九寨溝7.0級地震松潘至九寨溝震害特征及分析

鄢兆倫 彭小波 李曙光 洪海春

江蘇省地震局，南京市衛崗3號 210014

0 引言

2017年8月8日21時19分，四川省阿壩州九寨溝縣（33.20°N，103.82°E）發生7.0級地震，震源深度20km。截至8月13日20時，地震造成25人死亡，525人受傷，73671間房屋不同程度受損①四川日報，2017，九寨溝地震致25死525傷，人員搜救工作基本結束。此次地震發生地區地處青藏高原東緣、巴彥喀拉地塊東北邊界，位于塔藏斷裂、岷江斷裂、虎牙斷裂交匯處②中國地震局地質研究所，2017，對2017.8.8日四川九寨溝7.0級地震發震構造的初步認識。陳運泰院士研究小組認為，此次地震的發震斷層相當于NW向的節面，主破裂尺度約30km，矩心深度約15km，主破裂持續時間約15s③中國地震局地球物理研究所，2017，用于核實九寨溝7.0級地震災情的地震學結論。

中國地震局現場工作組在充分分析現場震害調查結果、遙感影像解譯、震源機制解及強震動觀測資料等的基礎上綜合研判，確定了此次地震的烈度分布圖。此次地震等震線長軸呈NNW向，最大烈度為Ⅸ度，位于漳扎鎮，面積139km2；Ⅵ度及以上區總面積18295km2④中國地震局官方網站，20170812，四川九寨溝7.0級地震烈度圖。

本文工作組沿國道G213、省道S301對松潘縣城至九寨溝縣的甘海子騎馬場等地進行了震害調查。由于G213國道及S301省道大致呈NNE向，與此次地震烈度長軸方向斜交，因此，本工作組的調查路線穿越了此次地震的各烈度區（圖1）。本文對此次地震松潘至九寨溝各個烈度區的震害特點及相關問題進行了分析和討論。

1 震害特征

1.1 Ⅵ度區

松潘縣城街道兩側建筑主要為 2～4層框架結構（圖2），少數山邊建筑為磚木結構（圖3）。據當地百姓反映，地震時震感強烈，掛在墻外側的廣告牌及路燈等設施晃動劇烈，磚木結構房屋的門窗發出“嘎吱”的響聲，但未發現由地震造成的建筑及設施的損害。

位于松潘縣城鳳鳴橋街上的祥和惠民超市為3層框架結構，第1層為大開間超市，第2、3層主要是臥室和儲物間（圖4、5）。據店主反映，地震時他們正在第2層休息，震感強烈，窗戶玻璃晃動劇烈，他們驚醒后跑到戶外。超市第1層貨架輕微晃動，但是貨物并未掉落，天花板和燈管晃動不明顯，懸掛著的燈籠擺動明顯，收銀臺上的貨物發生了較小的移位。該處居民反映的情況符合地震時建筑物反應的基本特征，符合Ⅵ度區的震害現象。

距松潘縣城約3km的十里回族鄉主要建筑類型為磚木結構，震害明顯。十里回族鄉人民政府的受災情況報告顯示，整個鄉有209戶磚木房屋出現輕微裂縫，個別房屋有瓦片掉落，高屯子村小寨子下瑪房后（32.709°N，103.606°E）出現寬度約2cm地裂縫。

圖2 松潘縣縣城街道

圖3 松潘縣山腳邊磚木房屋

圖4 祥和惠民超市

圖5 祥和惠民超市貨架

圖6 火燒屯清真寺

圖7 火燒屯清真寺內墻裂縫

十里回族鄉火燒屯清真寺為一層磚木結構，面積約120m2。清真寺后面窗戶與上部木結構相連接的墻體出現了約3mm的裂縫（圖6、7），北面墻體出現一條貫穿整個墻體的約2mm裂縫，輕微破壞。大溝村一戶2層磚木結構（木柱與墻體基本無連接，墻柱共同承重）共出現了11條裂紋（包含1條地面地磚的裂縫），其中，3～4處裂縫貫穿墻體，由梁架往下延伸（圖8、9）。屋內墻體涂料脫落，懸掛照片傾斜，桌椅輕微移動，達到中等破壞程度。此種結構抗震性能較差，墻柱共同承重，但是柱子和墻體之間沒有連接，缺乏整體性，在地震作用下容易松垮。木質屋頂與墻體之間也沒有連接，梁架砌筑在承重墻體中，依靠重力作用放置于墻柱之上，地震時易發生移位。

