新疆于田7.3級地震建筑物震害分析與啟示1

杜曉霞尤 捷李亦綱李巖峰楊新紅

1）北京工業大學，北京 100124

2）南京林業大學，南京 210037

3）中國地震應急搜救中心，北京 100049

4）中國地震局，北京 100036

新疆于田7.3級地震建筑物震害分析與啟示1

杜曉霞1,3)尤 捷2,4)李亦綱3)李巖峰3)楊新紅3)

1）北京工業大學，北京 100124

2）南京林業大學，南京 210037

3）中國地震應急搜救中心，北京 100049

4）中國地震局，北京 100036

本文介紹了新疆于田7.3級地震災區建筑物主要結構類型和特點，分析了典型震害現象及特征，闡明了新疆先后實施的抗震安居工程和安居富民工程在提高建筑物抗震性能、減輕地震災害損失方面發揮的重要作用。在總結抗震安居工程和安居富民工程建設成效的基礎上，結合于田多民族聚居的實際情況，對城鄉居民房屋的抗震設計和施工提出了一些建議，可為災后恢復重建以及其他地區的民居建設提供借鑒和參考。

于田地震 建筑結構 震害特征 抗震設防

引言

2014年2月12日17時19分（北京時間），新疆和田地區于田縣發生7.3級地震，震中距于田縣阿羌鄉50km，民豐縣城108km，于田縣城112km，震中海拔高度4500—5000m。地震主要波及于田縣、策勒縣、民豐縣、洛浦縣、和田縣、且末縣的39個鄉鎮，受災總面積約128310km2，受災人口約45.5萬人。通過對災區進行震害調查、烈度評定，同時結合強震動儀記錄結果，此次地震的最高烈度為Ⅸ度（圖1）（新疆地震局，2014）。其中，Ⅸ度區和Ⅷ度區分布在高山無人區，Ⅶ度和Ⅵ度區的南部（圖1中虛線部分）為山區，無居民點，主要依據此次地震震源破壞和歷史地震理論數據計算得出；其余經實際調查得出（圖1中實線部分）。

地震造成29701戶118802間房屋發生不同程度破壞，公路、橋梁、水利等基礎設施也遭到不同程度破壞，無人員傷亡。此次地震中，災區倒塌房屋主要為老舊土坯房屋，抗震安居工程和安居富民工程的開展在保護災區群眾生命財產安全方面發揮了重要作用，也是未造成人員傷亡的一個重要原因。本文在地震現場震害調查工作的基礎上，依據《建（構）筑杜曉霞，尤捷，李亦綱，李巖峰，楊新紅，2014．新疆于田7.3級地震建筑物震害分析與啟示．震災防御技術，9（3）：487—495．doi：10.11899/zzfy20140316

圖1 新疆于田7.3級地震烈度圖Fig. 1 Intensity distribution of the Yutian MS7.3 earthquake

物地震破壞等級劃分（GB/T 24335-2009）》（中華人民共和國國家標準，2009）對建筑物進行了地震破壞等級劃分，并參考歷史地震中建筑物震害分析的方法和思路（王世元等，2013；葛鳴等，2012；蘭日清等，2013；秦松濤等，2010），對災區不同結構類型建筑物的特點和震害進行了分析。在總結當地抗震安居工程和安居富民工程建設經驗的基礎上，對城鄉民居房屋的抗震設計和施工提出了一些建議，以期為災后恢復重建以及其他地區的民居建設提供借鑒和參考。

1 主要結構類型及震害特征

現場調查發現，此次地震災區建筑物的結構類型主要有磚混結構、磚木結構、木架結構和土坯房四種。

1.1 磚混結構

磚混結構是以磚墻作為主要豎向承重構件、樓（屋）蓋采用鋼筋混凝土構件的混合結構房屋，具有就地取材、施工便捷、承載力較高、耐久性好等優點，在全疆經濟條件較好的地區被廣泛采用。此次地震中，磚混結構房屋主要集中在縣、鄉、鎮所在地，多用于辦公用房或多層住宅。

現場震害調查表明：Ⅶ度區內磚混結構房屋部分出現輕微裂縫（圖2），Ⅵ度區少量出現輕微裂縫（圖3），震害不明顯；整體設計合理、施工規范的磚混結構房屋基本保持完好無損。

磚混結構主要以墻體的破壞為主，破壞現象有承重墻、墻體拐角處、門窗角處等位置出現斜裂縫，主要是因墻體在地震作用下發生剪切變形產生的；墻體與樓屋蓋連接處、門窗過梁下等位置出現水平裂縫，一些房屋還出現了外墻瓷磚掉落等現象。調查表明，磚混結構房屋在此次地震中未出現中等以上破壞。

