浅议农村房屋的地震破坏机理及减灾对策

　张兰芬 姚 勇 褚云朋
　　（西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳 621010）
　　摘 要：我国发生的多次破坏性地震绝大部分发生在广大农村，造成了较为严重的损失。通过分析我国农村房屋的主要结构形式、震害特点及震害原因，对提高我国农村房屋的抗震能力提出了几点有益的建议。
　　关键词：农村房屋；震害；减灾

　　0 引 言
　　我国位于世界两大地震带―环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分活跃。全国国土面积的60%位于地震区，近年来地震发生频繁，灾害严重。从08年汶川发生8.0级地震、10年青海玉树发生7.1级地震、11年云南盈江发生5.8级地震到13年四川雅安芦山发生7.0级地震、甘肃定西市岷县、漳县交界发生6.6级地震，造成大量房屋破坏，伤亡人员数量大，给人们带来了严重的损失。我国是一个农业大国，大多破坏性地震的震中在农村。然而农村地区社会和经济发展水平较低，房屋大多由村民自行搭建，并未经过正规设计，建筑工匠的施工水平参差不齐，材料强度也得不到保证，构造措施不完善，使得房屋对于地震灾害的抵抗能力比较差。
　　本文介绍了农村房屋的主要结构形式及震害特点，简要分析了其震害原因，并给出了一些减轻农村房屋震害的基本对策，以期为农村建(构)筑物的工程应用提供参考。
　　1.农村房屋的主要结构形式及震害特点
　　1.1 农村房屋的主要结构形式
　　我国幅员辽阔、地大物博，农村占整个国土面积的绝大部分，而农村房屋不同的地域有不同的建筑风格和结构形式，总的来说，可以分为以下几种结构类型：
　　（1）生土结构房屋：指用未经焙烧的土坯、灰土和夯土做成承重墙体的房屋，其中，土坯指用黏土制成的土砖块；灰土承重墙指掺石灰（或其他黏结材料）的土筑墙和掺石灰土坯墙；夯土承重墙指对一定湿度的土在墙体模版的限制下经夯击而成[1]。
　　（2）木结构房屋：木结构在我国有着悠久的历史，很多古建筑都采用木结构，木结构房屋指以木材为主要受力体系，屋顶、楼盖及其他荷载由木构架承担，采用木板、土、砖、石等材料做成的墙体只起维护作用。
　　（3）石结构房屋：由用块石砌筑成的墙体承重，按所采用的石材不同可以分为料石和毛石房屋。此类房屋的承重方式有横墙承重、纵墙承重和纵横墙混合承重。
　　（4）砌体结构房屋：由块材和砂浆砌筑而成的墙、柱作为主要受力构件，因其容易就地取材、具有良好的耐火性及耐久性、施工方便快捷等优点，在目前我国村镇地区，此类结构采用最普遍。
　　（5）底框结构和框架结构房屋：底框结构指底层因使用要求需要大空间的原因采用框架结构，上面几层则为纵横墙较多的砌体结构，具有“头重脚轻”、上刚下柔的特点。框架结构指由梁和柱作为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构[2]。
　　1.2 农村房屋震害特点
　　我国农村房屋由于通常是自行建造、并未经过正规设计，建筑工匠的施工水平参差不齐，材料强度也得不到保证，构造措施不完善等问题，在地震中很容易造成中等或严重破坏、甚至倒塌，损失惨重。
　　图 1~8 所示为历次地震中农村各类房屋的一些破坏形式。
　　对于生土结构房屋，生土材料抗压强度、弯剪强度、延性都比较差，震害严重。纵横墙连接处强度不足，加之房屋建造年代久远使本身强度低的土坯经过长时间的风雨侵蚀后强度衰减，绝大部分土坯墙在转角处发生严重破坏。由于山墙较高，梁檩等屋盖构件与墙体间无有效的连接，墙体内没有适当的拉结，地震作用下屋架与山墙碰撞，导致墙体开裂或倒塌。
　　对于木结构房屋，其房屋质量轻，地震作用小，构件与节点有一定的延性，其抗震性能整体
　　表现较好，只有一些轻微的破坏特征，例如填充墙体破坏、木构件破坏。
　　对于石结构房屋，由于砂浆黏结不良甚至无砂浆砌筑、石料选择摆放不合理、砌筑方法不当等原因造成破坏。其中采用形状较为整齐的料石砌筑的房屋的抗震性能优于外形极不规则的毛石墙体房屋，河卵石墙体房屋的抗震性能最差。震害最多表现在纵横墙的交接处、外墙的转角处等部位。
　　对于砌体结构房屋，在地震作用下，墙体承受平面内的水平地震剪力，主拉应力大于其所能承担的应力时易出现X 形裂缝，窗口、门等位置的角部由于应力集中而产生裂缝。有些房屋没有经过正规设计，未设置圈梁和构造柱，由于砌体材料各项力学性能差，在地震作用下，房屋的承载力降低，墙体与墙体、楼板与墙体之间缺少可靠的连接，房屋的刚度和整体性得不到保证，在纵横墙连接处易产生破坏，墙体外闪倒塌使得结构失去承载能力。体形复杂的房屋破坏也较严重，如L 形的结构，将楼梯间布置在房屋的一端，在地震作用时易发生扭转破坏。
　　对于底框结构房屋，因其具有“头重脚轻”、上刚下柔的特点，在地震中基本上倒塌或严重破坏。而底部空旷、上部隔墙较多的框架结构由于上下刚度明显不同，其破坏情况与底框结构类似。上下刚度较均匀的框架结构，框架梁柱的震害主要反映在节点处：柱重于梁，角柱重于内柱，柱顶重于柱底，短柱重于一般柱。
　　2.农村房屋的震害原因分析
　　（1）场地条件不利：建造在活动断裂带上或位于地震次生地质灾害影响严重区域内的村庄，例如在山体崩塌滑坡场地上的房屋破坏严重，人员大量伤亡。位于此种场地条件的建筑无法抵挡断层破裂所产生的剪切撕裂作用和震动效应，大规模的滑坡体、崩塌体会直接将建筑掩埋或对建筑造成巨大冲击而发生严重破坏甚至倒塌。

