顯匯聚和增強現象;而當來流風迎山坡爬高時，在迎風山坡、山脊處將形成風速及風力增強的現象。位于這些抗風不利地段的房屋要承受比其他地段房屋更大的風荷載作用，因此更易于發生破壞和倒塌。2)房屋布局不合理。許多倒塌的房屋處于空曠田野、山坡或山腳的孤立位置或處于村鎮邊緣，沒有和相鄰房屋形成一個整體的布局。處于這些位置的房屋由于缺乏成片建筑之間的相互遮擋效應，一般情況下比建筑群內的房屋承受更大的風荷載，因此更易受臺風襲擊而倒塌。研究表明，按一定規則和間距排列的建筑群，當相鄰建筑間距與建筑高度基本接近時，氣流將在相鄰建筑之間形成一個穩定的渦，而上方氣流則直接從屋頂擦過。此時建筑物之間的相互遮擋較為顯著，對抗風較為有利。3)房屋體型欠佳。許多房屋的高寬比(長細比)過大，如單間造到3層～4層，或其中一間局部凸出。研究發現，在其他條件不變的情況下，低矮雙坡屋面房屋的屋面風壓及風載體型系數大小隨著房屋高寬比的增大有較明顯的增大。因此，高寬比過大的房屋所受的風力比正常房屋更大，而另一方面，這種房屋本身的剛度及整體性一般也較為薄弱，因此更易于變形和倒塌。4)房屋的結構體系及構造形式不合理、材料質量差、施工不規范、管理不善等也是造成房屋結構抗風能力差、安全性能低、易于倒塌的主要原因。

另外，一些經過專業設計的民用房屋或工業廠房的倒塌還可能與設計中對風載體型系數、風壓峰值系數(陣風系數)的取值不完善等因素有關。

3 結語

我國東南沿海地區是一個臺風多發的地區，該地區分布著大量的民用低層房屋和低層工業廠房等。本文研究發現，倒塌的房屋多位于風力匯聚的山岙、山谷口，或位于迎風及側風山坡附近、空曠田野或村鎮邊緣，或為單獨一間或兩間，成幢、長細比過高或局部凸出的房屋;石板、磚石、磚木結構房屋因整體性差、抗風能力弱，倒塌的比例占到一大半。造成這類房屋風致破壞和倒塌的主要原因，除了結構形式、建筑構造不合理，建筑材料、施工質量差等原因外，還與選址不當、房屋布置不合理、長細比過高等因素直接有關。

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