四川興文5.7級地震烈度評定及結(jié)構(gòu)震害簡析

格桑扎西,何玉林,毛 利,趙 晶

(四川省地震局，四川 成都 610000)

據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，2018年12月16日12時(shí)46分，四川省宜賓市興文縣(北緯28.24°，東經(jīng)104.95°)發(fā)生5.7級地震，震源深度12 km。震中距宜賓市區(qū)64 km，距興文縣城29 km，距珙縣縣城32 km，距長寧縣城38 km，距云南省威信縣城45 km。地震致宜賓市興文縣、珙縣和長寧縣3個(gè)縣22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)。根據(jù)中國地震臺網(wǎng)速報(bào)目錄，截至2018年12月31日，震中周邊200 km范圍內(nèi)近5年來共發(fā)生3級以上地震142次，本次地震系四川盆地南緣有史料記載以來震級最大的一次中強(qiáng)地震。震區(qū)內(nèi)的主要房屋結(jié)構(gòu)類型是磚混、磚木等結(jié)構(gòu)，且多是沒有經(jīng)過抗震設(shè)防加固的老舊房屋?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》(2016年版)(GB 50011-2010)規(guī)定興文縣、珙縣和長寧縣按Ⅵ度設(shè)防進(jìn)行建設(shè)，其設(shè)計(jì)基本地震加速度值不得小于0.05 g。興文5.7級地震中，不同結(jié)構(gòu)類型的房屋震害現(xiàn)象較為豐富，設(shè)防和未設(shè)防的磚混結(jié)構(gòu)房屋震害差異明顯。為研究不同結(jié)構(gòu)類型的房屋在實(shí)際地震中的抗震性能，通過對包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村在不同烈度區(qū)內(nèi)的68個(gè)調(diào)查點(diǎn)的數(shù)百棟房屋破壞情況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，并對其破壞原因進(jìn)行了簡析，旨在為抗震設(shè)計(jì)、烈度評定、災(zāi)后恢復(fù)重建以及當(dāng)?shù)氐姆勒饻p災(zāi)工作提供參考。

1 烈度評定

1.1 房屋結(jié)構(gòu)類型

本次地震共造成震區(qū)內(nèi)22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的房屋不同程度受損。根據(jù)政府有關(guān)部門提供的資料以及現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果顯示，震區(qū)內(nèi)房屋結(jié)構(gòu)主要分為框架結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)和土木結(jié)構(gòu)4種類型。(1)磚(土)木結(jié)構(gòu)：磚木結(jié)構(gòu)房屋的承重墻體為燒結(jié)頁巖磚砌墻，房頂由木梁及瓦片組成，抗震性能差。土木結(jié)構(gòu)房屋的承重墻主要選用土坯或條石砌筑，夯土墻較少，該類型房屋在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的比例極低，且修建年代普遍較久遠(yuǎn)。(2)磚混結(jié)構(gòu)：主要由磚墻承重，預(yù)制板或鋼筋混凝土澆注樓板及屋頂。震區(qū)絕大多數(shù)房屋都是該類型結(jié)構(gòu)，其中又以未經(jīng)抗震設(shè)防加固的民房占多數(shù)。未設(shè)防的磚混結(jié)構(gòu)房屋普遍是修建于2000年前后的農(nóng)民自建房，基本不設(shè)構(gòu)造柱，部分房屋有地圈梁，多層結(jié)構(gòu)往往只有屋面采用現(xiàn)澆，隔層樓板基本是預(yù)制件。設(shè)防磚混結(jié)構(gòu)房屋多數(shù)是政府通過危房改造和搬遷安置工程指導(dǎo)修建的，經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì)，有圈梁、構(gòu)造柱，現(xiàn)澆屋面和樓層隔板，在本次地震中抗震性能表現(xiàn)良好。(3)框架結(jié)構(gòu)：主要由鋼筋混凝土梁柱承重，現(xiàn)澆樓板或屋蓋，抗震性能好，震區(qū)內(nèi)的框架結(jié)構(gòu)房屋主要為公用房屋。

