2018年云南墨江5.9級地震房屋 震害特征與烈度評定

盧永坤 周洋 代博洋 楊健強 閆瀚

摘要：介紹了2018年9月8日云南墨江5.9級地震烈度分布情況，給出了各烈度區(qū)的房屋建筑震害特征和各類結(jié)構房屋的破壞比、震害指數(shù)，并與中國地震烈度表進行了對比，探討地震烈度評定的主要依據(jù)與方法。結(jié)果表明：墨江地震災區(qū)各類結(jié)構房屋的抗震性能依次為框架結(jié)構最好，磚混結(jié)構次之，傳統(tǒng)磚木結(jié)構和土木結(jié)構較差，空心磚墻抬梁結(jié)構最差;各烈度區(qū)、調(diào)查點震害指數(shù)與烈度對應關系良好;本次地震烈度評定結(jié)果符合國家標準和云南地區(qū)地震烈度分布規(guī)律。建議現(xiàn)場調(diào)查評定地震烈度應以災區(qū)占比較高的房屋結(jié)構的震害作為主要依據(jù)，并通過計算房屋平均震害指數(shù)定量評定地震烈度。

關鍵詞：墨江5.9級地震;地震烈度;破壞比;震害指數(shù)

中圖分類號：P315.943 ??文獻標識碼：A ??文章編號：1000-0666（2019）02-0172-07

0 引言

破壞性地震發(fā)生后及時完成地震烈度評定，能夠為生命救援、應急搶險、災民轉(zhuǎn)移安置、次生災害隱患排查、恢復重建等工作提供科學依據(jù)。地震烈度是表示地面震動強弱及地震對各類工程結(jié)構影響程度的物理指標，地震烈度分布圖顯示災區(qū)遭受破壞性地震影響或破壞強弱程度的分布。破壞性地震發(fā)生后，盡快完成地震災害調(diào)查與烈度評定、提供地震烈度分布圖，可及時為抗震救災決策提供科學依據(jù)。同時生命搜索救援、緊急搶險時救援隊伍調(diào)配、救災物資調(diào)配及應急期間次生災害隱患排查等工作也會更加有的放矢，從而把有限的人力、物力投入到需求更緊迫的災區(qū)中。在恢復重建工作中，可以依據(jù)地震烈度分布圖，適時、精準地調(diào)整確定恢復重建的設防標準（周光全等，2006;盧永坤等，2014;明小娜等，2017，2018）。

2018年9月8日10時31分，云南省墨江縣（23.28°N，101.53°E）發(fā)生5.9級地震。地震造成28人受傷，災區(qū)房屋建筑、工程設施遭受不同程度破壞，直接經(jīng)濟損失為12.92億元①。本文詳細闡述了云南墨江5.9級地震烈度的分布情況，對各烈度區(qū)的房屋震害特征、平均震害指數(shù)和破壞比進行對比分析，并對烈度評定的定性和定量方法進行了討論。

1 地震烈度分布

在云南墨江5.9級地震現(xiàn)場，災評科考組共調(diào)查了災區(qū)207個居民點房屋建筑破壞情況，66件基礎設施破壞情況（地震現(xiàn)場工作第三部分：調(diào)查規(guī)范，GB/18208.3—2011）。綜合考慮地質(zhì)構造背景、余震序列分布、震源機制解等資料，評定了本次地震的烈度分布。2018年9月12日，云南省地震局發(fā)布了墨江5.9級地震烈度圖（圖1）。

從圖1可看出，墨江5.9級地震極震區(qū)烈度達Ⅷ度，宏觀震中位于墨江縣通關鎮(zhèn)的丙蚌村、牛庫村一帶，等震線呈橢圓形，長軸方向呈NW向。Ⅵ度區(qū)及以上總面積約5 180 km2，其中，Ⅷ度區(qū)總面積32 km2，涉及墨江縣通關鎮(zhèn)、雅邑鎮(zhèn)、 ?聯(lián)珠鎮(zhèn);Ⅶ度區(qū)總面積438 km2，涉及墨江縣通關鎮(zhèn)、魚塘鎮(zhèn)、雅邑鎮(zhèn)、聯(lián)珠鎮(zhèn)、龍?zhí)多l(xiāng);Ⅵ度區(qū)總面積4 710 km2，涉及墨江縣、寧洱縣、江城縣、元江縣的24個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

