中國地震局工程力學(xué)研究所 孫柏濤
2013年4月20日的蘆山7.0級地震發(fā)生在四川中南部,是繼汶川地震后在四川省境內(nèi)發(fā)生的又一次較大破壞性地震。本次地震發(fā)生在我國西南地區(qū),Ⅵ度以上的地震影響區(qū)域約18682平方千米(如圖1),大部分是縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村。區(qū)域內(nèi)民居有很大比例是民眾自建,抗震能力較低,這是導(dǎo)致近200人死亡和較大經(jīng)濟(jì)損失的主要誘因。

圖1 四川省蘆山7.0級地震Ⅵ度及以上地區(qū)分布
我國西部地區(qū)地震頻次高、震級偏大是科學(xué)家和民眾的共識。本次地震恰好發(fā)生在我國的西南地區(qū),其災(zāi)害特點(diǎn)尤其能代表了我國西部地區(qū),特別是西南地區(qū)所面臨的地震災(zāi)害的風(fēng)險。
我國城鄉(xiāng)房屋建設(shè)的監(jiān)管屬于二元化管理,即縣級及以上建成區(qū)的公用和民用建筑、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的公共建筑的房屋建設(shè)是由所在地縣級以上政府按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)監(jiān)管,但是城鎮(zhèn)周邊的非建成區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村的自建房屋,則多數(shù)按照本地工匠的傳統(tǒng)施工模式和習(xí)慣建造。通常來講,由政府監(jiān)管建設(shè)的房屋,其抗震能力能基本能夠滿足要求,而自建房屋的抗震能力則相對較差。
同時,受我國不同時期抗震規(guī)范中的設(shè)防要求、建設(shè)工程的監(jiān)管力度和施工的規(guī)范性、建筑材料物理性能以及建設(shè)方對房屋抗震的重視程度的差異等因素影響,城鎮(zhèn)中即使是相同結(jié)構(gòu)類型房屋,其抗震能力亦相差甚遠(yuǎn)。
1.有無抗震設(shè)防措施的自建磚混結(jié)構(gòu)比較
磚混結(jié)構(gòu)目前在我國的既有建筑中是存量最多的結(jié)構(gòu)形式,城市中約50%以上的民用建筑是該類型,非城市地區(qū)所占比例更高。磚混結(jié)構(gòu)根據(jù)構(gòu)造特點(diǎn)亦可分為①具有構(gòu)造措施的磚混結(jié)構(gòu);②不具備構(gòu)造措施的磚混結(jié)構(gòu)。這兩種磚混結(jié)構(gòu)的抗震能力有著明顯差別。
圖2為蘆山縣清仁鄉(xiāng)(Ⅸ度區(qū))某居民自建磚混結(jié)構(gòu),由于不具備抗震構(gòu)造措施,且承重墻體厚度和砌筑墻體的砂漿強(qiáng)度等不夠,使其抗側(cè)向承載能力嚴(yán)重不足,所以在地震中發(fā)生倒塌破壞。

圖2.蘆山縣清仁鄉(xiāng)磚混結(jié)構(gòu)倒塌
圖3是蘆山縣寶盛鄉(xiāng)(Ⅸ度區(qū))的兩棟二層自建磚混結(jié)構(gòu)房屋,都是在2008年汶川地震后新建的磚混結(jié)構(gòu)民居。左圖前棟房屋在建設(shè)中加了圈梁-構(gòu)造柱,也就是考慮了抗震設(shè)防的構(gòu)造措施,地震后保持基本完好的狀態(tài),即便在地震應(yīng)急期內(nèi)該戶居民也能保持正常的生活狀態(tài)。而在同一地點(diǎn)的另一棟磚混房屋,由于其建設(shè)時沒有加圈梁-構(gòu)造柱等抗震構(gòu)造措施,地震時發(fā)生了嚴(yán)重破壞,這種破壞形態(tài)震后幾乎不可修復(fù)。


圖3.寶勝鄉(xiāng)兩棟自建磚混結(jié)構(gòu)
2.傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)
穿斗木屋架房屋是我國西部地區(qū)很普遍的傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)民居形式。該類結(jié)構(gòu)形式存在已有千年以上的歷史,建筑材料除了木構(gòu)架為主要支撐外,圍護(hù)墻體常采用磚墻、木板墻、竹篾和石膏板墻等。

圖4.1圍護(hù)墻為木板的穿斗木結(jié)構(gòu)

圖4.2 圍護(hù)墻為半磚的穿斗木結(jié)構(gòu)
此類結(jié)構(gòu)由于是榫卯連接,整體性較好,多數(shù)破壞發(fā)生在木結(jié)構(gòu)與圍護(hù)墻的連接方面,較少出現(xiàn)完全塌損的情況。此類結(jié)構(gòu)的抗震能力要優(yōu)于砌體結(jié)構(gòu)。

圖5 蘆山縣太平鎮(zhèn)穿斗木結(jié)構(gòu)破壞

圖6 蘆山縣雙石鎮(zhèn)穿斗木結(jié)構(gòu)破壞
3. 自建房屋與公共建筑抗震能力的對比
本次地震的宏觀震中位于蘆山縣龍門鄉(xiāng)。其整條政府新街的房屋,由于是2008年汶川地震后恢復(fù)重建的建筑,雖然本地地震烈度較高(Ⅸ度區(qū)),但是所有建筑破壞較輕,震后民眾馬上恢復(fù)了正常生活狀態(tài)。但是相鄰的老街大多數(shù)是自建民居,建設(shè)的隨意性使得抗震能力參差不齊,不少房屋發(fā)生了中等及以上的破壞。


圖7 蘆山縣龍門鄉(xiāng)新街與老街房屋破壞對比
4. 本次地震震害給予的幾點(diǎn)啟示
本次地震發(fā)生在中國西南部,對生命線工程等造成的次生災(zāi)害并不是很嚴(yán)重。房屋震害具有很明顯的四川、云南貴州等西南地區(qū)的區(qū)域特點(diǎn),可為此類地區(qū)房屋的建設(shè)等提供諸多借鑒。如果地震發(fā)生在我國東部的江蘇、浙江和山東等發(fā)達(dá)省份,其損失可能更重,因?yàn)榘l(fā)達(dá)地區(qū)對生命線工程等基礎(chǔ)設(shè)施的依賴性很強(qiáng)。
蘆山地震的經(jīng)驗(yàn)告訴我們,應(yīng)用抗震構(gòu)造措施的房屋,其抗震能力要明顯優(yōu)于沒有抗震構(gòu)造的房屋,其實(shí)兩種結(jié)構(gòu)的本體造價僅相差10-15%。應(yīng)提醒民眾,降低裝飾、裝修等費(fèi)用,把房屋的本體建造結(jié)實(shí)是抵御地震災(zāi)害的根本。
對于政府建設(shè)監(jiān)管觸及不到的地區(qū),在民眾自建房屋時,政府要給予一定的指導(dǎo),提高民眾的抗震設(shè)防意識,自主建設(shè)具有抗震能力的房屋。同時,培訓(xùn)好當(dāng)?shù)氐慕ㄔO(shè)工匠,改變不當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)建造施工方式。建房時做到“基礎(chǔ)深一點(diǎn),墻體牢一點(diǎn)、屋蓋輕一點(diǎn)”,就能建設(shè)出抗震能力“好一點(diǎn)”的房屋。