廣西農村民居抗震性能調查研究[1]

楊欽杰 劉華貴 高鵬飛 余宗飛

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廣西農村民居抗震性能調查研究[1]

楊欽杰 劉華貴 高鵬飛 余宗飛

（廣西壯族自治區地震局，南寧 530022）

通過對廣西10個較有代表性的縣（市、區）農村民居進行實地調查，給出了10種建筑結構類型分布比例，并對磚混結構、磚木結構、鋼筋混凝土結構、混凝土小砌塊結構、木結構和生土結構6種主要民居結構的建筑特點和抗震性能現狀進行了研究討論，同時給出了主要結構類型的農居房屋在不同地震烈度區域內的破壞率和損失比，總結了廣西農村民居抗震性能弱的原因并提出了建議。

農村民居 建筑特點 抗震性能

引言

我國是世界上遭受地震災害最嚴重的國家之一，隨著經濟的快速發展，城市房屋的建筑質量和抗震性能已經大大提高，地震造成的房屋破壞和人員傷亡已經由城市轉移到了農村。地震造成的房屋倒塌，是農村地區人員傷亡和經濟損失的最主要原因。我國農村地域遼闊，農村的房屋結構類型也多種多樣，房屋的建造年代、結構形式、建筑質量及房屋的抗震性能都不同。國內許多學者對我國地區農村民居的抗震性能開展了深入研究分析，并取得了許多有價值的研究成果。李書進等（2010）采取實地調查和問卷調查的方式，對湖北農村住宅的結構形式、建造方法、建造年代、抗震性能進行調查，總結了土木結構、磚木結構和磚混結構這三種主要結構房屋的抗震性能和震害特征。楊立軍等（2012）通過對湖南省常德市的379戶農村民居開展調查，對當地農村主要民居的抗震性能進行評價，發現有78%以上的民居達不到抗震防災的要求，并提出了相應的對策。馬義紅等（2013）通過對安徽省宿州市部分農村房屋進行詳細調查，發現土木結構、磚木結構、磚混結構、框架結構為該市農村民居的4種主要結構形式，其中磚混結構房屋最多，大部分房屋不具備抗震能力或抗震能力薄弱。楊仕升等（2012）對我國農村房屋建筑的主要結構形式、震害特征及其建造特點進行分析，認為缺乏設防意識、缺乏抗震技術和經濟條件差是農村房屋“小震致災、大震大災”的主要原因。

廣西地處喜馬拉雅地震帶與環太平洋地震帶的銜接過渡部位，地殼運動強烈，發震構造復雜多變，近年來中小地震頻發，對公眾的生命財產安全造成很大的威脅。由于廣西當地農村經濟落后和農民抗震防災知識的缺乏，導致農村房屋質量和抗震性能薄弱，2013年2月20日廣西百色市平果—田東—巴馬交界S4.5地震及2013年3月1日廣西柳州市柳北區L3.2地震就造成了當地不少農村居民房屋產生破壞。本文選取了廣西10個較有代表性的縣（或縣級市、區），對各縣（市、區）的農村民居建筑結構、抗震性能以及居民抗震意識現狀等進行了實地調查，揭示了調查區農村民居的結構特點和抗震性能現狀，分析了調查區農村民居抗震設防存在問題的原因并提出建議，可為今后廣西農村民居抗震設防工作提供必要的參考。

1 調查范圍和內容

本文選取了廣西東興市、桂平市、合浦縣、靈山縣、陸川縣、平桂區、融水縣、天等縣、田東縣、象州縣等10個縣（市、區）的部分農村地區進行實地調查，這10個縣（市、區）在地理位置上比較均勻地分布在廣西的不同地區，具有一定的代表性，其位置分布如圖1所示。在進行實地調查時，首先根據官方提供的數據，統計調查地區農村民居各結構類型面積所占比例（表1），然后再對調查區的民居進行抽樣調查，共調查了531棟房屋，抽樣中綜合考慮了農村既有和在建民居的建筑結構形式、建造年代、主要建造材料、建造方式等，具有較好的代表性。