2 房屋震害特征

2.1 各烈度區(qū)房屋震害特征

災區(qū)房屋建筑主要有鋼筋混凝土框架結(jié)構、磚混結(jié)構、磚木結(jié)構、土木結(jié)構4種類型，農(nóng)村地區(qū)土木結(jié)構與磚木結(jié)構房屋占比達80%以上，墨江縣城磚混結(jié)構房屋占比60%以上。現(xiàn)場調(diào)查評估組在初步了解地震災區(qū)房屋建筑震害基礎上，對本次地震烈度評定的宏觀判定標準進行了統(tǒng)一，確定農(nóng)村地區(qū)以土木結(jié)構房屋震害、墨江縣城以磚混結(jié)構房屋震害作為地震烈度宏觀判定依據(jù)。

災區(qū)土木結(jié)構房屋大多以穿斗木構架承重，土坯墻圍護，為云南省常見農(nóng)村民居，抗震性能比滇東北地區(qū)墻抬梁土木結(jié)構要好。另有少量空心磚墻抬梁結(jié)構房屋，歸為磚木結(jié)構，此類房屋抗震性能較差。

2.1.1 Ⅵ度區(qū)

Ⅵ度區(qū)內(nèi)框架結(jié)構房屋個別填充墻體與框架結(jié)合部開裂，個別填充墻剪切裂縫（圖2a）;磚混結(jié)構房屋少數(shù)墻體產(chǎn)生細微裂縫，個別承重墻開裂（圖2b）;磚木結(jié)構房屋少數(shù)墻體開裂、梭掉瓦;土木結(jié)構房屋個別局部倒塌，部分墻體開裂、梭掉瓦。

2.1.2 Ⅶ度區(qū)

Ⅶ度區(qū)內(nèi)框架結(jié)構房屋少數(shù)填充墻開裂明顯，個別梁柱輕微裂縫（圖2c）;磚混結(jié)構房屋少數(shù)承重墻體開裂（圖2d）;磚木結(jié)構房屋多數(shù)墻體角部、結(jié)合處等部位開裂、梭掉瓦，個別老舊房屋局部倒塌（圖2e）;土木結(jié)構房屋多數(shù)墻體開裂、梭掉瓦，少數(shù)墻體局部倒塌（圖2f）。

（a）墨江縣福利中心框架結(jié)構房屋填充墻破壞 ?（b）墨江縣中醫(yī)院磚混結(jié)構門診樓承重墻體開裂

（c）魚塘鎮(zhèn)和平村框架結(jié)構房屋墻體貫穿裂縫 ?（d）聯(lián)珠鎮(zhèn)曼嘎村老凹組磚混結(jié)構房屋墻體開裂

（e）雅邑鎮(zhèn)托洛村磚木結(jié)構房屋墻體局部倒塌 ?（f）魚塘鎮(zhèn)梁子寨土木結(jié)構房屋墻體局部倒塌

（g）通關鎮(zhèn)九沖和平組磚木結(jié)構房屋墻體多數(shù)開裂 ?（h）通關鎮(zhèn)九沖和平組土木結(jié)構房屋倒塌

2.1.3 Ⅷ度區(qū)

Ⅷ度區(qū)內(nèi)磚混結(jié)構房屋少數(shù)墻體開裂明顯（圖2g）;磚木結(jié)構房屋普遍梭掉瓦、開天窗，多數(shù)房屋墻體開裂嚴重，少數(shù)房屋墻體局部倒塌;土木結(jié)構房屋普遍梭掉瓦、開天窗，少數(shù)房屋墻體倒塌或局部倒塌、墻體開裂或外閃（圖2h）。

2.2 平均震害指數(shù)及破壞比

平均震害指數(shù)與房屋建筑破壞比是判定烈度的量化指標，也是定量研究某烈度區(qū)或調(diào)查點房屋建筑震害的重要依據(jù)（盧永坤等，2014;代博洋等，2017;明小娜等，2018）。

