淺議農村房屋的地震破壞機理及減災對策

　張蘭芬 姚 勇 褚云朋
　　（西南科技大學土木工程與建筑學院，四川綿陽 621010）
　　摘 要：我國發生的多次破壞性地震絕大部分發生在廣大農村，造成了較為嚴重的損失。通過分析我國農村房屋的主要結構形式、震害特點及震害原因，對提高我國農村房屋的抗震能力提出了幾點有益的建議。
　　關鍵詞：農村房屋；震害；減災

　　0 引 言
　　我國位于世界兩大地震帶―環太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓，地震斷裂帶十分活躍。全國國土面積的60%位于地震區，近年來地震發生頻繁，災害嚴重。從08年汶川發生8.0級地震、10年青海玉樹發生7.1級地震、11年云南盈江發生5.8級地震到13年四川雅安蘆山發生7.0級地震、甘肅定西市岷縣、漳縣交界發生6.6級地震，造成大量房屋破壞，傷亡人員數量大，給人們帶來了嚴重的損失。我國是一個農業大國，大多破壞性地震的震中在農村。然而農村地區社會和經濟發展水平較低，房屋大多由村民自行搭建，并未經過正規設計，建筑工匠的施工水平參差不齊，材料強度也得不到保證，構造措施不完善，使得房屋對于地震災害的抵抗能力比較差。
　　本文介紹了農村房屋的主要結構形式及震害特點，簡要分析了其震害原因，并給出了一些減輕農村房屋震害的基本對策，以期為農村建(構)筑物的工程應用提供參考。
　　1.農村房屋的主要結構形式及震害特點
　　1.1 農村房屋的主要結構形式
　　我國幅員遼闊、地大物博，農村占整個國土面積的絕大部分，而農村房屋不同的地域有不同的建筑風格和結構形式，總的來說，可以分為以下幾種結構類型：
　　（1）生土結構房屋：指用未經焙燒的土坯、灰土和夯土做成承重墻體的房屋，其中，土坯指用黏土制成的土磚塊；灰土承重墻指摻石灰（或其他黏結材料）的土筑墻和摻石灰土坯墻；夯土承重墻指對一定濕度的土在墻體模版的限制下經夯擊而成[1]。
　　（2）木結構房屋：木結構在我國有著悠久的歷史，很多古建筑都采用木結構，木結構房屋指以木材為主要受力體系，屋頂、樓蓋及其他荷載由木構架承擔，采用木板、土、磚、石等材料做成的墻體只起維護作用。
　　（3）石結構房屋：由用塊石砌筑成的墻體承重，按所采用的石材不同可以分為料石和毛石房屋。此類房屋的承重方式有橫墻承重、縱墻承重和縱橫墻混合承重。
　　（4）砌體結構房屋：由塊材和砂漿砌筑而成的墻、柱作為主要受力構件，因其容易就地取材、具有良好的耐火性及耐久性、施工方便快捷等優點，在目前我國村鎮地區，此類結構采用最普遍。
　　（5）底框結構和框架結構房屋：底框結構指底層因使用要求需要大空間的原因采用框架結構，上面幾層則為縱橫墻較多的砌體結構，具有“頭重腳輕”、上剛下柔的特點。框架結構指由梁和柱作為主要構件組成的承受豎向和水平作用的結構[2]。
　　1.2 農村房屋震害特點
　　我國農村房屋由于通常是自行建造、并未經過正規設計，建筑工匠的施工水平參差不齊，材料強度也得不到保證，構造措施不完善等問題，在地震中很容易造成中等或嚴重破壞、甚至倒塌，損失慘重。
　　圖 1~8 所示為歷次地震中農村各類房屋的一些破壞形式。
　　對于生土結構房屋，生土材料抗壓強度、彎剪強度、延性都比較差，震害嚴重。縱橫墻連接處強度不足，加之房屋建造年代久遠使本身強度低的土坯經過長時間的風雨侵蝕后強度衰減，絕大部分土坯墻在轉角處發生嚴重破壞。由于山墻較高，梁檁等屋蓋構件與墻體間無有效的連接，墻體內沒有適當的拉結，地震作用下屋架與山墻碰撞，導致墻體開裂或倒塌。
　　對于木結構房屋，其房屋質量輕，地震作用小，構件與節點有一定的延性，其抗震性能整體
　　表現較好，只有一些輕微的破壞特征，例如填充墻體破壞、木構件破壞。
　　對于石結構房屋，由于砂漿黏結不良甚至無砂漿砌筑、石料選擇擺放不合理、砌筑方法不當等原因造成破壞。其中采用形狀較為整齊的料石砌筑的房屋的抗震性能優于外形極不規則的毛石墻體房屋，河卵石墻體房屋的抗震性能最差。震害最多表現在縱橫墻的交接處、外墻的轉角處等部位。
　　對于砌體結構房屋，在地震作用下，墻體承受平面內的水平地震剪力，主拉應力大于其所能承擔的應力時易出現X 形裂縫，窗口、門等位置的角部由于應力集中而產生裂縫。有些房屋沒有經過正規設計，未設置圈梁和構造柱，由于砌體材料各項力學性能差，在地震作用下，房屋的承載力降低，墻體與墻體、樓板與墻體之間缺少可靠的連接，房屋的剛度和整體性得不到保證，在縱橫墻連接處易產生破壞，墻體外閃倒塌使得結構失去承載能力。體形復雜的房屋破壞也較嚴重，如L 形的結構，將樓梯間布置在房屋的一端，在地震作用時易發生扭轉破壞。
　　對于底框結構房屋，因其具有“頭重腳輕”、上剛下柔的特點，在地震中基本上倒塌或嚴重破壞。而底部空曠、上部隔墻較多的框架結構由于上下剛度明顯不同，其破壞情況與底框結構類似。上下剛度較均勻的框架結構，框架梁柱的震害主要反映在節點處：柱重于梁，角柱重于內柱，柱頂重于柱底，短柱重于一般柱。
　　2.農村房屋的震害原因分析
　　（1）場地條件不利：建造在活動斷裂帶上或位于地震次生地質災害影響嚴重區域內的村莊，例如在山體崩塌滑坡場地上的房屋破壞嚴重，人員大量傷亡。位于此種場地條件的建筑無法抵擋斷層破裂所產生的剪切撕裂作用和震動效應，大規模的滑坡體、崩塌體會直接將建筑掩埋或對建筑造成巨大沖擊而發生嚴重破壞甚至倒塌。