2 調查統計結果

參考《震害防御信息服務數據采集規范（試行稿）》中的房屋結構分類形式，將本次調查房屋的結構類型分成鋼結構、鋼筋混凝土結構、磚混結構、混凝土小砌塊結構、磚木結構、土木結構、生土結構、木結構、石結構及其它結構等10種結構類型。根據對官方提供數據的統計分析，各地區不同結構形式房屋所占的比例如表1所示（表中數字均為四舍五入后的數字）。

表1 農村民居各結構類型面積所占比例（%）
Table 1 The proportion of different types of rural building structures（%）

由表1可見，這10個縣（市、區）農村民居的房屋結構類型分布既具有相似性，又具有明顯的地域性。比如：磚混結構在所有調查的地區中都是最主要的房屋結構類型，磚木結構在各個地區也都有較大的分布。但同時差別也很明顯，比如：鋼筋混凝土結構在東興市和合浦縣的房屋結構中占比較多，混凝土小砌塊結構在天等縣占有的比重較大，而木結構基本上只在融水縣有分布，而且占了融水縣房屋結構的較大比例，這與當地的經濟發展水平和歷史文化傳統有關。

對10個縣（市、區）的各結構類型所占比例進行綜合分析后，得出了整個調查區的各結構類型房屋所占比例，具體如表2所示（表中數字均為四舍五入后的數字）。

表2 調查區各結構類型房屋面積所占比例（%）
Table 2 The proportion of different types of building structures in the survey area（%）

由表2可以看出，調查區農村房屋結構類型所占比例比較靠前的6種主要結構類型依次為：磚混結構、磚木結構、鋼筋混凝土結構、混凝土小砌塊結構、木結構及生土結構，所占比例依次為：54%、15%、8%、6%、6%、4%，這幾種結構類型占了整個農村房屋面積的93%，具有很強的代表性。其中，磚混結構所占比例最大，這也基本反映了當前農村民居的大體狀況。下面將針對這6種房屋結構類型進行深入細致的分析。

同時，本文對10個縣（市、區）的農村民居進行了大量的抽樣調查，共對531棟房屋進行了詳細的調查統計，經過統計分析得出了6種主要結構類型房屋的建造年代時間區間分布，具體如表3所示（表中數字均為四舍五入后的數字）。

表3 調查區農村民居各結構類型所建年代分布表
Table 3 The ages of rural building structures

由表3可以看出，各種結構類型的房屋均表現出了較為強烈的時代感。生土結構房屋主要建造年代是1970年以前，隨后逐步減少，到1990年后則完全絕跡；木結構房屋在各個年代均有出現，2000年后有增多趨勢；混凝土小砌塊結構則是在1980年后才出現，2000年后也有增多的趨勢；鋼筋混凝土結構出現的較晚，2000年以后才出現，2010年后則出現高峰；磚木結構各個年代均有出現，在1980—1990年出現最高峰，隨后逐漸減少，2010年后基本消失；磚混結構出現于1980年，2000年后達到高峰，并且依然是現代農村民居的主要結構類型。

3 主要結構類型現狀及抗震性能分析

3.1 磚混結構

磚混結構（含底框、內框結構）是上世紀90年代后期農村開始興起的結構形式，是調查的10個縣（市、區）農村民居中量最大、面最廣的結構類型，也是目前廣西農村民居的主要結構類型。當地的磚混結構房屋以2—4層居多，由燒結的粘土磚墻承重，房屋的樓屋蓋采用現澆鋼筋混凝土的形式（見圖2、圖3）。在當地磚混結構房屋未設置構造柱、圈梁等抗震措施的現象較為普遍，部分房屋即使采取了抗震措施但也存在結構設計不合理、施工方式不規范等諸多缺陷，造成了房屋的整體抗震性相對較差。如：底框結構很多墻體沒有落地，上剛下柔，頭重腳輕；未設置構造柱，房屋的豎向強度和剛度突變明顯；橫墻間距和墻體預留門窗洞口過大；人工攪拌的混凝土和砂漿不均勻，強度不足；墻體砌筑砂漿厚度不均、不飽滿、不勾縫等。當遭受地震破壞時，該類房屋輕則會導致承重墻體、樓屋蓋、門窗洞口處、樓梯間或突出屋面結構輕微開裂破損；重則會引起承重墻體破碎、房屋扭轉、底框柱節點嚴重破壞，導致房屋發生局部或整體倒塌。