1.2 烈度分布

本次地震現(xiàn)場工作隊(duì)的災(zāi)害調(diào)查組累計(jì)派出12組45人次，在災(zāi)區(qū)各級黨委、政府的大力支持下，會同災(zāi)區(qū)有關(guān)部門，采用抽樣調(diào)查、單項(xiàng)調(diào)查、訪問調(diào)查和現(xiàn)場核實(shí)等方法，共采集了106個(gè)抽樣點(diǎn)，取得了大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。現(xiàn)場調(diào)查的結(jié)果反映出地震波衰減較快，受震區(qū)地下介質(zhì)的影響，位于Ⅶ度區(qū)和Ⅵ度區(qū)交界處相鄰兩個(gè)調(diào)查點(diǎn)的震害指數(shù)差異明顯。參照中國地震烈度表，Ⅶ度區(qū)邊界調(diào)查點(diǎn)的A類和B類房屋震害指數(shù)基本在0.25左右，反映出房屋在該區(qū)域的震害以中等破壞為主，破壞現(xiàn)象普遍，而Ⅵ度區(qū)靠近Ⅶ度區(qū)邊界調(diào)查點(diǎn)的A類和B類房屋震害指數(shù)基本在0.02左右，反映出房屋在該區(qū)域的震害以基本完好為主，破壞現(xiàn)象不易發(fā)現(xiàn)。和川西地區(qū)同震級地震的烈度影響范圍相比較，本次地震的影響范圍稍小。依照《中國地震烈度表》(GB/T 17742-2008)、《地震現(xiàn)場工作第三部分：調(diào)查規(guī)范》(GB/T 18208.3-2011)和《地震現(xiàn)場工作第四部分：災(zāi)害直接損失評估》(GB/T 18208.4-2011)，通過計(jì)算震害指數(shù)、分析強(qiáng)震動觀測記錄等工作(李建亮等，2014)，并結(jié)合現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn)(趙晶等，2014)，最終確定了此次地震的烈度分布(見圖1)。

圖1 四川興文5.7級地震烈度圖(四川省地震局，2018)

此次地震最高烈度為Ⅶ度，等震線長軸呈近北西西走向，長軸50 km，短軸31 km，VI度區(qū)及以上總面積為1145 km2，共造成四川省宜賓市興文縣、珙縣、長寧縣三個(gè)縣受災(zāi)。Ⅶ度區(qū)面積為 70 km2，主要涉及興文縣周家鎮(zhèn)、毓秀苗族鄉(xiāng)、仙峰苗族鄉(xiāng)和珙縣底洞鎮(zhèn)4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。Ⅵ度區(qū)面積為 1 075 km2，主要涉及興文縣九絲城鎮(zhèn)、仙峰苗族鄉(xiāng)、大壩苗族鄉(xiāng)、石海鎮(zhèn)、僰王山鎮(zhèn)、毓秀苗族鄉(xiāng)、周家鎮(zhèn)、麒麟苗族鄉(xiāng)，珙縣底洞鎮(zhèn)、上羅鎮(zhèn)、珙泉鎮(zhèn)、下羅鎮(zhèn)、仁義鄉(xiāng)、玉和苗族鄉(xiāng)、石碑鄉(xiāng)、曹營鎮(zhèn)、恒豐鄉(xiāng)、孝兒鎮(zhèn)、沐灘鎮(zhèn)，長寧縣雙河鎮(zhèn)、梅硐鎮(zhèn)、富興鄉(xiāng)共22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。此外，位于VI度區(qū)之外的部分地區(qū)也受到波及，零星老舊房屋出現(xiàn)破壞受損現(xiàn)象。

2 房屋結(jié)構(gòu)震害特征

2.1 框架結(jié)構(gòu)震害特點(diǎn)

框架結(jié)構(gòu)房屋主要是震區(qū)內(nèi)的機(jī)關(guān)辦公樓、學(xué)校和衛(wèi)生院等公用建筑。地方政府抗震意識較強(qiáng)，房屋按照設(shè)防要求進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和施工，因此震害都較輕。在極震區(qū)(Ⅶ度)，個(gè)別框架結(jié)構(gòu)房屋梁柱出現(xiàn)細(xì)微裂縫(見圖2a)，填充墻有明顯開裂(見圖2b)，外墻貼磚和吊頂裝飾件局部脫落或掉落，稍加修復(fù)或不加修復(fù)均可正常使用，震害現(xiàn)象符合建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防目標(biāo)。Ⅵ度區(qū)內(nèi)的框架結(jié)構(gòu)房屋個(gè)別填充墻體出現(xiàn)細(xì)微裂縫(見圖3a)，吊頂裝飾件局部掉落(見圖3b)，大多數(shù)基本完好。

圖2 Ⅶ度區(qū)框架結(jié)構(gòu)房屋震害情況

圖3 Ⅵ度區(qū)框架結(jié)構(gòu)房屋震害情況

2.2 磚混結(jié)構(gòu)震害特點(diǎn)

