墨江M5.9地震農(nóng)危改房屋震害調(diào)查與分析

戴必輝，陶忠，葉燎原，高永林，皇甫雙娥

摘? ?要：墨江M5.9地震極震區(qū)烈度達(dá)到Ⅷ度. 地震也是對該地區(qū)近年來農(nóng)村危房改造成效的一次集中檢驗. 為驗證農(nóng)危改工作實施成效，總結(jié)農(nóng)房加固改造震害經(jīng)驗，首先，根據(jù)該區(qū)域強(qiáng)震動觀測記錄，從地面峰值加速度衰減規(guī)律和地震波頻譜特性方面對地震動特性進(jìn)行分析;然后，在震害調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合災(zāi)區(qū)建筑結(jié)構(gòu)特點對Ⅶ度區(qū)、Ⅷ度區(qū)農(nóng)房震害特征進(jìn)行闡述，對農(nóng)危改房屋在地震中的表現(xiàn)進(jìn)行對比分析并總結(jié)震害經(jīng)驗;最后，結(jié)合本次震害調(diào)查從加強(qiáng)地震觀測、加大力度推進(jìn)農(nóng)村危房改造、推廣新技術(shù)新材料運(yùn)用和重視震害調(diào)查等方面，對提高農(nóng)房抗震防災(zāi)能力提出建議.

關(guān)鍵詞：墨江M5.9地震;震害分析;農(nóng)房;抗震加固

中圖分類號：P316;TU366 ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Investigation and Analysis of Seismic Damage to the Renovated

Rural Dilapidated Residences in Mojiang M5.9 Earthquake

DAI Bihui1，2，TAO Zhong1，3？覮，YE Liaoyuan4，GAO Yonglin1，HUANGFU Shuange1

（1. Faculty of Civil Engineering and Mechanics，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650500，China;

2. Faculty of Civil Engineering，Southwest Forestry University，Kunming 650224，China;

3. Earthquake Engineering Researching Center of Yunnan，Kunming 650500，China;

4. Yunnan Normal University，Kunming 650500，China）

Abstract：The seismic intensity of the meizoseismal area reached Ⅷ degrees in Mojiang M5.9 earthquake in Yunnan province，which was an intensive inspection to the results of renovation of the dilapidated rural residences. In order to verify the effectiveness of the renovation of dilapidated rural houses and summarize the seismic damage experience of the fortified farmhouses，the following work is done in this paper. Firstly，the ground motion characteristics are analyzed from the attenuation law of ground peak acceleration and the spectrum characteristics of seismic waves according to the observation records of strong vibration in this region. And then，on the basis of seismic damage investigation，combined with the characteristics of the architecture and structure，the characteristics of the seismic damage of rural houses in the areas with earthquake intensities of Ⅶ and Ⅷ degrees were elaborated，the performance of the reinforced dilapidated rural houses in the earthquake was compared and analyzed，and the experience of seismic damage was summarized. Finally，combined with the investigations of seismic disasters，some suggestions are put forward to improve the earthquake resistance of rural houses from the aspects of strengthening earthquake observation，increasing efforts to promote the renovation of rural dilapidated houses，promoting the use of new technologies and new materials，and attaching importance to seismic damage surveys.

Key words：Mojiang M5.9 earthquake;seismic hazard analysis;rural houses;seismic reinforcement requirements

我國地震災(zāi)害頻發(fā)，地震區(qū)域分布廣闊，GB 18306—2015《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（以下簡稱“第五代區(qū)劃圖”）施行后，地震動峰值加速度小于0.05g（即Ⅵ度）的分區(qū)不再出現(xiàn)，設(shè)防烈度Ⅶ度及以上的地區(qū)占國土面積達(dá)58%[1]，其中超過80%的5級以上地震發(fā)生在農(nóng)村地區(qū). 由于長期以來農(nóng)房建設(shè)并未完全納入我國的建筑抗震管理體系，缺乏統(tǒng)一科學(xué)的規(guī)劃、設(shè)計、建造和監(jiān)管[2]，導(dǎo)致現(xiàn)役農(nóng)房抗震能力普遍較低，這種現(xiàn)象在欠發(fā)達(dá)的西部地區(qū)尤為突出，長期居住使原本抗震性能不佳的農(nóng)房在環(huán)境因素和人為因素的侵蝕及破壞下變成危房，對居民安全造成巨大威脅. 當(dāng)大地震來臨時，往往會對這類房屋造成災(zāi)難性的破壞，甚至小震發(fā)生時在近震區(qū)造成“小震大災(zāi)”的現(xiàn)象也屢見不鮮[3].