3.2 磚木結構

磚木房屋建造簡單、費用低，在調查區的農村房屋中占有不小比例。這些磚木結構房屋建造時間一般在2005年以前，目前少量新修農居也仍采用該種結構形式，以1—2層居多。當地磚木結構房屋的房頂多為木屋架鋪瓦屋面或檁條鋪瓦屋面，墻體采用燒結粘土磚砌筑，層間樓板一般采用現澆的鋼筋混凝土形式，幾乎都未采取任何抗震構造措施（見圖4、圖5）。由于屋架與承重墻體以及檁條與墻體間缺乏有效的連接，縱橫墻間存在連接弱、砂漿強度低、單層墻體過高等問題，房屋的抗震性能較差。當遭遇地震時，該類房屋的破壞輕則為鋪瓦掉落、墻體輕微開裂；重則為墻體外閃、屋架垮塌甚至整體倒塌。

3.3 鋼筋混凝土結構

鋼筋混凝土結構是指用配有鋼筋增強的混凝土制成的結構。承重的主要構件是用鋼筋混凝土建造的，鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力。包括薄殼結構、大模板現澆結構及使用滑模、升板等建造的鋼筋混凝土結構的建筑物。近年來，鋼筋混凝土結構無論在工業建筑還是民用建筑中應用都越來越廣泛（見圖6、圖7）。此種結構是由橫梁和立柱聯合組成的，能同時承受豎向荷載和水平荷載的結構構件，在一般的工業和民用建筑中框架的橫梁和立柱都是剛性連接的，此結構是由樓板、梁、柱及基礎這4種承重構件組成。它由主梁、柱與基礎構成平面框架，各平面框架再由連續梁連接起來而形成空間結構體系，具有傳力明確、結構布置靈活、整體性好的優點，如果再加上可靠的抗震設計、良好的施工，鋼筋混凝土結構就具有良好的抗震能力。目前此結構已廣泛應用于各類多層的工業與民用建筑中。

3.4 混凝土小砌塊結構

混凝土小砌塊結構于上世紀90年代后期興起，因其具有自重輕、砌筑方便、施工效率高等優點，在廣西不少地區有分布。該類房屋的承重砌塊由水泥和砂石加水攪拌振動加壓成型，樣式有實心砌塊和多孔空心砌塊，其樓屋蓋一般采用現澆鋼筋混凝土的形式，以1—2層為主（見圖8、圖9）。廣西農村的混凝土小砌塊結構房屋也普遍存在未設置構造柱、圈梁等抗震措施的現象，大部分多孔空心砌塊墻體未設置芯柱、拉結鋼筋，結構設計和施工方式也存在和磚混結構相似的缺陷。當遭受地震破壞時，該類房屋常見的震害現象有承重墻體開裂、突出屋面結構破壞、樓層垮塌等。在2010年玉樹7.1級地震中，采用多孔空心混凝土砌塊砌筑的墻體，由于抗拉、抗剪、抗裂的性能較差，在地震中特別容易震碎失穩而導致房屋垮塌。

