蘆山地震雅安農村砌體結構房屋震害分析★

邊菁生 陳 橋 陳開源

(1.四川農業大學土木工程學院，四川都江堰 611830; 2.村鎮建設防災減災四川省高等學校工程研究中心，四川都江堰 611830)

0 引言

近年來，我國頻發一系列重大地震災害事件。如2008年5月的汶川大地震，2010年4月的玉樹地震等。北京時間2013年4月20日8:02，四川省雅安市蘆山縣境內(北緯30.3°，東經 103.0°)發生7.0級地震，在截至2013年4月25日12時統計顯示，地震已造成雅安18.63萬余間農村房屋倒塌，嚴重受損房43萬余間;城鎮住房倒塌6.7萬余間，嚴重受損房8.0萬余間［1］，農村房屋的損壞相比于城鎮房屋更加嚴重。本文基于大量現場調查，介紹了本次地震災區砌體結構常見的主要破壞特征及由此引發的抗震設計思考。

1 農村房屋震害概況

本文主要對雅安市中里鎮的建筑物進行了震害調查。中里鎮雖然不是此次地震的主震區，但也造成了房屋不同程度受損，倒塌480戶，嚴重受損2 685戶，中度受損1 135戶，輕微受損258戶。在調查中發現大部分農村房屋采用現澆樓板，具有一定的圈梁約束機制，而且本次地震能量有限，并沒有發現大面積結構整體倒塌的現象。部分砌體結構房屋設置了構造柱，整體破壞程度較輕，而沒有設置構造柱或構造柱布置不合理的砌體結構房屋，多出現墻體交叉裂縫、縱橫墻連接破壞、過長墻肢外閃等嚴重破壞。根據此次調查結果，砌體結構房屋的主要震害特征如下:

1)農村房屋的結構平面布置隨意性大，常出現縱墻設置過少現象，使墻體無法承受平面內水平地震剪力，墻體內產生的主拉應力大于其所能承擔的應力，發生與水平向成45°剪切破壞，在往復地震作用下形成X形裂縫［2］，如圖1所示。通過調查，本次地震農村房屋墻體破壞也多以X形交叉裂縫為主。

圖1 墻體開裂（主要形式為斜裂縫與X形裂縫）

2)大部分的農村房屋沒有設置圈梁、構造柱等抗震措施，甚至在一些農村房屋的門窗洞口也沒有設置過梁，從而導致縱墻與橫墻及樓蓋間缺乏有效的連接，房屋的整體剛度較低，房屋在平面內就更易發生剪切破壞，使得房屋整體喪失承載能力，如圖2所示。

3)農村房屋因結構豎向設計不規則而造成的砌體結構破壞也比較普遍。如圖3所示:該房屋的底層設置了構造柱、圈梁等抗震措施，而二層未設置并有懸挑結構，致使房屋上下兩層結構剛度發生突變，在地震中易產生“鞭梢效應”［3］，加之二層縱橫墻設置不合理，造成在地震中二層的挑檐整體脫落。

圖2 墻體的剪切破壞

圖3 挑梁整體脫落

4)由于樓梯間沒有完整的樓板，樓梯間的墻體平面外約束不足，同時平面剛度較大，則分擔承受的地震作用越大，從而導致樓梯及樓梯間墻體的破壞，見圖4。

圖4 樓梯間的破壞

5)門窗洞口過大或設置不合理，造成門窗間墻寬度較窄，在地震的往復作用下，出現X形裂縫或斜裂縫，如圖5所示。

6)農村房屋絕大多數為自建建筑，質量參差不齊，砌體結構砂漿強度嚴重不足，導致墻體開裂，見圖6。

圖5 門窗間墻的破壞

圖6 門洞口墻肢斜裂縫

2 震害原因分析

通過農村房屋的主要震害特征總結，此次地震農村砌體結構房屋發生破壞的原因主要有以下幾個方面［4］:

1)建筑結構平面布置不合理。農村房屋常出現承重墻布置不對稱現象，房屋的平面剛度不均勻，致使構件連接處變形突變而產生應力集中，加重震害;

2)結構豎向剛度突變。在很多民居中，都建造有出屋面小屋或樓梯間，這些結構因易產生“鞭梢效應”而造成破壞;

3)未設置圈梁和構造柱;

4)砌筑方法不合理。農村當地房屋大多由當地工匠或由鄰居及親戚幫助自行建造，施工人員未經過相關技術培訓，施工方法和技術得不到保障。調查中發現，一部分房屋在接頭處留的是直槎，且未設置拉結筋，從而降低了墻體的整體性;

5)施工材料質量問題。磚與砂漿的強度等級低于設計值。

3 結論及建議

通過蘆山地震災區的調查及震害分析，得到以下結論及建議［5，6］:

1)控制房屋的高度及高寬比。隨著砌體結構房屋高度的增加，房屋的破壞程度加重，倒塌率增加，房屋的高寬比過大，易發生整體彎曲破壞;

2)采用合理的結構平立面布置。房屋的平面布置應盡可能簡單、對稱、規則，豎向布置應盡可能均勻、少變化;

3)合理設置構造柱和圈梁。本次地震再次表明設置圈梁和構造柱的砌體結構，抗震能力得到了提高，在地震中表現良好。政府應廣為宣傳和推廣，以幫助農村居民提高其自建房的抗震性能;

4)政府部門應將農村房屋安全質量保證責任化，使農村房屋的施工及材料質量得到保證;

5)有關部門應重視農村居民建筑的建設，加大宣傳力度，普及抗震防災知識，并適當對施工隊伍進行必要的培訓。

［1］Cri國際在線.國新辦就四川蘆山7.0級強烈地震災情及救災情況舉行發布會［EB/OL］.http://gb.cri.cn/news/other/gxb/gxb20130425002.htm.2013-04-25.

［2］于 文，葛學禮，朱立新.四川汶川8.0級地震都江堰周邊村鎮房屋震害分析［J］.工程抗震和加固改造，2008，30(4):45-49.

［3］熊立紅，蘭日清，王玉梅，等.蘆山7.0級強烈地震建筑結構震害調查［J］.地震工程與工程震動，2013，33(4):35-43.

［4］朱伯龍.砌體結構設計原理［M］.上海:同濟大學出版社，1991.

［5］GB 50011-2010，建筑抗震設計規范［S］.

［6］施楚賢.砌體結構［M］.北京:中國建筑工業出版社，2012.

［7］周 勁.既有砌體房屋抗震加固措施［J］.山西建筑，2013，39(1):40-41.