云南省位于印度洋板塊與歐亞板塊碰撞帶的東側(cè)，以小江斷裂帶為代表的227條活動斷裂帶星羅棋布，第五代區(qū)劃圖施行后，地震基本烈度Ⅶ度及以上地區(qū)占全省總面積90%以上，Ⅷ度及以上地區(qū)占比接近一半，是我國破壞性地震較多、震災(zāi)頻繁的地區(qū)之一.云南省處于橫斷山脈南段，高山河谷縱橫其間，山地面積占全省總面積90%以上. 歷次震害調(diào)查表明，山區(qū)地形存在地震動放大效應(yīng)，加劇房屋震害[4-5]. 云南省農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)落后，自建農(nóng)房抗震防災(zāi)能力薄弱，是我國農(nóng)村危房最多的省份之一，也是地震成災(zāi)次數(shù)最多的省份[6].

村鎮(zhèn)建筑的抗震水平是一個國家整體抗震能力的重要組成部分，隨著社會和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)對房屋的抗震安全需求不斷提高，對經(jīng)安全性鑒定為C級危房（局部危房）或D級危房（整體危房）的既有農(nóng)村住房進(jìn)行加固、維修、拆除、置換或重建，是我國從抗震大國向抗震強(qiáng)國過渡的必然選擇.

目前已有諸多學(xué)者圍繞如何提高農(nóng)房抗震防災(zāi)能力開展研究，在農(nóng)房加固改造方面獲得了經(jīng)驗和成果. 阿肯江·托呼提等[7]針對新疆農(nóng)村地區(qū)房屋提出木柱梁-土坯組合墻結(jié)構(gòu)體系;王毅紅等[8]通過試驗研究了在役生土結(jié)構(gòu)房屋抗震加固改造的技術(shù)措施;尚守平等[9]針對農(nóng)村民居既有建筑與新建建筑分別提出了HPFL加固技術(shù)和鋼筋-瀝青復(fù)合層隔震技術(shù);周鐵剛等[10-11]針對土坯承重民居和木構(gòu)架承重-空斗墻圍護(hù)民居提出對應(yīng)加固措施，通過縮尺振動臺試驗得出總體上可以滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)和結(jié)論. 這些農(nóng)房抗震加固改造措施雖然得到了理論和試驗的驗證，但在實際地震中的表現(xiàn)卻鮮有報道. 墨江5.9級地震雖然給人民財產(chǎn)造成了重大損失，但未造成人員死亡，這在云南省歷史上同級別地震中較為少見，極大程度上得益于近年大力實施的農(nóng)村危房改造工作. 為進(jìn)一步驗證農(nóng)危改房屋的抗震加固效果，研究地震中各種結(jié)構(gòu)形式房屋的震害特征，本文根據(jù)記錄的強(qiáng)震動觀測資料，對地震動峰值加速度衰減規(guī)律及部分臺站地震波進(jìn)行地震動特征分析，在現(xiàn)場震害調(diào)查的基礎(chǔ)上結(jié)合云南省農(nóng)村危房改造的實施情況總結(jié)震害經(jīng)驗，同時給出相關(guān)建議.