2.2.1 抽樣點房屋破壞面積及平均震害指數(shù)

通過現(xiàn)場調(diào)查獲取調(diào)查點各類結(jié)構房屋不同破壞等級的建筑面積即可計算該調(diào)查點的平均震害指數(shù)。根據(jù)《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008），某一類結(jié)構的平均震害指數(shù)為各級震害的房屋占比與其相應的震害指數(shù)的乘積之和：

式中：D為某調(diào)查點（或區(qū)域）某一類房屋建筑平均震害指數(shù);di為該類房屋破壞等級為i的震害指數(shù);λi為該類結(jié)構的破壞等級為i的房屋面積（或棟數(shù)）占比（%）。

簡易房屋分為基本完好、破壞和毀壞3個破壞等級，其震害指數(shù)取值分別為0.65，0.29，0;非簡易房屋分為基本完好、輕微破壞、中等破壞、嚴重破壞和毀壞5個破壞等級，其震害指數(shù)取值分別為1.0，0.7，0.4，0.2，0（中國地震局，1998;周光全，2011）。??2.2.2 各烈度區(qū)破壞比根據(jù)表1～4中房屋破壞數(shù)據(jù)可以計算各烈度區(qū)不同結(jié)構房屋破壞比及震害指數(shù)，列于表5，6。

《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）給出了地震烈度與房屋震害指數(shù)的對應關系（表7）。表7中，A類建筑為木構架和土、石、磚墻建造的舊式房屋;B類建筑為未經(jīng)抗震設防的單層或多層磚砌體房屋;C類為按照Ⅶ度抗震設防的單層或多層磚砌體房屋。結(jié)合本次地震現(xiàn)場調(diào)查來看，土木結(jié)構與磚木結(jié)構房屋為A類建筑，部分磚混結(jié)構房屋為B類建筑，所有框架結(jié)構與部分磚混?結(jié)構房屋為C類建筑。表5中各烈度區(qū)土木結(jié)構與磚木結(jié)構房屋震害指數(shù)與《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）給出的震害指數(shù)（表7）對應較好;表6中Ⅷ，Ⅶ度區(qū)磚混結(jié)構房屋震害指數(shù)與表7對應較差，Ⅵ度區(qū)對應較好，主要是因為框架結(jié)構、磚混結(jié)構房屋在農(nóng)村地區(qū)分布數(shù)量較少，且抗震性能良好破壞較輕。這也恰好說明在建筑結(jié)構占比迥異的農(nóng)村地區(qū)和城市地區(qū)開展烈度評定，應以該區(qū)域面積占比最多的結(jié)構類型的震害作為評定烈度的主要依據(jù)。

3 討論與建議

《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）給出了評定地震烈度時的4類依據(jù)，即人的感覺、房屋震害、地質(zhì)災害等其它震害現(xiàn)象及強震動記錄，Ⅴ～Ⅸ度時，以房屋震害作為評定烈度的主要依據(jù)是目前被普遍接受的一種觀點。但同一個調(diào)查點，用不同結(jié)構類型房屋建筑進行震害評定得出的地震烈度不一定相同。有種觀點認為Ⅷ度及以上高烈度區(qū)應該以磚混結(jié)構、框架結(jié)構等現(xiàn)代建筑的震害作為首要依據(jù)，甚至認為地震烈度達Ⅷ度時必須有磚混、框架結(jié)構的結(jié)構性破壞作為證據(jù)。結(jié)合云南多次地震現(xiàn)場烈度調(diào)查評定工作，筆者認為：

（1）在評定烈度時應以災區(qū)占比較高的房屋結(jié)構類型的震害作為主要依據(jù)，即便高烈度區(qū)也應如此。如云南多數(shù)農(nóng)村地區(qū)房屋仍以土木結(jié)構、磚木結(jié)構房屋為主，多數(shù)村落僅有幾棟磚混結(jié)構和框架結(jié)構房屋，甚至沒有此類結(jié)構，此時應以土木結(jié)構、磚木結(jié)構房屋震害作為評定此地地震烈度的主要依據(jù)，才更能反映該調(diào)查點平均意義上的破壞程度，也能較好地解決同一調(diào)查點幾種房屋結(jié)構類型平均震害指數(shù)與對應烈度值不匹配的問題。