圖8 大溝村房屋內裂縫

圖9 與圖8對應的屋外裂縫

佑所屯清真寺，面積約420m2，第1層為用于聚會的大開間框架結構（圖10），填充墻出現輕微裂紋。第2層以上為磚木結構，一面以6根木柱（直徑約30cm，高6m）承重（圖11）。地震造成柱體的漆皮掉落，并發生同方向約2cm的移位（圖12）。柱體與屋蓋卯榫連接，這是一種具有較好減震耗能效果的連接方式（徐超等，2013），故基本完好。寺外面的脆性巖體欄桿出現約2cm的斷裂縫（圖13），可能是不同高度的地震動水平不一致造成的欄桿高低處位移差異而導致的欄桿脆性破裂。

圖10 佑所屯清真寺側后方

圖11 佑所屯清真寺正面

圖12 佑所屯清真寺立柱移位

圖13 佑所屯清真寺欄桿裂縫

川主寺鎮黑斯村有2戶磚木結構發生損壞。一戶墻體在2個窗戶相接處出現約3mm的裂縫（圖14）。此種類型的破壞一般是地震動引起的應力集中作用于墻體薄弱環節造成的（李碧雄等，2009）。因此，在設計、施工中需要加強窗戶連接處等薄弱位置的強度。另一戶窗戶下緣至墻角處出現多條裂縫，并且部分裂縫灰土脫落（圖15）。該處破壞位于接近地面的窗戶下口，可能是開窗過大導致窗戶下部承重墻抗剪能力減弱引起的。

圖14 黑斯村2個窗戶間墻體裂縫

圖15 黑斯村窗臺下墻體裂縫

川主寺鎮山巴鄉山巴寺的一幢磚木結構寺房，屋檐瓦片掉落（圖16），廊房屋頂 “梭瓦”（圖17），具有類似的“鞭梢效應”。磚木結構一般未經過抗震設計，房屋延性弱，抗剪強度低，抗震性能較差（秦松濤等，2010），但是，該處建筑的連接處采用了扒釘加固，符合相關規程（中華人民共和國住房和城鄉建設部，2008）。除掉瓦外，未發現其他震害現象。

川主寺鎮水晶鄉寒盼村多數房屋出現了裂縫。圖18為寒盼村一組53號磚木結構房屋墻體連接處出現上下貫穿裂縫，表現形式為山墻與后墻的張性裂縫，主要是由于橫縱墻之間缺乏可靠的拉結（劉建達等，2012，鄭山鎖等，2016）。墻外窗戶角處出現的裂縫如圖19所示，同時，該戶院子1.5m高圍墻出現多處裂縫。

從松潘縣十里回族鄉至川主寺沿線震害明顯，符合Ⅵ度區的震害特征。而在松潘縣城附近，建筑物未見明顯的震害現象，松潘縣城多為“5·12”汶川地震后新建的框架結構類型房屋，抗震性能優良；少數山邊房屋為木結構，地震時震感強烈，但無明顯的破壞。

圖16 山巴寺屋頂掉瓦

圖17 山巴寺廊房梭瓦

圖18 寒盼村墻體連接處裂縫

圖19 寒盼村窗戶左下角墻體裂縫

1.2 Ⅶ度區

九寨溝縣干海子社區一組53號（32.872°N，103.650°E）為1層14間的磚木結構房屋，是九寨溝公路管理分局的便民服務點。全部房屋均出現了不同程度的裂縫，其中，最大裂縫超過了1cm。多數房間的連接墻體出現了貫穿性破壞裂縫（圖20、21），同時，屋檐出現不同程度的掉瓦現象。該處房屋整體性也比較差，墻體與墻體之間沒有有效的連接。據居民李女士反映，地震時房屋晃動強烈，她從床上驚醒，屋內的電視機晃動掉落，倚立在墻邊的木板傾倒，地震后房屋后面山體有落石滾落。距該處建筑約30m處的電信通訊信號塔基本未破壞，但地震造成信號塔供電中斷，工作停止。由強震記錄分析可知，加速度反應譜在大于1s的中長周期部分只有幾個gal，甚至接近于0（王文才等，2017），中長周期的地震動強度弱是信號塔完好的主要原因。

圖20 干海子社區一組53號外墻垂直裂縫

圖21 干海子社區一組53號內墻垂直裂縫

1.3 Ⅷ度區

南坪林場職工宿舍（33.224°N，103.740°E）為2層未經抗震設計的磚砌體結構，第1層出現大量的“X”形裂縫和局部的倒塌（圖22）。第1層在上部第2層的重力和水平向地震動的共同作用下，易出現“X”形裂縫，而第2層位于頂部，易出現“鞭梢效應”類型的破壞。據職工楊先生介紹，地震時屋內7人全部安全撤離，屋內的電視機、櫥柜等傾倒掉落。距該建筑約20m的一層磚木結構的小賣部出現垮塌（圖23），而在馬路對面的“5·12”汶川大地震后經抗震設計的框架結構僅出現墻面掉漆現象。可見，經過抗震設計的結構類型可以大量減輕建筑物在地震中受到的損害（周正華等，2008a；韋鋒等，2009）。