1? ?地震動特性分析

2018年9月8日10時31分29秒，云南墨江縣境內(nèi)發(fā)生5.9級地震，震中位于通關(guān)鎮(zhèn)丙蚌村，震源深度為11 km，發(fā)震構(gòu)造為阿墨江斷裂帶西支[12]. 此次地震是墨江歷史上震級最高的一次地震，也是云南省近四年來震級最高的地震，更是2018年中國大陸震級最高的地震.地震造成墨江縣15個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），168個村（社區(qū)）不同程度受災(zāi)，其中：通關(guān)、魚塘、聯(lián)珠、雅邑、龍?zhí)?個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），33個村嚴(yán)重受災(zāi)，受災(zāi)人數(shù)達(dá)10.48萬人，受傷28人;因災(zāi)受損民房10 989戶（因災(zāi)倒塌民房673戶2 020間，嚴(yán)重?fù)p壞民房4 423戶13 269間，一般損壞民房5 893戶17 680間），交通、水利、市政、電力、通訊、教育、衛(wèi)生等基礎(chǔ)設(shè)施損毀嚴(yán)重. 云南省地震局公布的墨江5.9級地震烈度圖[13]顯示，此次地震極震區(qū)烈度達(dá)Ⅷ度，主要涉及普洱市墨江縣通關(guān)鎮(zhèn)、雅邑鎮(zhèn)、聯(lián)珠鎮(zhèn)，面積約32 km2，等震線呈橢圓形，長軸方向呈NW向，Ⅶ度區(qū)總面積為438 km2，Ⅵ度區(qū)及以上總面積約5 180 km2.

此次震害調(diào)查主要針對震災(zāi)較嚴(yán)重的Ⅶ度區(qū)和Ⅷ度區(qū)的農(nóng)房，重點對農(nóng)危改中加固和新建農(nóng)房在地震中的抗震表現(xiàn)進(jìn)行評估. 本文共收集到云南省地震監(jiān)測中心采集的震中周邊37個臺站3個方向的地面加速度峰值和距離震中最近的3個臺站的強(qiáng)震波形數(shù)據(jù)，用于此次地震動特性分析. 圖1為地震震中及臺站分布示意圖. 圖2為調(diào)查點位置示意圖.

表1列出了臺站及其地震動觀測信息，臺站震中距為50 ～100 km，除國慶、景谷兩個臺站場地類型為基巖外，其余臺站場地類型均為土層.

1.1? ?加速度峰值衰減特性分析

地震動衰減關(guān)系是地震危險性分析和工程抗震設(shè)防輸入的重要依據(jù). 由于區(qū)域地震構(gòu)造活動特征不同，各地區(qū)地震動衰減特征差異明顯，利用特定區(qū)域的強(qiáng)震動觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到的衰減規(guī)律，才能真實反映該地區(qū)的地震動衰減特性. 對比表1的觀測數(shù)據(jù)，距震中較近的勐先、磨黑和寧洱得到的地面加速度值較大，水平向PGA（取EW和NS兩個方向中的較大值）最大值為39.2 gal，豎向PGA最大值為15.2 gal，并隨震中距的增加成一定規(guī)律衰減. 為了分析此次地震的水平向加速度衰減特性，本文選取了4組包含該區(qū)域的PGA衰減關(guān)系研究成果與實際觀測記錄進(jìn)行對比，分別為汪素云等[14]的中國西部地區(qū)（WSY2000模型）、崔建文等[15]的云南Ⅱ區(qū)（CJW2006模型）、劉本玉等[16]的云南地區(qū)（LBY2012模型）和俞言祥等[17]的第五代區(qū)劃圖青藏區(qū)（YYX2013模型）. 從圖3給出的各模型預(yù)測值曲線與地震加速度記錄數(shù)據(jù)可以看出，地震動記錄數(shù)據(jù)為震中距50 ～300 km內(nèi)，CJW2006模型對此次地震動PGA衰減規(guī)律具有較好的適應(yīng)性，其余模型在震中距100 km內(nèi)預(yù)測值均高于觀測值，其中LBY2012模型偏離最大. 分析原因主要是CJW2006模型統(tǒng)計資料區(qū)域針對性強(qiáng)，更適合這一地區(qū)地震動衰減的預(yù)測.

雖然缺乏近震區(qū)觀測數(shù)據(jù)，但從預(yù)測值看，除YYX2013模型偏高外，其余模型極震區(qū)內(nèi)PGA值為200 ～300 gal，由于近斷層地震動具有明顯的長周期速度和位移脈沖，對砌體、土坯和生土等脆性結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的破壞性，導(dǎo)致震中大量土木、磚木結(jié)構(gòu)農(nóng)房破壞、倒塌，極震區(qū)烈度達(dá)到Ⅷ度. 值得注意的是，國慶和景谷臺站PGA值明顯小于同等震中距臺站PGA值，例如國慶與江城縣城相距不到5 km，水平向PGA值相差3倍，說明場地條件對地震動的放大效應(yīng)顯著，農(nóng)村危房改造中拆除重建的房屋應(yīng)考慮選址的影響.

