淺議農(nóng)村房屋的地震破壞機(jī)理及減災(zāi)對策

　張?zhí)m芬 姚 勇 褚云朋
　?。ㄎ髂峡萍即髮W(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川綿陽 621010）
　　摘 要：我國發(fā)生的多次破壞性地震絕大部分發(fā)生在廣大農(nóng)村，造成了較為嚴(yán)重的損失。通過分析我國農(nóng)村房屋的主要結(jié)構(gòu)形式、震害特點及震害原因，對提高我國農(nóng)村房屋的抗震能力提出了幾點有益的建議。
　　關(guān)鍵詞：農(nóng)村房屋；震害；減災(zāi)

　　0 引 言
　　我國位于世界兩大地震帶―環(huán)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(qū)，近年來地震發(fā)生頻繁，災(zāi)害嚴(yán)重。從08年汶川發(fā)生8.0級地震、10年青海玉樹發(fā)生7.1級地震、11年云南盈江發(fā)生5.8級地震到13年四川雅安蘆山發(fā)生7.0級地震、甘肅定西市岷縣、漳縣交界發(fā)生6.6級地震，造成大量房屋破壞，傷亡人員數(shù)量大，給人們帶來了嚴(yán)重的損失。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，大多破壞性地震的震中在農(nóng)村。然而農(nóng)村地區(qū)社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，房屋大多由村民自行搭建，并未經(jīng)過正規(guī)設(shè)計，建筑工匠的施工水平參差不齊，材料強(qiáng)度也得不到保證，構(gòu)造措施不完善，使得房屋對于地震災(zāi)害的抵抗能力比較差。
　　本文介紹了農(nóng)村房屋的主要結(jié)構(gòu)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(nóng)村房屋震害的基本對策，以期為農(nóng)村建(構(gòu))筑物的工程應(yīng)用提供參考。
　　1.農(nóng)村房屋的主要結(jié)構(gòu)形式及震害特點
　　1.1 農(nóng)村房屋的主要結(jié)構(gòu)形式
　　我國幅員遼闊、地大物博，農(nóng)村占整個國土面積的絕大部分，而農(nóng)村房屋不同的地域有不同的建筑風(fēng)格和結(jié)構(gòu)形式，總的來說，可以分為以下幾種結(jié)構(gòu)類型：
　?。?）生土結(jié)構(gòu)房屋：指用未經(jīng)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(jié)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(jīng)夯擊而成[1]。
　?。?）木結(jié)構(gòu)房屋：木結(jié)構(gòu)在我國有著悠久的歷史，很多古建筑都采用木結(jié)構(gòu)，木結(jié)構(gòu)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(gòu)架承擔(dān)，采用木板、土、磚、石等材料做成的墻體只起維護(hù)作用。
　?。?）石結(jié)構(gòu)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。
　?。?）砌體結(jié)構(gòu)房屋：由塊材和砂漿砌筑而成的墻、柱作為主要受力構(gòu)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(yōu)點，在目前我國村鎮(zhèn)地區(qū)，此類結(jié)構(gòu)采用最普遍。
　?。?）底框結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)房屋：底框結(jié)構(gòu)指底層因使用要求需要大空間的原因采用框架結(jié)構(gòu)，上面幾層則為縱橫墻較多的砌體結(jié)構(gòu)，具有“頭重腳輕”、上剛下柔的特點。框架結(jié)構(gòu)指由梁和柱作為主要構(gòu)件組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)[2]。
　　1.2 農(nóng)村房屋震害特點
　　我國農(nóng)村房屋由于通常是自行建造、并未經(jīng)過正規(guī)設(shè)計，建筑工匠的施工水平參差不齊，材料強(qiáng)度也得不到保證，構(gòu)造措施不完善等問題，在地震中很容易造成中等或嚴(yán)重破壞、甚至倒塌，損失慘重。
