承德地區寬城縣村鎮房屋抗震性能調查

楊東輝，王建龍，王嘉琦，李文軍，于艷紅，焦成麗，周劍青

（1. 承德地震監測中心站, 河北 承德 0674000；2. 河北省地震局, 石家莊 050021）

0 引言

中國是世界上地震多發，災害損失嚴重的國家之一，房屋倒塌和次生災害是造成地震災害損失的主要原因。地震災害損失最嚴重的地區多發于村鎮房屋人口密集地區。在建造村鎮房屋時，在選址、建筑材料、建筑結構等方面缺少房屋抗震知識和技術指導，造成村鎮房屋普遍存在安全隱患。

學者們從不同角度對村鎮房屋抗震性能做了大量調查研究。劉龍等[1]對張家口地區農村房屋進行調研，認為農村民居抗震薄弱環節是建筑場地與基礎以及抗震設防措施，張家口南部山區及距鄉鎮行政中心較遠的地區抗震性能較差；李天等[2]認為中原地區村鎮住宅房屋抗震性能主要受建造房屋時未采取抗震設防措施、缺少專業的設計及監理、建筑材料較差等因素影響；馬旭東等[3-4]、劉曉丹等[5-6]選取張家口地區農村房屋進行實地調研，分析當地不同結構類型房屋抗震薄弱環節，并指出房屋抗震性能受經濟、居民意識及地形等因素影響；卜永紅[7]對生土結構房屋建筑用料進行試驗，從生土結構房屋的材料選擇、結構體系、基礎、墻體、屋蓋系統5 個方面對村鎮生土結構房屋的抗震構造進行了研究；孫柏濤[8]基于已有震害矩陣模擬的群體建立震害預測模型，對影響建筑物抗震能力的主要因素分類、分層，突出各因素對房屋抗震性能的影響。本文針對承德地區地處山區，多數房屋依山而建，易引發地震次生災害等特點，選取承德寬城縣為研究區域，調研了承德地區寬城縣18 個鄉鎮村鎮房屋結構與抗震性能，分析不同結構類型房屋隱患并計算其抗震設防能力，以期為提升村鎮房屋抗震設防能力決策提供參考。

1 寬城縣村鎮房屋現狀調研

1.1 研究區域概況

承德市地區構造結構穩定，該地區2008年以來ML3.0 以上地震僅有4 次，居民防震減災意識薄弱，在建造房屋時往往對房屋抗震設防能力的考慮欠缺。寬城地區緊鄰唐山、秦皇島邊界，在1976年唐山7.8 級地震和2020年古冶5.1 級地震時有明顯震感，且對承德市全市范圍內基于前期遙感影像做出房屋抗震能力預評估情況時，寬城縣房屋疑似抗震能力嚴重不足房屋比例高于承德市疑似抗震能力不足的平均值。因此，本文選取寬城縣作為本次村鎮房屋抗震性能調研點（圖1）。

圖1 寬城縣地形圖及調研點分布圖Fig. 1 Topographic map and survey point distribution in Kuancheng County

1.2 調研點設置及調研內容

本文根據寬城縣行政區劃設置調研點。寬城縣共計18 個鄉鎮，在每個鄉鎮隨機抽取2～3 個村作為調研點（表1）。調研一共統計46 個村，房屋12699 棟。因旨在調研震時村鎮房屋抗震性能，本次調研只統計有人居住房屋。

表1 寬城縣調研點列表Table 1 Table of research points in Kuancheng County

本次調研主要是采用實地走訪的方式，調研內容包括該村人口數量、收入情況、交通情況、房屋建造年代、房屋建筑材料、地基情況等方面。了解各村基本情況后，在各村按不同建筑類型抽樣選取2～3 個房屋進行詳細調研。

1.3 寬城縣鄉鎮建筑特征

實地調研發現，松嶺鎮見草溝村因京城礦業在附近建尾礦庫，整村集體搬遷，因此未統計見草溝村房屋結構情況。寬城縣村鎮房屋主要分為3 種類型：磚混結構、磚木結構、石木結構（表2）。磚混結構房屋占比80%及以上的為尖寶山村、南天門村、安家峪村、西岔溝村、北杖子村、山后村、土牛子村、雙廟村、下板城村、南溝門村、馬尾溝村、榆林村、篆字臺村13 個村，其余33 個村磚混類型房屋占比均不足80%。鏵尖鄉選取的3 個調研點磚混房屋類型占比均大于85%。三類房屋普遍窗洞開間較大，窗間墻較窄。