1.2? ?頻譜特性分析

為進(jìn)一步掌握此次地震的地震動特性，對勐先、磨黑和寧洱臺站記錄到的強(qiáng)震波形數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜特性分析. 圖4、圖5分別給出了3個臺站東西、南北和豎直方向的加速度時程及其頻譜分析結(jié)果.

由圖4可知，由于震中距和場地類型較為接近，勐先和磨黑臺站的PGA相差不大，寧洱臺站的PGA略小，水平方向地震動水平高于豎直方向. 通過計算地震動參數(shù)發(fā)現(xiàn)，地震波的Arias強(qiáng)度與PGA值正相關(guān)，地震動相對持時（t5～t95）在10 ～18 s之間，并隨震中距增加有逐漸增大的趨勢，豎直方向持時總體高于水平方向.

由圖5可以看出，3個臺站主頻成分在2 Hz左右，由于水平地面峰值加速度不大，對該地區(qū)以土木、磚木、生土和砌體結(jié)構(gòu)為主的剛度大、高度小的農(nóng)房建筑未造成破壞.

2? ?典型震害對比分析

2.1? ?墨江縣農(nóng)房建筑結(jié)構(gòu)概述

墨江縣位于云貴高原西南邊緣，地處阿墨江斷裂帶，同時受哀牢山斷裂帶、紅河斷裂帶和把邊江斷裂帶的影響，地震頻發(fā)，境內(nèi)山谷縱橫，山區(qū)面積占墨江縣總面積的99.98%. 墨江縣內(nèi)有25個民族，受經(jīng)濟(jì)條件限制，廣大農(nóng)戶在自建房屋時首先考慮的是采用價廉量廣的土坯、木材、石材、磚瓦等當(dāng)?shù)亟ú? 經(jīng)濟(jì)條件稍好的農(nóng)戶采用磚混結(jié)構(gòu).以農(nóng)村工匠為主體的施工隊伍決定了建筑結(jié)構(gòu)形式只能是施工簡單的土木、磚木、生土等. 為了便于進(jìn)行震害分析，將災(zāi)區(qū)建筑分為木結(jié)構(gòu)（土木）、生土結(jié)構(gòu)（土掌房）、磚木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)和簡易房等形式，簡易房一般作為附屬建筑為滿足日常儲存、飼養(yǎng)等功能，結(jié)構(gòu)形式隨意，建筑多以土木、磚木結(jié)構(gòu)為主. 墨江縣村鎮(zhèn)房屋構(gòu)成占比如圖6所示，其中農(nóng)村地區(qū)土木結(jié)構(gòu)與磚木結(jié)構(gòu)房屋占比達(dá)80%以上[13].

木結(jié)構(gòu)以木梁、木柱等作為主要承重構(gòu)件，采用土坯、生土作為圍護(hù)和分隔墻體，按照木構(gòu)架組成又分為穿斗木構(gòu)式、木柱木屋架和木柱木梁. 穿斗式房屋一般為兩層獨(dú)棟建筑，層高2 ～ 3 m，每棟3 ～ 5間，作為正房或廂房使用，柱腳浮擺平擱于礎(chǔ)石之上，橫向用梁和梁下穿枋把柱串聯(lián)成單榀構(gòu)架，縱向依靠斗枋和擱于柱頂?shù)臋_條相連，梁柱間、枋柱間采用榫卯連接，檁條上釘椽子，椽上鋪設(shè)小青瓦形成人字形瓦屋面，建造時一般先立架后成墻，由于建造簡單、取材方便，是這一區(qū)域分布最廣、數(shù)量最多的一種結(jié)構(gòu)形式. 這類房屋建造年代跨度較大，服役時間長，現(xiàn)役農(nóng)房中建于二十世紀(jì)七八十年代居多. 穿斗木構(gòu)架柱上承檁，屋面荷載和樓面荷載分別通過椽檁和梁枋由木柱直接傳至地面，可以充分利用木材順紋抗壓強(qiáng)度. 水平地震作用下木構(gòu)架產(chǎn)生側(cè)向變形，梁柱構(gòu)件在榫卯節(jié)點處的嵌壓和摩擦效應(yīng)支配節(jié)點的半剛性特性，提供轉(zhuǎn)動剛度并消耗部分地震能量，使木構(gòu)架具有良好的抗震性能，震后“墻倒架不塌”就是證明. 同時，木材作為一種有機(jī)材料在溫濕度變化和長期荷載下容易開裂、變形甚至糟朽，木構(gòu)架抗側(cè)能力隨之下降，在上部荷載和較強(qiáng)的水平地震作用下房屋可能“架倒墻塌”. 該類房屋主要加固其木構(gòu)架承重結(jié)構(gòu)體系，例如加固木柱柱腳，更換、剔補(bǔ)或墩接加固木柱，采用小斜撐、三角木、鐵扒釘、扁鋼、角鋼等加固梁柱榫卯節(jié)點，使穿斗式木構(gòu)架從松散可變體系變?yōu)楹哪軠p震的幾何不變體系，同時在縱向柱架增設(shè)剪刀撐，樓屋面增設(shè)水平支撐，修復(fù)加固圍護(hù)墻體，增強(qiáng)墻體、檁條與木構(gòu)架的連接，提高房屋整體抗震性能，減輕震害. 值得注意的是，近年來在傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)梁柱榫卯連接抗震加固研究中使用了許多新材料，例如軟鋼、纖維增強(qiáng)材料（碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維等）、橡膠阻尼器[18]等，試驗表明具有較好的加固效果.