　　（2）設計方面：農村房屋幾乎都沒有經過設計，未進行抗震設防或設防不足，這是造成房屋破壞嚴重的原因。目前，農村地區房屋建設還缺少完善的國家技術規范指導以及相關的法律、法規的約束和保障，建房隨意性大，有些房屋同時采用多種材料混合砌筑，使房屋的整體性差。很多地方還存在注重居住條件和美觀要求而在裝修上大量投資，在房屋結構性能上則減少開支的現象。
　　（3）施工方面：農村房屋在建造過程中缺乏施工管理，從材料的來源到使用沒有相關的施工技術的指導，很多傳統習慣的不當施工做法使得房屋存在大量的安全隱患。農村傳統工匠建筑施工操作不規范，施工水平參差不齊，另外材料強度低、砂漿質量差也是影響房屋結構質量的重要因素。
　　3.減輕農村房屋震害的基本對策
　　（1）政策、法規方面
　　農村房屋建設到目前為止還缺少完善的國家技術規范指導，沒有相關的法律法規的約束和保障。考慮農民的生活和習慣以及當地的建材、經濟狀況，組織編制有關村鎮規劃、設計、施工的技術標準和抗震建設標準圖集[3]，為農村房屋的建設提供參考依據，規范農村房屋的建設過程。
　　（2）宣傳和普及抗震防災知識，提高居民的防震意識
　　可以通過防震減災讀本、掛圖、報刊的形式或者當地的電視、廣播等傳媒向居民宣傳和普及抗震防災知識，提高居民的防震意識。日本的災害模擬體驗值得借鑒:在當地節慶、集會的日子,常會有“地震車”開到人口集聚的公共場所,讓市民到車內親身感受地震的感覺[3]。
　　（3）對農村工匠進行技能培訓
　　農村地區缺乏掌握規范施工的工匠，傳統工匠建筑施工操作不規范，施工水平參差不齊，給新建的房屋留下安全隱患。加強農村工匠的技能培訓，組織農村建設人員的定期抗震培訓，規范和提高他們的建設水平對于房屋的施工質量有很重要的意義。
　　（4）技術方面
　　1)嚴格村莊規劃選址。房屋選址很重要，應堅決避開活動斷裂帶或位于地震次生地質災害影響嚴重的區域，避免造成嚴重后果，盡量選擇對抗災有利的地段，例如平坦開闊的地方建設房屋，對無法避開的地段，要有相應的抗震措施來指導房屋的建設。
　　2）結構的平面、立面和豎向剖面應對抗震有利。結構平面基本對稱、布置均勻、形狀規則，避免質量中心和剛度中心的不重合而發生扭轉；立面布置剛度均勻，防止在薄弱層之處破壞而影響整個結構。震害經驗表明：平立面簡單、規則的房屋抗震性能優于平立面復雜不規則的房屋。在房屋的復雜、不規則之處容易產生應力集中而導致破壞。
　　3）震害中發現木結構房屋地震作用小，很重要的原因是其房屋質量輕。因此開發和使用輕質材料對于房屋的抗震有重要的意義。
　　4）加強房屋的整體性，注重圈梁和構造柱的設置。圈梁可以防止因地基的不均勻沉降或較大振動荷載等對房屋引起的不利影響；構造柱則可以加強房屋抵抗豎向地震作用的能力，加強縱橫墻的連接。構造柱和圈梁聯合使用，可以大大提高房屋的空間剛度和整體性，對于減輕震害的作用很大。
　　5）加強墻體自身的強度和連接。無論是土坯山墻上出現的豎向裂縫還是砌體結構墻體上出現的X形裂縫，墻體自身強度不足是一個重要原因。對于生土結構，可在修筑時在墻體中設置足夠的拉結措施，如埋入竹片、荊條，加入稻草等措施。對于砌體結構，墻體的砂漿強度要符合規范的要求，可以采用沿墻高設置一定數量的拉結鋼筋措施。
　　參考文獻
　　[1] 楊仕升等. 我國農村房屋抗震與加固的研究及進展[J],華南地震,2011,31(3),140-149.
　　[2] JGJ 3-2010,高層建筑混凝土結構技術規程[S].
　　[3] 查潤華,胡潔,徐蕓.我國農村房屋的地震破壞分析與工程抗震處理對策[J]. 山西地震,2007，(3):27-36.
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