　　圖 1~8 所示為歷次地震中農(nóng)村各類房屋的一些破壞形式。
　　對于生土結(jié)構(gòu)房屋，生土材料抗壓強(qiáng)度、彎剪強(qiáng)度、延性都比較差，震害嚴(yán)重?？v橫墻連接處強(qiáng)度不足，加之房屋建造年代久遠(yuǎn)使本身強(qiáng)度低的土坯經(jīng)過長時間的風(fēng)雨侵蝕后強(qiáng)度衰減，絕大部分土坯墻在轉(zhuǎn)角處發(fā)生嚴(yán)重破壞。由于山墻較高，梁檁等屋蓋構(gòu)件與墻體間無有效的連接，墻體內(nèi)沒有適當(dāng)?shù)睦Y(jié)，地震作用下屋架與山墻碰撞，導(dǎo)致墻體開裂或倒塌。
　　對于木結(jié)構(gòu)房屋，其房屋質(zhì)量輕，地震作用小，構(gòu)件與節(jié)點有一定的延性，其抗震性能整體
　　表現(xiàn)較好，只有一些輕微的破壞特征，例如填充墻體破壞、木構(gòu)件破壞。
　　對于石結(jié)構(gòu)房屋，由于砂漿黏結(jié)不良甚至無砂漿砌筑、石料選擇擺放不合理、砌筑方法不當(dāng)?shù)仍蛟斐善茐?。其中采用形狀較為整齊的料石砌筑的房屋的抗震性能優(yōu)于外形極不規(guī)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(xiàn)在縱橫墻的交接處、外墻的轉(zhuǎn)角處等部位。
　　對于砌體結(jié)構(gòu)房屋，在地震作用下，墻體承受平面內(nèi)的水平地震剪力，主拉應(yīng)力大于其所能承擔(dān)的應(yīng)力時易出現(xiàn)X 形裂縫，窗口、門等位置的角部由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂縫。有些房屋沒有經(jīng)過正規(guī)設(shè)計，未設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，由于砌體材料各項力學(xué)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(chǎn)生破壞，墻體外閃倒塌使得結(jié)構(gòu)失去承載能力。體形復(fù)雜的房屋破壞也較嚴(yán)重，如L 形的結(jié)構(gòu)，將樓梯間布置在房屋的一端，在地震作用時易發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞。
　　對于底框結(jié)構(gòu)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(yán)重破壞。而底部空曠、上部隔墻較多的框架結(jié)構(gòu)由于上下剛度明顯不同，其破壞情況與底框結(jié)構(gòu)類似。上下剛度較均勻的框架結(jié)構(gòu)，框架梁柱的震害主要反映在節(jié)點處：柱重于梁，角柱重于內(nèi)柱，柱頂重于柱底，短柱重于一般柱。
　　2.農(nóng)村房屋的震害原因分析
　?。?）場地條件不利：建造在活動斷裂帶上或位于地震次生地質(zhì)災(zāi)害影響嚴(yán)重區(qū)域內(nèi)的村莊，例如在山體崩塌滑坡場地上的房屋破壞嚴(yán)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(chǎn)生的剪切撕裂作用和震動效應(yīng)，大規(guī)模的滑坡體、崩塌體會直接將建筑掩埋或?qū)ㄖ斐删薮鬀_擊而發(fā)生嚴(yán)重破壞甚至倒塌。

　?。?）設(shè)計方面：農(nóng)村房屋幾乎都沒有經(jīng)過設(shè)計，未進(jìn)行抗震設(shè)防或設(shè)防不足，這是造成房屋破壞嚴(yán)重的原因。目前，農(nóng)村地區(qū)房屋建設(shè)還缺少完善的國家技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)以及相關(guān)的法律、法規(guī)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(jié)構(gòu)性能上則減少開支的現(xiàn)象。
　?。?）施工方面：農(nóng)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(guān)的施工技術(shù)的指導(dǎo)，很多傳統(tǒng)習(xí)慣的不當(dāng)施工做法使得房屋存在大量的安全隱患。農(nóng)村傳統(tǒng)工匠建筑施工操作不規(guī)范，施工水平參差不齊，另外材料強(qiáng)度低、砂漿質(zhì)量差也是影響房屋結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要因素。