（2）在評定地震烈度時應以平均震害程度（指數(shù)）作為主要依據(jù)。1978年版的《中國地震烈度表》開始引入震害指數(shù)這一概念，除了為地震學與工程學建立了紐帶外，也為科研人員提供了定量評定地震烈度的方法，同時也解決了地震烈度評定時平均震害程度與極端震害程度的取舍問題。平均震害指數(shù)即代表了調(diào)查點的平均震害程度，而前述Ⅷ度時磚混結(jié)構、框架結(jié)構的結(jié)構性破壞則代表了調(diào)查點的極端震害程度。如表3，4所示，Ⅷ度調(diào)查點土木結(jié)構、磚木結(jié)構房屋倒塌、毀壞并不多，但多數(shù)墻體開裂、局部倒塌、梭掉瓦，其震害指數(shù)反映該調(diào)查點已經(jīng)達Ⅷ度破壞;表5中，縣城二組調(diào)查顯示，有一定量的毀壞、嚴重破壞磚混結(jié)構房屋，但并不能因此判定縣城地震烈度達Ⅷ度。

（3）對比魯?shù)?.5級地震各類房屋結(jié)構破壞比與震害指數(shù)（盧永坤等，2014），Ⅵ度～Ⅷ度時，框架結(jié)構分別是0.02，0.09，0.15，磚混結(jié)構分別是0.05，0.16，0.37，磚木結(jié)構分別是0.07，0.26，0.54，可以看出墨江地震各烈度區(qū)對應的房屋破壞顯著輕于魯?shù)榈卣馂膮^(qū)，側(cè)面印證了云南省滇南—滇西南房屋建筑抗震性能普遍強于滇東北地區(qū)。從現(xiàn)場調(diào)查掌握的房屋建筑震害情況來看，本次地震災區(qū)框架結(jié)構房屋抗震性能最好，磚混結(jié)構房屋次之，傳統(tǒng)磚木結(jié)構與土木結(jié)構房屋抗震性能相對較差，而空心磚墻抬梁結(jié)構房屋最差。

（4）地震災區(qū)的最高烈度與長軸展布方向是地震烈度圈定時需要確定的首要因素。烈度圈定主要依據(jù)現(xiàn)場調(diào)查獲取的房屋建筑震害資料，同時參考工程結(jié)構震害、地震地質(zhì)背景、強震動記錄、余震展布、震源機制解等資料確定的。本次地震最高烈度主要依據(jù)房屋破壞情況判定，長軸NW走向與災區(qū)震害分布、地震地質(zhì)背景、余震展布方向、強震震源機制解等科技支撐成果顯示了較好的一致性。各烈度區(qū)、調(diào)查點震害指數(shù)與烈度的對應關系良好，說明2018年云南墨江5.9級地震烈度圈定嚴謹、依據(jù)充分，符合國家標準《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）。

（5）按云南地區(qū)地震烈度分布的一般規(guī)律（周光全等，2006;國家地震局，國家統(tǒng)計局，1996;中國地震局監(jiān)測預報司，2001;毛玉平，韓新民，2003;喬森等，2000;蘇有錦等，2001;周光全等，2011），M5.8～6.2地震極震區(qū)烈度可達Ⅷ度，Ⅵ度區(qū)以上面積為900～5 500 km2，本次地震災區(qū)面積略大，可能與該區(qū)域地形地貌對災害的放大作用有關。

綜上所述，房屋震害程度是一種定性評定烈度的方法，不能過于依賴現(xiàn)場調(diào)查人員的經(jīng)驗，建議評定地震烈度時，應以災區(qū)占比較高的房屋結(jié)構類型的震害作為主要依據(jù)，并建議通過計算平均震害指數(shù)定量評定地震烈度。

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