3.5 木結構

木結構是我國古代房屋的主要結構類型，近代后逐漸減少。木結構具有以下特點：①自重較輕，地震時產生的作用力較小；②木材有很好的柔韌性，可以承受大的形變；③木結構的構件靠榫卯結構連接，可以有效地消解地震能量。所以木結構如果在施工過程中鉚得非常好，再加上其本身較輕，就能保證它的整體性而不易倒塌，具有較強的抗震能力（圖10）。在調查的10個縣（市、區）中，木結構是融水苗族自治縣農村民居一直延用的主要結構類型，以2—3層為主，外形美觀、造型考究，是廣西桂北少數民族地區農村民居的典型代表。當地農村的木結構房屋一般采用穿斗木屋架或木柱木屋架的構架形式來承受屋頂和樓板的重量，其樓板、墻壁、隔板、樓梯等均用木板建造，屋頂為木屋架鋪瓦屋面或檁條鋪瓦屋面（圖11）。但調查中發現，該地區一些木結構房屋存在木柱浮擱在柱腳石上、梁和柱連接節點不穩固、屋頂過重、木頭陳舊老朽等抗震不利的現象。當遭遇地震時，該類房屋常見的震害現象輕則有鋪瓦掉落、木構架傾斜；重則榫卯拔出、屋蓋塌落甚至整體倒塌等。

3.6 生土結構

生土結構房屋在調查區內分布不多，主要建造于上世紀80年代以前，一般為1—2層。隨著農村生活水平的不斷提高，該類房屋大多已廢棄無人居住，或僅用作家禽用房和輔助用房。當地的生土結構房屋主要由未經焙燒的土坯或夯土做成承重墻體，采用土坯磚的墻體一般采用泥漿來粘結，層間樓板一般采用木板搭建，屋頂與磚木結構相似為木屋架鋪瓦屋面或檁條鋪瓦屋面（見圖12、圖13）。由于生土材料強度先天不足，未經焙燒的土坯或者夯土無論是抗壓強度、彎剪強度，還是延性都比較差，在相同的地震烈度下，生土結構房屋的震害程度要比其他結構類型房屋嚴重的多。當地生土結構房屋同時存在跨度過大、墻角未采取拉結措施、屋蓋墻體未有效連接、房屋年久失修等諸多問題也都很容易在地震作用下產生破壞，總體抗震性能較差。當遭遇地震時，該類房屋輕則鋪瓦掉落、墻體開裂；重則墻體粉碎、屋架垮塌或整體倒塌等。

4 主要結構類型破壞率及損失比分析

由于廣西地處華南地區，屬于弱震區，發生破壞性地震很少。據此以全國其它地區不同結構類型房屋破壞率數據作為借鑒，同時由于混凝土小砌塊結構、木結構和生土結構房屋的數量占比較小，相關數據不多，因此本文僅對磚木結構、磚混結構和鋼筋混凝土結構進行分析。

高曉路等（2012）通過對中國不同地區房屋破壞率的分析，研究得出了全國各類結構房屋破壞量占房屋破壞總量比重的各縣的平均水平，即土木結構為32%左右、磚木結構為47%左右、磚混結構為17%左右、鋼筋混凝土結構為4%左右，并得出了磚木、土木結構的房屋破壞比例遠高于其他兩種房屋結構的結論。

劉毅等（2011）利用過去20年間中國地震災害損失數據對房屋破壞概率的范圍進行了統計，并參照已有研究成果和房屋結構分類與震害等級劃分的相關標準，提出了中國地震災害風險評估的房屋破壞概率參數，即土木結構在地震烈度為Ⅵ—Ⅷ時的破壞概率為15%左右，Ⅷ—Ⅸ時的破壞概率為50%左右，大于Ⅸ時為100%；磚木結構在地震烈度為Ⅵ—Ⅷ時的破壞概率為10%左右，Ⅷ—Ⅸ時的破壞概率為40%左右，大于Ⅸ時為95%左右；磚混結構在地震烈度為Ⅵ—Ⅷ時的破壞概率為8%左右，Ⅷ—Ⅸ時的破壞概率為35%左右，大于Ⅸ時為90%左右；鋼混結構在地震烈度為Ⅵ—Ⅷ時的破壞概率為5%左右，Ⅷ—Ⅸ時的破壞概率為20%左右，大于Ⅸ時為60%左右。