另一類歷史更為久遠(yuǎn)的民居是哈尼族土掌房，這種房屋一般層高較低，多為二層，依山而建，層層疊疊，錯落有致. 屋頂用圓木按間隔300 ～ 500 mm一根分檔，上鋪竹笆或木棍，再墊草或樹葉，最上層填150 mm左右的泥土夯實，可作為曬場或日常活動場地. 土掌房冬暖夏涼，耐久性較好，利于防火，但不利于通風(fēng)采光. 哈尼土掌房是一種獨(dú)具民族特色的密梁平頂式結(jié)構(gòu)，由木柱和木梁形成內(nèi)部框架，與土坯或夯土外墻一起承擔(dān)豎向荷載，屬于土木混合承重體系. 抗震情況下，地震剪力同樣由木框架和土體墻共同承擔(dān)，因為樓層低、屋頂重、墻體厚且開洞少，哈尼土掌房具有較好的抗震能力. 隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，新建農(nóng)房基本不會采用此類，一戶居民土掌房和新式農(nóng)房混用的現(xiàn)象也很常見. 這種混用形式既能增加居住和儲物的使用空間，又能兼顧老一輩居民火塘取暖，供祖祭祀等需求，同時也使哈尼族土掌房得到保留.

磚木結(jié)構(gòu)在新建農(nóng)房中被廣泛采用，可分為磚墻承重、木構(gòu)架承重磚墻圍護(hù)、木構(gòu)架與磚墻混合承重三種結(jié)構(gòu)類型. 墨江地區(qū)的磚木結(jié)構(gòu)房屋建造時多是先砌墻后搭架，墻體材料以空心磚為主，采用硬山擱檁式木屋蓋，一般為單層，層高3 ～ 5 m，屋面荷載通過檁條由磚墻傳至地面，屬于磚墻承重結(jié)構(gòu)體系. 砌體墻的抗剪能力普遍高于土坯墻和生土墻，但砌筑砂漿強(qiáng)度低、墻體高厚比過大、縱橫墻連接不牢、屋蓋與墻體連接缺乏錨固、不設(shè)壁柱和圈梁等問題在這類房屋中普遍存在，水平地震作用下常出現(xiàn)墻體灰縫開裂、外墻拉脫外閃、山墻外閃致屋架坍塌等震害. 對此，該類房屋主要加固其磚墻承重體系，例如增設(shè)砌體抗震墻或混凝土扶壁柱，拆除重砌強(qiáng)度過低的墻體，灌漿修補(bǔ)已開裂的墻體，采用水泥砂漿面層、鋼絲網(wǎng)或鐵絲網(wǎng)砂漿面層加固墻體的一側(cè)或兩側(cè)，提高墻體的強(qiáng)度、承載能力和抗變形性能. 同時采用鋼拉桿、外加柱或外加固梁等措施增強(qiáng)縱橫墻連接，增設(shè)托梁或扶壁柱以滿足木樓屋蓋構(gòu)件墻上支承長度，增設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土外墻圈梁和鋼拉桿內(nèi)墻圈梁，增設(shè)木屋蓋縱向水平系桿、豎向剪刀撐和水平支承，提高房屋整體抗震性能. 近年來，諸如碳纖維布加固、高強(qiáng)鋼絞線-聚合物砂漿加固、高延性混凝土加固[19]、簡易隔震等新技術(shù)在砌體結(jié)構(gòu)加固研究中取得了一些進(jìn)展，部分已用于村鎮(zhèn)磚木結(jié)構(gòu)房屋的抗震加固中.