震區(qū)內(nèi)的絕大多數(shù)房屋是磚混結(jié)構(gòu)，而且未經(jīng)設(shè)防加固的磚混結(jié)構(gòu)房屋占到該類型房屋的70%，在本次地震現(xiàn)場調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)防和未設(shè)防的磚混結(jié)構(gòu)房屋震害現(xiàn)象差異明顯，經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì)、規(guī)范施工建造的具有抗震加固措施的磚混結(jié)構(gòu)房屋在本次地震中表現(xiàn)良好，受損較輕；而農(nóng)村自建磚混結(jié)構(gòu)房屋(無圈梁、構(gòu)造柱)在Ⅶ度區(qū)的破壞較重。

(1)未設(shè)防磚混結(jié)構(gòu)震害特點(diǎn)。未設(shè)防的磚混結(jié)構(gòu)房屋都是農(nóng)民自建房，房屋質(zhì)量取決于工人的修筑經(jīng)驗(yàn)，各村組都有固定的“包工隊(duì)”從事該區(qū)域的房屋建造，因此該類房屋往往是一個(gè)村或一個(gè)鄉(xiāng)是一個(gè)風(fēng)格。在修筑時(shí)普遍壓縮成本，不會過多考慮房屋抗震性能，部分老舊房屋的承重墻體沒有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，因此在地震中的破壞很明顯。在Ⅶ度區(qū)，該類房屋普遍墻體開裂明顯(見圖4a)，少數(shù)老舊房屋嚴(yán)重破壞，出現(xiàn)承重墻剪切裂縫(見圖4b)、縱橫墻連接處嚴(yán)重拉裂(見圖4c)、部分坍塌(見圖4d)，需要大修，個(gè)別房屋修復(fù)困難。在Ⅵ度區(qū)情況稍好，少數(shù)房屋墻體裂縫(見圖5a)，舊裂縫加寬，多數(shù)基本完好(見圖5b)。

圖4 Ⅶ度區(qū)未設(shè)防磚混結(jié)構(gòu)房屋震害情況

圖5 Ⅵ度區(qū)未設(shè)防磚混結(jié)構(gòu)房屋震害情況

(2)設(shè)防磚混結(jié)構(gòu)震害特點(diǎn)。設(shè)防磚混結(jié)構(gòu)房屋多是政府危房改造工程和搬遷安置房，該類房屋享有一定的政府補(bǔ)貼，且政府會強(qiáng)制執(zhí)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。因此，該類房屋在地震中都達(dá)到了建筑物抗震設(shè)防目標(biāo)。在極震區(qū)(Ⅶ度)，設(shè)防的磚混結(jié)構(gòu)房屋多數(shù)墻體出現(xiàn)輕微裂縫(見圖6a)，少數(shù)墻體開裂明顯(見圖6b)。個(gè)別房屋震害偏重的原因是設(shè)計(jì)施工不規(guī)范，存在私加層高導(dǎo)致基礎(chǔ)荷載加大發(fā)生的地基形變、失穩(wěn)(見圖6c)，開窗面積過大導(dǎo)致墻體拉裂等問題(見圖6d)。在Ⅵ度區(qū)，設(shè)防的磚混結(jié)構(gòu)房屋個(gè)別墻體出現(xiàn)裂紋，大多數(shù)基本完好。

圖6 Ⅶ度區(qū)設(shè)防磚混結(jié)構(gòu)房屋震害情況

2.3 磚(土)木結(jié)構(gòu)震害特點(diǎn)

震區(qū)內(nèi)有少量的農(nóng)民自建磚(土)木結(jié)構(gòu)房屋和零星的穿斗木構(gòu)架房屋，普遍修建時(shí)間較早，除個(gè)別房屋還有人居住以外，多是用于生產(chǎn)資料儲放、圈養(yǎng)牲畜和烤煙。在Ⅶ度區(qū)，該類型房屋普遍梭瓦、掉瓦(見圖7a)，多數(shù)墻體開裂，舊裂縫加寬(見圖7b)，少數(shù)老舊房屋墻體局部垮塌(見圖7c)，個(gè)別房屋整體垮塌(見圖7d)。在Ⅵ度區(qū)磚木和土木結(jié)構(gòu)房屋少數(shù)房屋梭瓦、掉瓦，個(gè)別墻體開裂，舊裂縫加寬，極個(gè)別老舊房屋墻體局部垮塌。