表2 寬城縣調研點結構類型表Table 2 Structural types table of survey points in Kuancheng County

1.3.1 磚混結構

研究區磚混結構房屋分布范圍較大，建造年代在20 世紀90年代末及以后。此類房屋占比高的村鎮大多位于縣城周邊或交通較為便利的區域，磚混結構占比少的地區往往經濟不發達，且磚混房屋大多用于村委會、學校等公用建筑。磚混結構類型的房屋大多數為條形基礎，少有毛石基礎（圖2b），毛石基礎的房屋有輕微開裂現象（圖2c）。磚混結構房屋大多建造有圈梁（圖2d）和構造柱，但部分地區房屋圈梁不封閉；其承重體系為混合承重，墻體一般為外墻三七墻，內墻一二墻，部分地區房屋山墻為三七墻，橫墻為二四墻；屋頂為平屋頂或雙坡屋頂，平頂為混凝土現澆屋蓋，雙坡屋頂木屋架體系或方鋼屋架上覆琉璃瓦方式建造。

圖2 磚混結構房屋圖件Fig. 2 The photos of brick concrete structure house

磚混結構房屋地震災害隱患：窗洞開間較大，窗間墻較窄；受經濟條件影響，有部分地區房屋圈梁不封閉；部分房屋存在毛石地基，房屋存在不均勻沉降現象。該地區磚混結構房屋不能很好地滿足抗震設防要求。

1.3.2 磚木結構

該地區磚木類型結構房屋大都建造在20 世紀90年代。該類房屋絕大多數為毛石基礎（圖3b），墻體材料為普通磚，常見外墻為二四墻，內墻為一二墻；砂漿分為兩種，1990年代早期用白灰混合砂漿砌筑，1990年代中期及以后用水泥砂漿砌筑。磚木結構房屋為木屋架，主要是在山墻及大房間內外墻交接處設木質構造柱，偶見硬山擱檁。

圖3 磚木結構房屋圖件Fig. 3 The photos of brick-wood structure houses

磚木結構房屋地震災害隱患：窗洞開間較大，窗間墻較窄；窗門上無過梁；無圈梁，抗剪切能力差；墻體之間砌筑砂漿強度不夠。該地區絕大多數磚木結構房屋不能滿足抗震設防要求。

1.3.3 石木結構

該地區石木類型結構房屋大都建造在20 世紀70—80年代。居住人口基本上均為老年人。墻體材料為毛石（圖4a），泥漿砌筑，多以橫墻承重，木屋架，多為硬山擱檁，偶見在山墻及大房間內外墻交接處設木質構造柱（圖4b），且前后墻開窗。

圖4 石木結構房屋圖件Fig. 4 The photos of stone-wood structure house

石木結構房屋地震災害隱患：窗洞開間較大，窗間墻較窄；泥漿砌筑粘性太差；墻體材料過重；無圈梁構造柱，無抗剪切能力。該地區石木結構房屋不能滿足抗震設防的要求。

2 寬城縣村鎮房屋抗震性能分析

2.1 抗震性能參數

房屋的抗震能力與建筑場地情況、當地抗震設防能力、建造時間、結構類型、建筑材料等息息相關。通過實地走訪調研發現，寬城縣各村鎮房屋石木結構建造年代基本上為20 世紀70—80年代，建造質量較差；磚木結構建造年代多數1990年代，建造質量一般；磚混結構建造年代在1990年代末及其以后，建造質量較好。村鎮房屋絕大多數為自建房屋，選址隨意，沒有統一的標準，建筑材料多因地就近選取，抗震設防措施根據居民經濟收入設置。影響房屋抗震性能參數有很多，很難量化指標，結合已有經驗，本文量化寬城縣抗震性能參數僅考慮房屋結構類型、房屋所在地域、和有無抗震設防措施[1,9]。通過查閱文獻[10-14]，綜合確定寬城縣抗震性能參數如表3～5 所示。

表3 寬城縣村鎮房屋抗震措施性能參數表Table 3 Performance parameters table of seismic measures for rural houses in Kuancheng County

表4 寬城縣村鎮房屋結構類型性能參數表Table 4 Performance parameters table of rural housing structural types in Kuancheng County

表5 寬城縣村鎮房屋所處地段性能參數表Table 5 Performance parameters table of the location of houses in Kuancheng County