圖2 葉亦克鄉幼兒園磚混結構Fig.2 Shear crack in wall of masonry structure in a kindergarten

圖3 斯也克鄉科克麥提雙語幼兒園Fig.3 Crack in partition of masonry structure in a kindergarten

1.2 磚木結構

磚木結構是以磚墻作為主要豎向承重構件，樓（屋）蓋采用木構件承重的混合結構房屋。由于不需要支模澆筑混凝土屋蓋，施工起來更為便捷，并且可在木屋架上鋪草、座泥或掛瓦，房屋保溫隔熱性能較好，經濟性也比磚混結構要好。因此，磚木結構在全疆被廣泛采用。此次地震災區的磚木結構是安居富民工程的主要結構形式，各縣完成情況不一，完成率在30%—70%之間。除安居富民房外，還有一些鄉鎮居民自建房和鄉鎮公用房屋也采用磚木結構，但部分較為老舊。少數居民自建房和老舊公用房屋由于年久失修和建設質量較差，產生了輕微甚至中等程度的破壞，Ⅶ度區約有5%的磚木結構房屋嚴重破壞，10%磚木結構房屋產生中等以下破壞。

磚木結構房屋的震害主要表現為墻體出現斜裂縫、交叉裂縫、水平裂縫等，一些建設較早的房屋墻體出現貫穿性裂縫（圖4、圖5）；個別房屋由于屋蓋與墻體連接處沒有可靠的連接措施導致屋蓋墜落（圖6），還有個別房屋的吊頂發生了掉落（圖7）。總的來說，安居富民工程建設起來的磚木結構房屋破壞大多較輕，主要是一些老舊的磚木結構房屋發生了中等以上破壞。

圖4 于田縣老城區墩巴格社區Fig.4 Shear cracks in wall of brick-wood house

圖5 斯也克鄉阿勒達西曼村清真寺Fig. 5 Vertical cracks in walls of a mosque

圖6 于田縣老城區吾斯塘貝西社區Fig. 6 Roof collapse of a brick-wood house

圖7 喀克爾鄉草站磚木房屋Fig.7 Ceiling falling down of a brick-wood house

1.3 木架結構

木架結構是南疆干旱少雨地區抗震安居工程推薦采用的民居結構形式之一，包括木板夾芯墻和“笆子墻”兩種類型。該結構主要采用木制地圈梁、屋頂圈梁、木柱和木梁等組成的木框架承重，墻體以木條之間填充土坯、土塊或泥巴，外側抹草泥；或者以紅柳扎成籬笆固定在木框架上，再抹上草泥，房頂是木椽子上鋪層席子，再鋪菖蒲草然后抹草泥。這類房屋由于自重較小、結構輕質、造價低廉、抗震性能好等特點，在災區覆蓋率較高，于田縣基本全覆蓋。歷史震害表明，地震時這種房屋的墻皮可能開裂或脫落，但一般不會坍塌。

此次地震中，該類房屋的震害主要表現為，墻皮或抹灰層掉落（圖8）、墻體傾斜或外閃（圖9）、墻角屋頂局部塌落（圖10）等。由于該類房屋墻體以草泥抹墻，建成后由于雨水侵蝕和木質老化等原因造成草泥與笆子墻粘合度降低，加之近年多次經歷5級以上地震，Ⅶ度區約35%木架房屋墻體草泥局部或較大面積脫落，部分房屋墻體兩側草泥均脫落，降低房屋保溫性，影響正常居住。總的來說，該類房屋未發生大面積嚴重破壞。

圖8 斯也克鄉阿勒達西曼村木架結構Fig. 8 Wall tilt and plastering layer fall down in wood frame house

圖9 科克亞鄉科克亞村木架結構Fig.9 Out-of-plane collapse of wall in wood frame house

圖10 奧依托格拉克鎮瑪力混村Fig.10 Roof collapse in wood frame house

圖11 奧依托格拉克鎮山節村Fig.11 Partly wall collapse of adobe house

1.4 土坯結構

土坯結構在災區的鄉村中相對普遍，包括農村老舊干打壘土墻或土坯砌筑墻體，其修建年代早，自建比例超過90%，除政府開展建設的抗震安居房和安居富民房外，農村居民保留了部分土坯房屋作為居住和倉儲使用。當地黃土砂質含量較重，土質為粉砂，顆粒小、空隙多、粘性差，易被風雨侵蝕。干打壘和土坯墻由于風雨侵蝕、年久失修，抗震能力差。