框架結(jié)構(gòu)由于造價高，施工難度大，只有縣城和鄉(xiāng)鎮(zhèn)少數(shù)公共建筑采用. 磚混結(jié)構(gòu)是我國村鎮(zhèn)建筑中最常見的結(jié)構(gòu)形式，但在經(jīng)濟(jì)條件更為落后的墨江農(nóng)村地區(qū)，只有經(jīng)濟(jì)寬裕的家庭自建磚混房，大多都是近幾年才建造的. 此外，農(nóng)危改工作中易地重建和震后恢復(fù)重建的民居多采用磚混結(jié)構(gòu).

2.2? ?典型震害現(xiàn)象

此次地震極震區(qū)烈度達(dá)到Ⅷ度，超過了當(dāng)?shù)亟ㄖ锟拐鹪O(shè)防烈度（Ⅶ度，0.10g），按云南省及墨江縣農(nóng)危改技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實施了修繕加固的農(nóng)房，達(dá)到了“中震可修，大震不倒”的設(shè)防目標(biāo). 地震破壞主要集中在Ⅶ度區(qū)、Ⅷ度區(qū)未經(jīng)加固的農(nóng)房，其中Ⅷ度區(qū)土木、磚木結(jié)構(gòu)農(nóng)房震害最為嚴(yán)重. 為了與農(nóng)危改房進(jìn)行震害對比，主要對Ⅷ度區(qū)、Ⅶ度區(qū)土木和磚木結(jié)構(gòu)農(nóng)房震害調(diào)查資料進(jìn)行整理和分析，總結(jié)各自震害特點并分析震害原因.

土木結(jié)構(gòu)是極震區(qū)采用最多的結(jié)構(gòu)形式，因此震害最為嚴(yán)重，受使用年限、用材、設(shè)計水平和施工質(zhì)量的綜合影響，同一區(qū)域的震害現(xiàn)象會有差異. 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，Ⅷ度區(qū)土木結(jié)構(gòu)房屋普遍梭掉瓦，墻體開裂，個別架倒墻塌，如圖7（a）所示. 部分墻體外閃或局部坍塌，如圖7（b）所示. Ⅶ度區(qū)震害以中等破壞和輕微破壞為主，表現(xiàn)為墻體局部坍塌、梭掉瓦和墻體開裂，如圖7（c）（d）所示，大部分房屋基本完好.

磚木結(jié)構(gòu)和生土結(jié)構(gòu)主要分布在Ⅶ度區(qū)，震害相對較輕. 未經(jīng)加固的磚木結(jié)構(gòu)房屋普遍墻體開裂，梭掉瓦，如圖8所示. 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，承重墻體破壞主要是由于墻厚小，砂漿強(qiáng)度低，地震時墻體抗剪承載力不夠，或是層高和開間過大、墻體開洞導(dǎo)致側(cè)向剛度不足.

哈尼土掌房在此次地震中表現(xiàn)出較好的抗震性能，Ⅶ度區(qū)少數(shù)墻體開裂，大部分房屋基本完好，如圖9所示.

相比于以上結(jié)構(gòu)形式的民居，磚混結(jié)構(gòu)房屋大多數(shù)是脫貧工作中拆除重建的民居或政府出資建設(shè)的公共用房，經(jīng)過正規(guī)選址和設(shè)計，按圖施工，因此具有較好的抗震性能. 如圖10所示，丙蚌村（Ⅷ度區(qū)）拆除重建的二層磚混結(jié)構(gòu)房屋基本完好.