2.2 寬城縣抗震性能結果分析

綜上所述，確定村鎮房屋抗震性能參數的計算公式為[1,10]：

式中：P為村鎮房屋抗震性能J（i）為村鎮房屋結構類型參數值；D（j）為村鎮房屋所處地段參數值；Ds（j）為所處不同地段房屋的棟數；Q（i）代表村鎮不同結構類型房屋的棟數；C（k）代表村鎮房屋有無抗震措施參數值；Ds（k）為一種結構類型房屋有無抗震措施的房屋棟數；S（i）為村鎮房屋不同結構類型房屋每棟平均面積。經過實地調研走訪，設定寬城縣磚混結構房屋面積在120 m2，磚木房屋面積100 m2，石木結構房屋80 m2。計算結果如表6 所示。

表6 寬城縣村鎮房屋抗震性能計算結果Table 6 Seismic performance calculation results in Kuancheng County

從計算結果來看，寬城縣村鎮房屋抗震設防性能參數在0.08～0.57 之間。其中，抗震設防性能最低的為獨石溝鄉小河口村，現有房屋27 棟；因其村莊位于潘家口水庫里，進去村莊必須乘船之后再乘坐其他交通工具進入村莊內，交通及其不便；居住在內的人員絕大多數為老年人；新建房屋較少，房屋建造年代久遠，抗震設防能力低?？拐鹪O防性能最高的為塌山鄉尖寶山村，現有房屋180 棟，均為磚混房屋；95%以上房屋均為2000年以后翻建，交通便利；且該村發展旅游業，有較多的就業機會，中青年較多，因此抗震設防能力較高。整體來看，寬城縣村鎮房屋抗震設防參數在0.2～0.35 之間，處于一般水平，部分地區較差。

3 經濟、交通、意識與房屋抗震性能的關系

通過經驗及以上分析綜合，在寬城地區，磚混結構房屋抗震性能最優，磚木結構次之，石木結構最差。村鎮抗震能力好壞取決于磚混結構房屋數量，而磚混結構房屋數量與當地經濟發展水平、路況、公共交通及當地就業機會有關，且為正相關。因承德地區處于山區，路況較為復雜，盤山公路居多，因此距離縣城的距離與抗震設防能力看不出明顯的正比關系。但通過實地走訪，能明顯看出抗震設防能力與距離縣城的距離及路況呈正相關。村鎮公共交通越發達、路況越好，在周邊務工居民越方便，建造磚混結構類型房屋就越多；村鎮有企業，就業機會增多，中青年居多，該地區房屋抗震性能就越好。承德地區農村在建造房屋時，房屋抗震性也與居民憂患意識有關。受1976年唐山地震的影響，寬城縣越接近唐山地區的居民憂患意識較強，村鎮房屋抗震性能越好。

4 結論與建議

通過對寬城縣18 個鄉鎮46 個村，12699 棟房屋實地走訪調研，計算寬城各村鎮房屋抗震性能參數，結合村鎮經濟、交通、意識等對抗震性能的影響，得出如下結論及建議。

1）寬城縣各村鎮房屋結構類型主要有磚混、磚木、石木結構，其中磚混結構房屋占比80%及以上的村鎮為尖寶山村、南天門村、安家峪村、篆字臺村等13 個村，其余33 個村磚混類型房屋占比均不足80%?？傮w來看，寬城縣各村鎮房屋抗震性能一般。

2）寬城縣村鎮各種類型房屋均存在一定的安全隱患，不能很好地滿足抗震設防要求，缺少抗震措施，窗洞開間較大，窗間墻較窄。

3）經濟發達、交通便利、村鎮內有企業、居民防震減災意識強的地區往往抗震設防能力較好。

4）行業相關部門應在官方網站、微信公眾號、微博、電話等線上渠道開設房屋抗震設防咨詢服務，提升對外服務能力，在公眾建造、加固房屋時提出專業性建議。

5）行業相關部門應加強與當地政府的溝通合作，聯合住建、規劃等部門全面排查不符合當地抗震設防標準的房屋，提出房屋加固建議；聯合出臺相應政策，抗震不利地段建造房屋不予批準，設計農村房屋抗震設防圖集，對當地建筑工人定期培訓并發放培訓證書，建筑工人應持證上崗。

6）農村在建造房屋時建造成本對房屋抗震設防能力的影響很大，建議政府部門可以在經濟不發達區域設立專項建房補貼，建房補貼以發放鋼筋、水泥等抗震建筑材料的形式進行，幫助有實際困難的居民建造符合抗震設防標準的房屋。

7）加大防震減災科普知識的宣傳，特別是農村建房宅基地選擇、滿足抗震設防要求的磚混結構房屋具體施工流程等的宣傳普及工作，提升公民防震減災意識，避開不利場地新建房屋，蓋結實的房子。