此次地震中，該類房屋的震害主要表現為，墻體開裂或局部倒塌（圖11）、屋架歪斜或屋頂局部破壞（圖12）、房屋倒塌（圖13）等。其中，Ⅶ度區有15%左右土坯房毀壞，70%左右破壞，該類房屋的破壞在此次地震房屋直接經濟損失中占主要比例。

圖12 于田縣老城區吾斯塘貝西社區土坯房Fig.12 Partly damage of roof in adobe house

圖13 策勒縣雖力蘭干村Fig.13 Adobe house collapse

2 啟示與建議

2003年新疆巴楚-伽師6.8級地震發生后，新疆自治區黨委、政府決定從2004年開始在全疆實施城鄉抗震安居工程建設，力爭用5年時間通過抗震加固、拆遷重建等方式，使全區城鄉住宅抗震設防水平普遍提高。截至2010年底，自治區共累計建成抗震安居房194.9萬戶，其中和田地區共建成抗震安居房391658戶（張守潔等，2013；王蘭民等，2005）。2010年6月，自治區在19省市對口援疆行動的扶持下實施了更高建設標準的安居富民工程，和田地區根據實際情況提出4個不落后（面積、功能、質量和產業不落后）以及“一村一策，一戶一計”的設計思路，在全區率先實施安居富民工程。截至2013年底，和田地區安居富民工程累計完成130187戶的建設（張宗潮等，2011）。正是這兩項工程的實施使得災區房屋抗震性能有了較大改進，這也是此次地震無人員傷亡的重要原因。

表1 于田縣老城區房屋破壞情況匯總表（單位：戶）Table 1 Statistical table of house damage in old town of Yutian county (unit: household)

表2 于田縣斯也克鄉房屋破壞情況匯總表（單位：戶）Table 2 Statistical table of house damage in Siyeke town of Yutian County (unit: household)

從作者現場調查時在于田縣老城區和斯也克鄉收集到的房屋破壞情況匯總表（表1、表2）中可以看出，災區的抗震安居房經受住了地震的考驗，在此次地震中無一倒塌，僅有極少數建設年代較早的房屋發生了破壞。根據現場調查時拍攝到的照片（圖14—16）也能看出，抗震安居工程和安居富民工程中建設的房屋抗震性能明顯高于居民自建老舊房屋的抗震性能。

根據新疆于田7.3級地震災害直接經濟損失評估結果（譚明等，2014），災區抗震安居工程和安居富民工程的實施，在此次地震中減少災害經濟損失3.8億元，減少恢復重建經費12.9億元，減少失去住所人員約4萬人，有效地起到了避免人員傷亡、減少經濟損失和災民轉移安置數量、維護社會穩定的效果。

著眼于進一步提高農村民居的抗震性能，基于上述震害分析情況，本文提出以下幾點建議：

圖14 喀爾克鄉房屋震害對比Fig.14 Comparison of earthquake damage of house in Kaerke town: wood frame house (left)vs brick-wood house built by Comfortable and Rich Housing Project (right)

圖15 先拜巴扎鎮托萬塔西曼村房屋震害對比Fig.15 Comparison of earthquake damage in Tuowantaximan village: brick-wood house built by Comfortable and Rich Housing Project (left) vs wood frame house (right)

圖16 策勒縣博斯坦鄉墩巴格村房屋震害對比Fig.16 Comparison of earthquake damage in Dunbage village: brick-wood house built by Comfortable and Rich Housing Project (left) vs adobe house (right)

（1）于田地震災區屬于宗教文化、東西方文化、民間傳說等多元文化交匯區域，應根據當地民俗傳統風俗習慣和建筑材料實際情況，按照《新疆維吾爾自治區于田地震災后安居富民工程建設標準》（新疆自治區住房和城鄉建設廳，2014）的要求，繼續大力推廣富有地方特點、民族特色和傳統風格的磚木結構和木架結構房屋建設，適應當地群眾的習慣，滿足生產和生活需要。

（2）未考慮抗震措施以及建設年代較早的土坯房、木架結構和磚木結構在地震中破壞相對嚴重，應及時對災區該類房屋進行排查和鑒定，多措并舉，加大抗震加固或拆除改建力度，不斷擴大抗震民居的覆蓋面，提高當地建筑物的地震災害防御能力，以期在地震發生時有效減少經濟損失、避免人員傷亡。

（3）現行安居富民工程的實施應吸取前期全國抗震安居工程建設的經驗，在政府主導下完成村鎮規劃、建設管理、技術研發、公共服務、建造施工、法規政策、宣傳教育、工匠培訓等一系列工作，將科學的抗震設防、規范設計、建筑材料和施工技術服務與管理向鄉鎮和農村延伸，促進農居地震安全問題的早日徹底解決。