2.3? ?農(nóng)危改房屋震害對比分析

2009～2018年，墨江縣結(jié)合脫貧攻堅和抗震安居工程對37 018戶C、D級危房實施改造，其中拆除重建20 629戶，修繕加固16 389戶，各占總數(shù)的55.7%和44.3%. 地震發(fā)生后，應(yīng)急排查評估專家組對災(zāi)區(qū)68戶農(nóng)房（農(nóng)危改40戶，未改造28戶）進(jìn)行抽查，結(jié)果顯示：實施農(nóng)村危房改造工程的民房震損較輕，砌體承重墻、樓屋蓋完好，評估結(jié)論絕大多數(shù)為A類，極少數(shù)為B類，未實施農(nóng)危房改造的震損嚴(yán)重，評估結(jié)論為C類，表明已改造房屋能經(jīng)受地震的考驗. 表2對未改造房屋與農(nóng)危改房屋震害進(jìn)行了對比.

房屋倒塌和破壞是地震造成人員傷亡的主要原因，此次地震未造成人員死亡，受傷人數(shù)較少，這在云南歷年同級別地震中較為少見. 針對地震災(zāi)區(qū)分布最廣、數(shù)量最多的土木結(jié)構(gòu)農(nóng)房，本文將此次地震與其他三次地震在Ⅷ度區(qū)震害的統(tǒng)計情況和震害指數(shù)進(jìn)行對比，如圖11所示.

為了統(tǒng)一，土木結(jié)構(gòu)農(nóng)房不同破壞等級的震害指數(shù)按簡易房屋毀壞、破壞和基本完好分別取0.65、0.29和0，其中2007年寧洱6.4級地震[20]距離最近，2011年盈江5.8級地震[21]震級相當(dāng)，2014年魯?shù)?.5級地震[22]傷亡最大. 由圖11可以看出，墨江地震中土木結(jié)構(gòu)農(nóng)房毀壞的比例較低，震害指數(shù)最小，說明房屋破壞明顯輕于其余地震，抗震加固效果顯著.

對既有農(nóng)房進(jìn)行抗震加固主要針對大部分C級和少量D級危房，結(jié)構(gòu)形式以土木結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)為主，此次地震中這兩類房屋的抗震加固效果也最為明顯. 墨江地區(qū)的土木結(jié)構(gòu)房屋主要以穿斗式木構(gòu)架為主要受力構(gòu)件，土坯或夯土墻為圍護(hù)結(jié)構(gòu). 浮擺柱腳的減隔震以及梁柱榫卯節(jié)點的耗能減震使穿斗式木構(gòu)架具有良好的整體變形能力和抗倒塌能力[23]，但年久失修的房屋在自然侵蝕和人為破壞下，梁柱榫卯節(jié)點強(qiáng)度和剛度下降，榫頭脫離卯口，木構(gòu)架變松散，抗震能力降低，水平地震作用下木構(gòu)架變形，梭掉瓦和墻體開裂現(xiàn)象普遍存在，強(qiáng)震下易造成房屋局部甚至整體坍塌. 同時還存在木構(gòu)架與墻體剛度差異大而變形不協(xié)調(diào)的問題，當(dāng)墻體與木構(gòu)架缺乏足夠拉結(jié)時易發(fā)生相互碰撞，加劇墻體開裂破壞. 加固后一方面通過補(bǔ)強(qiáng)木構(gòu)件和木節(jié)點使穿斗式木構(gòu)架從松散可變體系變?yōu)楹哪軠p震的幾何不變體系，抗側(cè)能力提高;另一方面通過增設(shè)有效支撐、修復(fù)墻體、增強(qiáng)構(gòu)件連接提高房屋整體抗震性能，減少地震破壞. 磚木結(jié)構(gòu)的砌體墻既要承擔(dān)所有上部荷載，又要作為抗震墻抵抗水平地震作用，部分房屋砌體墻塊材使用不當(dāng)、墻厚度薄、砂漿強(qiáng)度低，導(dǎo)致墻體抗剪承載力不夠，或是層高開間過大、墻體開洞導(dǎo)致側(cè)向剛度不足，地震時墻體開裂非常普遍. 當(dāng)墻體平面布局不合理，未設(shè)置圈梁，屋蓋體系不完整，縱橫墻連接或樓屋蓋與墻體連接不牢時極易造成坍塌. 加固后一方面通過增設(shè)、拆除重砌、修補(bǔ)或加固砌體墻，提高抗震墻的強(qiáng)度、承載能力和抗變形性能，減少墻體開裂破壞和變形;另一方面通過增設(shè)圈梁、托梁、扶壁柱和各類支撐件，增強(qiáng)構(gòu)件連接，加固易倒塌部位，完善房屋抗側(cè)力體系，提高房屋整體抗震性能，減輕震害.