圖7 Ⅶ度區(qū)磚木結(jié)構(gòu)房屋震害情況

2.4 非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件破壞

本次地震以及四川省近年發(fā)生的歷次中強(qiáng)地震中導(dǎo)致人員受傷甚至死亡的原因，多數(shù)是屋面瓦片(見圖8)、裝飾外墻面、女兒墻(見圖9)、室內(nèi)吊頂?shù)确墙Y(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞造成的，當(dāng)?shù)卣畱?yīng)重視和加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身強(qiáng)度以及與主體結(jié)構(gòu)連接的可靠性，并結(jié)合本地建筑風(fēng)格研究制訂非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)施工規(guī)范，同時(shí)在施工過程中加強(qiáng)監(jiān)管。

圖8 屋檐掉瓦

圖9 女兒墻局部垮塌

2.5 次生災(zāi)害(地質(zhì)災(zāi)害)造成的房屋破壞

本次地震震區(qū)范圍內(nèi)有槽壩、丘陵、低山、中山四類地貌，且?guī)r溶地貌特征明顯，區(qū)域內(nèi)易形成山體滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害(肖術(shù)連等，2017)。在山區(qū)，靠近山體或修建于山坡、公路旁的房屋除了因地震造成的直接破壞以外，還有個(gè)別房屋遭受次生地質(zhì)災(zāi)害破壞，被塌落的巨石砸傷、砸毀(見圖10、圖11)。

圖10 Ⅶ度區(qū)被巨石砸毀的磚木結(jié)構(gòu)

圖11 Ⅵ度區(qū)被巨石砸傷的磚混結(jié)構(gòu)

3 結(jié)論

(1)地震烈度圖不僅可以為抗震救災(zāi)工作提供依據(jù)，為地震災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失評估奠定基礎(chǔ)，為災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，還對地震破壞研究也有重要作用。本次興文5.7級地震的正式版烈度圖從派遣工作隊(duì)開展調(diào)查到發(fā)布，在保證科學(xué)性的同時(shí)，僅用時(shí)52小時(shí)，是四川省近年烈度圖正式公布最快的一次。(2)本次地震造成嚴(yán)重破壞的房屋大部分都是修建于山區(qū)的老舊農(nóng)民自建房，基本沒有設(shè)防加固措施，部分磚混結(jié)構(gòu)房屋和磚(土)木結(jié)構(gòu)房屋破壞較嚴(yán)重的主要原因是房屋建筑老舊，建筑結(jié)構(gòu)不合理，以及房屋修建的地形條件較差。震區(qū)實(shí)行的危房改造工程在此次地震中起到了很好的示范作用，經(jīng)過危房改造的民房抗震性能良好，因此，結(jié)合城鄉(xiāng)危房改造、搬遷安置等惠民工程，當(dāng)?shù)卣畱?yīng)大力推廣具有抗震設(shè)防措施，且適應(yīng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村建筑風(fēng)格的磚混、框架等建筑結(jié)構(gòu)形式，以提升農(nóng)村民居抗震能力(皇甫崗，2018)。(3)截至2018年12月31日，本次地震系四川盆地南緣有史料記載以來震級最大的一次中強(qiáng)地震。近年來，在四川東部和南部構(gòu)造環(huán)境相對穩(wěn)定的地區(qū)，中強(qiáng)地震發(fā)生的頻度、強(qiáng)度都有增強(qiáng)趨勢，在此背景下，該地區(qū)應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)重大建設(shè)工程和城鄉(xiāng)建設(shè)的抗震設(shè)防管理，嚴(yán)格按照《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306-2015)和相關(guān)法律法規(guī)的要求，全面落實(shí)新建、改建、擴(kuò)建建筑必須嚴(yán)格執(zhí)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，要在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等環(huán)節(jié)強(qiáng)化抗震設(shè)防監(jiān)督和管理。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)震后房屋的安全性鑒定，對受損房屋進(jìn)行維修與加固(皇甫崗，2018)。(4)在本次地震中，除了因地震造成的房屋直接破壞以外，還有個(gè)別房屋遭受地質(zhì)災(zāi)害破壞。雖然規(guī)模較小，但潛在的地質(zhì)災(zāi)害威脅不可忽視，因此，加強(qiáng)地震地質(zhì)災(zāi)害源的調(diào)查工作，對其危險(xiǎn)性和危害性進(jìn)行評估，也是提升本地社會防災(zāi)能力的重要舉措。