圖22 南坪林場職工宿舍

圖23 南坪林場小賣部

巖質滑坡點（33.106°N，103.710°E）寬約 40m，高約 24m，坡度約 47°（圖 24）。滑坡體沖積到河谷，沖毀路基，大量樹木傾倒，初步估計滑坡體量約20萬m3（圖25）。隨著震中距的減小，滑坡的數量與規模逐漸加大。四川地區屬于強震區，地震頻度大（陳國興等，2009），地形上高山峽谷，坡度大，在多次地震后巖體松動，易發生滑坡、崩塌等地質災害（陳寧生等，2013）。

甲蕃古城（33.239°N，103.741°E）中建筑多數為框架結構，多數填充墻破壞嚴重，局部非承重構建倒塌，酒店外墻裝飾及玻璃幕墻局部脫落（圖26、27）。圖26顯示的填充墻砌塊大多為礫石，只有少量磚塊，它們之間膠結較差，易松散。同時，填充墻與框架結構之間沒有拉筋，與框架結構缺乏整體性，破壞嚴重。

圖24 滑坡掩埋公路

圖25 大型滑坡

圖27 甲蕃古城酒店

1.4 Ⅸ度區

從漳扎鎮往九寨溝景區崩塌數量和規模逐漸加大，損害嚴重。落石砸壞汽車和轉經筒（圖28、29）。圖29顯示的崩塌垂直落差近200m，水平距離5～40m不等，崩塌巖石寬度40～150cm不等。對于這樣大型的崩塌，建構筑物應避讓足夠的安全距離。

圖28 九寨溝漳扎鎮崩塌

圖29 九寨溝火花海巖石崩塌

漳扎鎮朗寨村（33.305°N，103.816°E）一處框架結構房屋柱梁錯斷（圖30）。柱端混凝土剝落，主筋屈服外露，破壞嚴重，可能施工中鋼筋配置不足（呂偉榮等，2012）。圖31所示朗寨村磚木結構房屋，第2層倒塌、毀壞。這種破壞現象與圖23顯示的南平林場小賣部破壞現象類似，邊側的墻體與整個建筑物的整體性較差，在地震作用下兩面墻體完全傾倒。

圖30 朗寨村框架柱端破壞（葉祖明組拍攝）

圖31 朗寨村磚木結構房屋（葉祖明組拍攝）

漳扎鎮漳扎村3組一處單層磚木結構，橫墻與縱墻之間沒有有效的連接（熊立紅等，2008），南側一面墻體整體傾倒，嚴重破壞（圖32）。由這種破壞形式可見，水平沿縱墻方向地震動較大。九寨溝售票大廳的磚混承重外墻出現典型的“X”形剪切裂縫，窗角應力集中區域發生破壞，破壞嚴重（圖33）。以上的破壞以脆性破壞為主，這是由于建筑材料為磚石，具有很低的抗拉、抗剪和抗彎能力（周曉等，2013）。

從松潘至九寨溝建筑類型主要以磚木、磚混和框架結構為主，僅有少量的土木結構，越接近震中區，震害越顯著，符合一般震害規律。磚木、磚混建筑在類型上比較混亂，墻體、柱體等設置不合理，缺乏抗震設計，普遍整體性較差，在此次地震中損害較重。框架結構填充墻與結構之間普遍缺乏拉筋，與結構整體性較差，地震中框架結構損害主要是填充墻體倒塌，極少數框架結構垮塌（九寨天堂酒店）。因此，建議在建筑結構的關鍵節點如構造柱的頂端、墻體的連接處如橫縱墻連接處及填充墻與框架結構之間設置加強筋，以提高結構整體性；在窗角等應力集中區域以及相鄰窗戶的墻體處提高材料強度。滑坡和崩塌主要集中在九寨溝景區內，數量較多，由于地形地貌特征，其呈現出高位、角度大、體量大、沖擊距離遠的特點。

沿省道S301進入九寨溝縣后，沿途偶見小型滑坡和崩塌，建筑物數量急劇減少，僅在Ⅶ度區發現干海子社區一組的幾幢建筑，同時，Ⅶ度區與Ⅷ度區（甲蕃古城）之間也幾乎沒有建筑物。這使得烈度評定工作增加了難度，工作組未能從建筑物震害方面確定Ⅶ度區與Ⅷ度區的分界點（線）。