　　3.減輕農(nóng)村房屋震害的基本對策
　　（1）政策、法規(guī)方面
　　農(nóng)村房屋建設(shè)到目前為止還缺少完善的國家技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)，沒有相關(guān)的法律法規(guī)的約束和保障?？紤]農(nóng)民的生活和習(xí)慣以及當(dāng)?shù)氐慕ú摹⒔?jīng)濟(jì)狀況，組織編制有關(guān)村鎮(zhèn)規(guī)劃、設(shè)計、施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和抗震建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)圖集[3]，為農(nóng)村房屋的建設(shè)提供參考依據(jù)，規(guī)范農(nóng)村房屋的建設(shè)過程。
　?。?）宣傳和普及抗震防災(zāi)知識，提高居民的防震意識
　　可以通過防震減災(zāi)讀本、掛圖、報刊的形式或者當(dāng)?shù)氐碾娨?、廣播等傳媒向居民宣傳和普及抗震防災(zāi)知識，提高居民的防震意識。日本的災(zāi)害模擬體驗值得借鑒:在當(dāng)?shù)毓?jié)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(nèi)親身感受地震的感覺[3]。
　?。?）對農(nóng)村工匠進(jìn)行技能培訓(xùn)
　　農(nóng)村地區(qū)缺乏掌握規(guī)范施工的工匠，傳統(tǒng)工匠建筑施工操作不規(guī)范，施工水平參差不齊，給新建的房屋留下安全隱患。加強(qiáng)農(nóng)村工匠的技能培訓(xùn)，組織農(nóng)村建設(shè)人員的定期抗震培訓(xùn)，規(guī)范和提高他們的建設(shè)水平對于房屋的施工質(zhì)量有很重要的意義。
　?。?）技術(shù)方面
　　1)嚴(yán)格村莊規(guī)劃選址。房屋選址很重要，應(yīng)堅決避開活動斷裂帶或位于地震次生地質(zhì)災(zāi)害影響嚴(yán)重的區(qū)域，避免造成嚴(yán)重后果，盡量選擇對抗災(zāi)有利的地段，例如平坦開闊的地方建設(shè)房屋，對無法避開的地段，要有相應(yīng)的抗震措施來指導(dǎo)房屋的建設(shè)。
　　2）結(jié)構(gòu)的平面、立面和豎向剖面應(yīng)對抗震有利。結(jié)構(gòu)平面基本對稱、布置均勻、形狀規(guī)則，避免質(zhì)量中心和剛度中心的不重合而發(fā)生扭轉(zhuǎn)；立面布置剛度均勻，防止在薄弱層之處破壞而影響整個結(jié)構(gòu)。震害經(jīng)驗表明：平立面簡單、規(guī)則的房屋抗震性能優(yōu)于平立面復(fù)雜不規(guī)則的房屋。在房屋的復(fù)雜、不規(guī)則之處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致破壞。
　　3）震害中發(fā)現(xiàn)木結(jié)構(gòu)房屋地震作用小，很重要的原因是其房屋質(zhì)量輕。因此開發(fā)和使用輕質(zhì)材料對于房屋的抗震有重要的意義。
　　4）加強(qiáng)房屋的整體性，注重圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)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(gòu)造柱則可以加強(qiáng)房屋抵抗豎向地震作用的能力，加強(qiáng)縱橫墻的連接。構(gòu)造柱和圈梁聯(lián)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(qiáng)墻體自身的強(qiáng)度和連接。無論是土坯山墻上出現(xiàn)的豎向裂縫還是砌體結(jié)構(gòu)墻體上出現(xiàn)的X形裂縫，墻體自身強(qiáng)度不足是一個重要原因。對于生土結(jié)構(gòu)，可在修筑時在墻體中設(shè)置足夠的拉結(jié)措施，如埋入竹片、荊條，加入稻草等措施。對于砌體結(jié)構(gòu)，墻體的砂漿強(qiáng)度要符合規(guī)范的要求，可以采用沿墻高設(shè)置一定數(shù)量的拉結(jié)鋼筋措施。
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