（4）現場震害調查中發現，災區北部地基土層軟弱、地下水位淺、鹽堿化程度高，屬于承載力較弱的軟土地帶，工程地質條件差，造成該區域個別磚混結構發生中等破壞。鑒于該區域城鎮集中、人口稠密，建議在今后的恢復重建和安居富民工程建設工作中采取適當的地基處理方案，提高地基承載力，增強地基穩定性，確保房屋基礎安全、抗震性能不受影響。

（5）現場震害調查中發現，于田縣老城區的建筑物在此次地震中破壞相對嚴重。從表1和表2中也可以看出，老縣城的抗震安居房覆蓋率低于其他鄉鎮，老城區的房屋建設年代較早，震害嚴重。建議在震后恢復重建工作中重點考慮老城區的重新規劃改造，在保留原有傳統和特色的基礎上全面提高民居的抗震水平。

3 結語

歷次地震經驗表明，農村民居的震害最為嚴重，主要是由于農居的抗震能力偏低所致。對此次地震中建筑物進行的震害分析表明，新疆實施的抗震安居工程和安居富民工程對提高當地農居的抗震能力做出了很大貢獻，應把震后恢復重建工作與安居富民工程緊密結合起來，大力推廣農居地震安全工程建設，全面普及房屋抗震知識，提高居民的抗震意識；加強對當地施工人員的培訓，使其掌握抗震施工的技能；同時加強對農居房屋建設的指導和監管，力爭從各個方面全方位地確保農居建筑抗震能力的提高，以期更好地抵御地震災害。

致謝：本文中一些數據和照片引用了中國地震局、新疆維吾爾自治區地震局新疆于田7.3級地震現場應急工作隊的工作成果，在此表示衷心地感謝！

葛鳴，譚明，常想德等，2012．新疆新源、和靜交界MS6.6地震房屋建筑和震害特征分析．內陸地震，26（4）：360—364.

蘭日清，豐彪，2013．蘆山地震農居房屋震害啟示與建議．地震工程與工程振動，33（6）：138—143.

秦松濤，李智敏，譚明等，2010．青海玉樹7.1級地震震害特點分析及啟示．災害學，25（3）：65—70.

王蘭民，陶裕祿，袁一凡等，2005．中國地震安全農居示范工程綜述．西北地震學報，27（4）：305—311.

王世元，何玉林，吳今生等，2013．四川蘆山7.0級強烈地震高烈度區房屋震害特征．災害學，28（4）：125—131.

新疆地震局，2014．2014年2月12日新疆于田7.3級地震烈度圖［EB/OL］．http://www. eq-xj.gov.cn/manage/ html/ff808181126bebda01126bec4dd00001/_content/14_02/15/1392452125781.html．

新疆地震局，2014．2014年2月12日新疆于田7.3級地震災害損失評估報告．

新疆自治區住房和城鄉建設廳，2014．新疆維吾爾自治區于田地震災后安居富民工程建設標準[EB/OL]. http://govinfo.nlc.gov.cn/xjfz/xxgk/xjwwezzqzfhcxjst/201403/t20140325_4820588. shtml? classid=428.

張守潔，朱澤，哈輝等，2013．我國農村震害及農居地震安全工程典型案例分析．地震工程學報，35（4）：936—944.

張宗潮，魏春軍，2011．淺談新疆和田地區安居富民工程的建設．城市，11：50—51.中華人民共和國國家標準，2009．建（構）筑物地震破壞等級劃分（GB/T 24335-2009）．北京：中國標準出

版社．

Inspiration and Advice Hazard Analysis of Building Earthquake Damage Characteristic duringYutian M7.3 Earthquake

Du Xiaoxia1,3), You Jie2,4), Li Yigang3), Li Yanfeng3), Yang Xinhong3)

1) Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
2) Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China
3) National Earthquake Response Support Service, CEA, Beijing 100049, China
4) China Earthquake Administration, Beijing 100036, China

Yutian earthquake of MS7.3 on Feb 12nd, 2014 with the macro-epicenter intensity IX caused damage to local buildings in the affected are but with no casualty. In this paper, we analyzed not only the types and characteristics of building structure but also the characteristics of damage and destruction causes. Based on the analysis of construction experience of the Seismic and Comfortable Housing Project and Comfortable and Rich Housing Project, some advice was proposed for the seismic design and construction of building to provide reference for recovery and reconstruction work in the affected area as well as the building constructions in other areas.

Yutian earthquake；Building structure；Seismic damage characteristic；Seismic fortification

地震行業科研專項（20100008）；國家“十二五”科技支撐計劃課題（2011BAJ08B02）

2014-05-31

杜曉霞，女，生于1982年。博士生，高工。主要從事地震應急救援與結構抗震研究。E-mail：duxx_bj@126.com