圖32 漳扎村3組磚木結構（毛利組拍攝）

圖33 九寨溝售票大廳（葉肇恒組拍攝）

2 震害指數計算

根據震害基本情況，選取部分典型的震害點，依據各級震害建筑的面積所占比例與其震害指數的乘積之和，得到平均震害指數（國家質量監督檢驗檢疫總局等，2012）（表1）。其中，框架結構只計算平均震害指數，不參與該調查點的評定烈度。針對部分調查點框架結構占建筑類型的絕大多數的情況，同時提高框架結構的平均震害指數與磚混結構的平均震害指數的可比性，使框架結構震害指數的選取與磚混結構一致，而破壞等級評定則較磚混結構破壞等級的評定更嚴苛。

結果表明，各調查點的震害指數符合相應烈度區的建筑物或地質損害特點；框架結構震害指數在Ⅵ度、Ⅷ度區、Ⅸ度區分別為0、0.21、0.29，具有隨烈度增加而劇烈加大，但增加幅度減小的特點。不參與烈度評定的框架結構類型的震害指數普遍小于相同烈度區磚木、磚混結構類型的震害指數，與廣泛認識的抗震性能相符，因此，建議將框架結構類型添加到參與烈度評定的結構類型中來。

表1 典型震害點平均震害指數

3 結論與討論

本文調查的震害特征與中國地震局發布的烈度圖相吻合。松潘縣城至九寨溝漳扎鎮，建筑結構復雜，多種類型建筑并存。城鎮建筑抗震性能優于農村建筑，新改造區域的建筑抗震性能優于未改造區域。例如，松潘縣羌寨村落——立殼村基本沒有震害，該處農居內部設立構造柱和圈梁，外墻按照羌族的風格裝飾，這樣既保留了民族特色，也提高了農居抗震性能。同時，該地區建筑的整體性普遍較差，大量磚木、磚混和框架結構的主要承重部分與輔助承重部分或填充部分之間沒有有效的連接，常見非主要承重部分嚴重破壞。例如，山巴寺的木柱之間有簡易的扒釘連接，損害就輕很多，而沒有連接的墻體均出現不同程度的裂縫。建議相關部門繼續加強對建筑物抗震設防的管理，加大對抗震設計、施工的管理力度（非明倫等，2006），在現有基礎上加強對建筑物整體性的要求。同時，針對嚴重的地質災害隱患成立專門的調查組，仔細排查地質災害隱患點并給出相關的治理意見。

由表1可見，本次現場震害調查中框架結構數量較多。框架結構的平均震害指數較磚木、磚混結構的低，隨著烈度的增加，框架結構的平均震害指數增加，但是增加的幅度逐漸減小。這主要是由于框架結構抗震性能優于磚混、磚木結構。在Ⅵ、Ⅶ度區框架結構可能基本完好，而磚混、磚木結構可能輕微至中等破壞；在Ⅷ、Ⅸ烈度區框架結構可能輕微破壞，而磚混、磚木結構可能嚴重破壞甚至毀壞，如南平林場的磚木、磚混結構破壞嚴重至倒塌，而框架結構僅僅出現掉墻皮掉漆現象。對于多層建筑物，結構類型應首選框架結構（郭婷婷等，2010）。《中國地震烈度表》（國家質量監督檢驗檢疫總局等，2009）規定，當采用質量特別好或者特別差的建筑以及采用低于或高于Ⅶ度抗震設計的建筑物作為評定烈度的依據時，烈度評定的結果應當做適當的調整，但沒有提供具體的調整方法，為經驗性的，這對于只有框架結構的地區的烈度評定工作增加了難度。因此，建議增加用于評定地震烈度的建筑類型（現階段為3類），將現階段應用廣泛的結構類型，如框架結構納入到評定烈度中來（周正華等，2008b），研究此類結構的破壞等級與地震烈度間的定量關系。其次，建議相關單位建立建筑結構類型、材料、年代等建筑屬性及與抗震設防情況相關的數據庫，以便評定地震烈度時參考。

沿圖1的調查路線方向上，由于建筑數量少，工作組未發現此次地震的Ⅶ度區與Ⅵ度區的分界點（線）。如何在建筑物數量稀少地區評定地震烈度，值得探究。現階段，在建筑物缺乏情況下評定烈度主要是依據地表的破壞現象，如地裂縫、崩塌、滑坡等。采用地表破壞程度評定地震烈度時應充分考慮地表地質體、地形地貌等的具體特征，該工作綜合性強，對調查人員的專業要求高，難度也較大。同時，在四川這樣植被覆蓋良好的地區，地表破壞明顯的地區烈度一般較高（如此次地震規模較大的滑坡、崩塌集中于Ⅸ度區），對于低烈度區的評定比較困難。因此，在建筑稀少地區調查震害，還應參考地震動的特性，結合地震動模擬、Shake Map、震害預測等的相關研究，綜合確定烈度特征。

致謝：部分圖片和資料取自四川九寨溝7.0級地震中國地震局現場指揮部，衷心感謝四川省地震局周志華同志提供資料，感謝全體現場工作隊員的辛勤工作。