周光全（2011）通過對云南地區1992—2005年發生的56次破壞性地震的統計分析，得出了土木結構和磚木結構房屋的破壞：在地震烈度為Ⅵ度時，土木結構和磚木結構房屋的毀壞、破壞、基本完好率分別為3.81%、24.87%、71.32%和2.63%、22.67%、74.71%；在地震烈度為Ⅶ度時，土木結構和磚木結構房屋的毀壞、破壞、基本完好率分別為11.6%、49.65%、38.75%和8.5%、53.06%、38.45%；在地震烈度為Ⅷ度時，土木結構和磚木結構房屋的毀壞、破壞、基本完好率分別為42.05%、50.36%、7.59%和34.4%、53.83%、11.76%。

通過以上數據分析比較并結合周光全等（2010）的相關文獻，本文得出調查區主要結構形式房屋的破壞比如表4所示。

表4 主要結構形式房屋破壞率（%）
Table 4 The damage ratio of main building structures (%)

續表

地震所造成建筑物破壞的損失比，是指不同破壞等級的建筑物修復、重建單位面積所需費用與其單價的比。由于涉及到地震后各類不同破壞等級房屋本身的價值評估，損失比的確定顯得更為困難。《地震現場工作（第4部分）：災害直接損失評估》（2005）規定了房屋建筑破壞損失比的取值范圍（表5、表6），因此初步評估時可按表5、表6選取房屋建筑損失比。

表5 簡易房屋破壞損失比（%）
Table 5 Loss ratio (%) of simple house structures

表6 非簡易房屋破壞損失比（%）
Table 6 Loss ratio (%) of non-simple house structures

5 調查區農村民居抗震性能分析

通過實地調查和統計分析可發現，調查區農村民居中無論是上世紀80年代以前修建的生土結構房屋，還是本世紀最新修建的磚混、磚木等結構類型房屋，除了鋼筋混凝土結構外，絕大部分農居的抗震性能都比較差，存在較大的震害安全隱患。結合調查了解到的實際情況，筆者認為產生此現象的原因主要有以下幾個方面：

（1）抗震設防意識薄弱。廣西在我國屬于弱震省份，建國以來發生破壞性地震的頻率較低，大多數人從未經受過地震，防震減災的意識淡薄。建房時往往僅考慮房屋的美觀、寬敞、氣派，但忽略了房屋結構的抗震安全。

（2）經濟條件落后制約。由于農村經濟落后，居民收入偏低，為了降低造價，不設置圈梁和構造柱以減少鋼筋水泥的花費，購買建筑材料時更多關注價格而不是質量，因此經濟條件不寬裕在一定程度上制約了廣西農居抗震設防水平的發展。

（3）設計、施工粗糙。農村修建房屋一般按照地方風俗習慣自行設計，使得大部分房屋的設計和施工不合理，如房屋平、立面布置不符合抗震要求等。同時絕大部分農村工匠沒有進行過專業施工培訓，施工質量沒有保障，經常會有人工攪拌的混凝土及砂漿強度偏低等問題，甚至有些房屋設計時設置了圈梁和構造柱，但施工時未按規范進行設置，達不到抗震設防的要求，大大削弱了房屋的抗震能力。

（4）監管體制不完善。各級政府部門關注的重點集中在城市，城市的建（構）筑物從規劃、設計、施工和驗收等均制定有明確的監督管理制度，而對廣大農村民居卻缺乏相應的監管體制，這也是農居長期存在設計不合理、施工質量差而達不到抗震設防安全要求的重要原因。