　　（2）设计方面：农村房屋几乎都没有经过设计，未进行抗震设防或设防不足，这是造成房屋破坏严重的原因。目前，农村地区房屋建设还缺少完善的国家技术规范指导以及相关的法律、法规的约束和保障，建房随意性大，有些房屋同时采用多种材料混合砌筑，使房屋的整体性差。很多地方还存在注重居住条件和美观要求而在装修上大量投资，在房屋结构性能上则减少开支的现象。
　　（3）施工方面：农村房屋在建造过程中缺乏施工管理，从材料的来源到使用没有相关的施工技术的指导，很多传统习惯的不当施工做法使得房屋存在大量的安全隐患。农村传统工匠建筑施工操作不规范，施工水平参差不齐，另外材料强度低、砂浆质量差也是影响房屋结构质量的重要因素。
　　3.减轻农村房屋震害的基本对策
　　（1）政策、法规方面
　　农村房屋建设到目前为止还缺少完善的国家技术规范指导，没有相关的法律法规的约束和保障。考虑农民的生活和习惯以及当地的建材、经济状况，组织编制有关村镇规划、设计、施工的技术标准和抗震建设标准图集[3]，为农村房屋的建设提供参考依据，规范农村房屋的建设过程。
　　（2）宣传和普及抗震防灾知识，提高居民的防震意识
　　可以通过防震减灾读本、挂图、报刊的形式或者当地的电视、广播等传媒向居民宣传和普及抗震防灾知识，提高居民的防震意识。日本的灾害模拟体验值得借鉴:在当地节庆、集会的日子,常会有“地震车”开到人口集聚的公共场所,让市民到车内亲身感受地震的感觉[3]。
　　（3）对农村工匠进行技能培训
　　农村地区缺乏掌握规范施工的工匠，传统工匠建筑施工操作不规范，施工水平参差不齐，给新建的房屋留下安全隐患。加强农村工匠的技能培训，组织农村建设人员的定期抗震培训，规范和提高他们的建设水平对于房屋的施工质量有很重要的意义。
　　（4）技术方面
　　1)严格村庄规划选址。房屋选址很重要，应坚决避开活动断裂带或位于地震次生地质灾害影响严重的区域，避免造成严重后果，尽量选择对抗灾有利的地段，例如平坦开阔的地方建设房屋，对无法避开的地段，要有相应的抗震措施来指导房屋的建设。
　　2）结构的平面、立面和竖向剖面应对抗震有利。结构平面基本对称、布置均匀、形状规则，避免质量中心和刚度中心的不重合而发生扭转；立面布置刚度均匀，防止在薄弱层之处破坏而影响整个结构。震害经验表明：平立面简单、规则的房屋抗震性能优于平立面复杂不规则的房屋。在房屋的复杂、不规则之处容易产生应力集中而导致破坏。
　　3）震害中发现木结构房屋地震作用小，很重要的原因是其房屋质量轻。因此开发和使用轻质材料对于房屋的抗震有重要的意义。
　　4）加强房屋的整体性，注重圈梁和构造柱的设置。圈梁可以防止因地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响；构造柱则可以加强房屋抵抗竖向地震作用的能力，加强纵横墙的连接。构造柱和圈梁联合使用，可以大大提高房屋的空间刚度和整体性，对于减轻震害的作用很大。
　　5）加强墙体自身的强度和连接。无论是土坯山墙上出现的竖向裂缝还是砌体结构墙体上出现的X形裂缝，墙体自身强度不足是一个重要原因。对于生土结构，可在修筑时在墙体中设置足够的拉结措施，如埋入竹片、荆条，加入稻草等措施。对于砌体结构，墙体的砂浆强度要符合规范的要求，可以采用沿墙高设置一定数量的拉结钢筋措施。
　　参考文献
　　[1] 杨仕升等. 我国农村房屋抗震与加固的研究及进展[J],华南地震,2011,31(3),140-149.
　　[2] JGJ 3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].
　　[3] 查润华,胡洁,徐芸.我国农村房屋的地震破坏分析与工程抗震处理对策[J]. 山西地震,2007，(3):27-36.
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