震害調(diào)查表明，按云南省及墨江縣農(nóng)危改技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)修繕加固的農(nóng)房，在Ⅶ度區(qū)能做到基本完好，在Ⅷ度區(qū)能做到局部可修或不倒塌;拆除重建的農(nóng)房在Ⅷ度區(qū)能做到完好或基本完好;未加固農(nóng)房在Ⅶ度區(qū)表現(xiàn)為中等破壞，在Ⅷ度區(qū)表現(xiàn)為嚴(yán)重破壞或倒塌. 實踐證明，農(nóng)村危房改造不僅是民心工程，更是群眾生命財產(chǎn)的守護(hù)工程，是群眾的“保命房”.

3? ?結(jié)論與建議

在掌握墨江5.9級地震地震動特征的基礎(chǔ)上，對農(nóng)房震害進(jìn)行了調(diào)查，重點分析農(nóng)村危房改造對提高農(nóng)房抗震防災(zāi)能力的實際效果，得出以下結(jié)論和建議：

1）加強(qiáng)地震動觀測. 利用地震多發(fā)的地理優(yōu)勢豐富西南地區(qū)地震觀測數(shù)據(jù)資料，為地震危險性分析和工程抗震設(shè)防輸入提供依據(jù). 近年來云南省通過加強(qiáng)地面地震觀測臺網(wǎng)建設(shè)在歷次地震中捕捉到了一些非常有意義的地震記錄，如2014年8月3日魯?shù)?.5級地震，PGA高達(dá)948 gal;2018年8月13日通海5.0級地震，PGA達(dá)到460.5 gal. 相比之下，對建構(gòu)筑物的強(qiáng)震觀測還很少.

2）加大農(nóng)房抗震加固改造. 震后應(yīng)急排查評估和震害調(diào)查結(jié)果顯示，實施農(nóng)村危房改造工程的民房震損較輕，在Ⅶ度區(qū)能做到基本完好，在Ⅷ度區(qū)能做到局部可修或不倒塌，有效保障了人民生命財產(chǎn)安全，是此次地震損失較輕的重要原因. 農(nóng)村危房抗震加固改造工作是全面提升既有農(nóng)房抗震防災(zāi)能力的有效途徑.

3）推廣新材料新技術(shù)應(yīng)用. 許多新技術(shù)新材料已經(jīng)在城市建筑中取得成功運(yùn)用，但在村鎮(zhèn)建筑方面，因為缺少技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的支撐且造價偏高，在缺乏實際地震檢驗的情況下，新技術(shù)新材料的運(yùn)用推廣嚴(yán)重滯后. 建議積極引導(dǎo)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，解決推廣缺乏依據(jù)的難題. 政策上對新技術(shù)新材料應(yīng)用提供一定時期指導(dǎo)性補(bǔ)貼，解決造價偏高的問題. 積極開展相關(guān)研究和試點應(yīng)用，為實際工程應(yīng)用提供經(jīng)驗和技術(shù)支撐.

4）重視震害調(diào)查. 由于對地震的產(chǎn)生、傳播與其對建筑物的影響涉及諸多不確定性，加之地震模擬及實驗條件、數(shù)值模擬及仿真條件、理論分析及計算方法的局限性，應(yīng)更加注重地震災(zāi)害調(diào)查研究，將地震震害作為抗震規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn).

調(diào)研過程中得到了云南省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳、普洱市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局的支持和配合，感謝墨江哈尼族自治縣人民政府提供農(nóng)危改工作開展情況數(shù)據(jù)、地震農(nóng)房受損數(shù)據(jù)、震后農(nóng)房排查評估數(shù)據(jù)以及震害對比圖片資料，感謝云南省地震局云南臺提供地震動觀測數(shù)據(jù)，在此深表感謝！

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