6 加強農村民居抗震設防的建議

本文通過對廣西10個較有代表性的縣（市、區）農村民居結構類型的調查統計，并對磚混結構、磚木結構、鋼筋混凝土結構、混凝土小砌塊結構、木結構和生土結構6種主要民居結構類型的建筑特點和抗震性能進行的分析研究，發現當地大部分農居的抗震性能相對較差，造成此現象的原因與當地村民抗震設防意識薄弱、經濟條件落后、專業知識缺乏和政府監管體制不完善等緊密相關。

汶川、玉樹、魯甸地震的深刻教訓告訴我們，農村民居抗震性能差，一旦發生破壞性地震，必將造成較大的人員傷害和財產損失。加強農村民居抗震設防管理，規范農居建筑設計和施工，提高農村民居抗震能力已刻不容緩。為了盡量減少和避免將來不可預見的破壞性地震給廣西農村居民帶來的生命和財產損失，結合廣西農村民居抗震性能的調查實際，建議加強以下幾方面工作：

（1）加大對農村防震減災知識宣傳，提高民眾的抗震設防意識，逐步改變民眾傳統的不設防和不規范的建房觀念，把建設安全民居變為維護居民自身生命財產安全的自覺行動。

（2）加大對農村民居建設的資金扶持。由于農村的經濟收入有限，如政府能把新農村建設試點、農房改造試點、農村民居防震保安工程等資金扶持項目結合起來，資金統籌安排，對農村民居建設增強抗震設防給予適當補貼，必將有利于提高農民建設抗震房屋的積極性。

（3）加強農村建筑工匠的專業知識培訓。建立農村建筑工匠抗震建設培訓制度，采取行業協會、職業教育等多渠道對農村建筑工匠進行業務技能培訓，培養一批掌握農村民居抗震基本知識和操作技能的建筑工匠，提高農村地區建筑物的施工質量和抗震技術水平。

（4）逐步完善農村房屋的建設管理制度，在條件成熟時將村鎮建筑的規劃、設計、施工和驗收等實行統一監管，確實保證農村民居的抗震能力達到抗震設防安全的要求。

高曉路，季玨，金鳳君，牛方曲，2012．中國農村房屋震災脆弱性評估及其成因分析．地理學報，67（2）：211—220.

李書進，毛羚，陶禮龍，邵淵丹，沈少波，2010．湖北農村民居抗震性能調查與分析．震災防御技術，5（1）：116—124.

劉毅，吳紹洪，徐中春等，2011．自然災害風險評估與分級方法論探研：以山西省地震災害風險為例．地理研究，30（2）：195—208.

馬義紅，孫建海，2013．安徽農村民居抗震性能調查與分析．安徽建筑，（6）：17—18.

楊立軍，吳曉，陸守明，孫晉，2012．常德市農村民居抗震性能調查與分析．工程抗震與加固改造，34（5）：132—136.

楊仕升，申志敏，謝開仲，何聲，2012．我國村鎮砌體房屋震害分析與抗震加固研究進展．華南地震，32（3）：140—149.

周光全，2011．云南地區簡易房屋的震害指數研究．地震研究，34（2）：88—95.

周光全，盧永坤，非明倫，胡可，錢進，2010．地震災害損失初步評估方法研究．地震研究，33（2）：208—215.

Investigation on the Aseismic Performance of Rural Buildings in Guangxi

Yang Qinjie, Liu Huagui, Gao Pengfei and Yu Zongfei

(Earthguake Administration Zhuang Autonomous Region, Nanning 530022, China)

Through the investigation on rural buildings of ten typical counties (city, district）in Guangxi, we conducted studies of statistical analysis of 10 structural types and distribution proportion, architectural characteristics, and seismic performance of the six main types of dwellings. We obtained the damaged ratio and loss ratio of buildings of main structural types under different seismic intensities. Finally, we summarized the reason of the weak seismic performance of rural buildings and put forward some suggestions.

Rural building; Architectural characteristic; Aseismic performance

楊欽杰，劉華貴，高鵬飛，余宗飛，2016．廣西農村民居抗震性能調查研究．震災防御技術，11（1）：100—110．

doi：10.11899/zzfy20160111