沿海低层房屋台风灾害特点分析

王伟国

0 引言

我国东南沿海是一个台风多发地区，平均每年遭受台风袭击3次以上。我国东南沿海又是一个多山的地区，山地丘陵面积约占总陆地面积的70%。这些山地丘陵地区的建筑物多以低层房屋为主，建筑空间大多呈错落、松散状分布，建筑体型也呈现参差不齐、起伏变化等特点。这种布局和体型的建筑区域风环境与平原地区的建筑风状况有着较显著的区别，导致强风作用下这些地区的风灾状况及致灾原因与一般城市或平原区域呈现不同的特点。

本文在对我国东南沿海地区多次台风灾害进行实地调查研究的基础上，对该地区量大面广的低层房屋的受灾特点进行了总结归纳，对导致这种灾害的主要原因进行了分析探讨，可为这类房屋的灾害预测、预警和灾前防范等提供参考。

1 房屋倒塌特点

通过对0414号“云娜”台风和 0608号“桑美”台风等多次风灾进行调查和研究，结果显示强风作用下沿海地区的低层房屋主要呈现以下破坏特点:

1)走向与风向平行的山岙、山谷口的房屋更易于倒塌。浙江黄岩市头陀镇林公村一幢两层两间的砖混结构房屋在0414号“云娜”台风中该房屋粉碎性倒塌。调查分析显示，该房屋单独处于空旷的田野中，其西北面为山谷口，山谷走向与0414号“云娜”台风风向大致平行。浙江温岭市普岙村地处山岙中，山岙口朝向正好和“云娜”台风最大风力时的风向基本一致，此次台风共造成全村32间房屋倒塌;1985年6号台风在浙江温岭石塘镇登陆时，该村也有大量房屋倒塌。

2)位于迎风或侧风山坡附近、空旷田野的孤立房更易于倒塌。0414号“云娜”台风和 0608号“桑美”台风灾害调查显示，倒塌房屋中位于这些抗风不利地段的房屋占30%以上。例如浙江温岭市大溪镇流庆村的一幢两层两间石板房位于山坡接近山脚位置，且为孤立房，“云娜”台风中发生整体倒塌。

3)长细比过高或顶部局部凸出的房屋更易于倒塌。通过对浙江省台州市路桥、温岭、临海三地的抽样调查显示，“云娜”台风倒塌的房屋中，一间或两间单独成幢层数较高的房屋分别占三地倒塌房屋总数的53.1%，53.1%和36.1%;三间以上一幢的倒塌房屋中，部分是由于其中一间高出其余几间，在强风袭击下，凸出一间类似于单间孤立房屋，很容易倒塌，并压垮相邻房屋。例如路桥北街道升谷寺村一幢10多间的二层建筑，其中中间一间加高为四层，结果四层部分被风吹倒，并压垮西边两间二层房屋。

4)结构体系和构造不合理的房屋大量倒塌。“云娜”台风和“桑美”台风灾害调查显示，石板、砖石、砖木结构房屋因整体性差、抗风刚度弱，倒塌的比例占到全部倒塌房屋的70%以上。许多倒塌的房屋在构造上也有较大缺陷，如屋盖与承重体系间未做牢固连接，由此造成屋盖首先破坏;砖混结构不设圈梁、构造柱，墙体开窗面积过大，从而大大减小了房屋的整体性和抗倒塌能力等。

2 致灾原因分析

20世纪90年代末以来，随着沿海高标准海塘的建成使用，房屋倒塌已成为这些地区台风灾害人员伤亡的主要原因。例如0414号“云娜”台风造成浙江全省2万多间房屋倒塌;0608号“桑美”超强台风在浙江温州登陆，浙江全省因灾死亡人数众多。以下对引起房屋倒塌的主要致灾原因及机理进行分析和探讨:

1)房屋选址不当。山地丘陵地区的地形地貌比较复杂，常由山坡、山脚、山谷、山岙等组成。现有研究表明，当来流风流经山谷、山岙时，如果来流风向与山谷走向基本平行或成小角度斜交时，风力将会出现明显汇聚和增强现象;而当来流风迎山坡爬高时，在迎风山坡、山脊处将形成风速及风力增强的现象。位于这些抗风不利地段的房屋要承受比其他地段房屋更大的风荷载作用，因此更易于发生破坏和倒塌。2)房屋布局不合理。许多倒塌的房屋处于空旷田野、山坡或山脚的孤立位置或处于村镇边缘，没有和相邻房屋形成一个整体的布局。处于这些位置的房屋由于缺乏成片建筑之间的相互遮挡效应，一般情况下比建筑群内的房屋承受更大的风荷载，因此更易受台风袭击而倒塌。研究表明，按一定规则和间距排列的建筑群，当相邻建筑间距与建筑高度基本接近时，气流将在相邻建筑之间形成一个稳定的涡，而上方气流则直接从屋顶擦过。此时建筑物之间的相互遮挡较为显著，对抗风较为有利。3)房屋体型欠佳。许多房屋的高宽比(长细比)过大，如单间造到3层～4层，或其中一间局部凸出。研究发现，在其他条件不变的情况下，低矮双坡屋面房屋的屋面风压及风载体型系数大小随着房屋高宽比的增大有较明显的增大。因此，高宽比过大的房屋所受的风力比正常房屋更大，而另一方面，这种房屋本身的刚度及整体性一般也较为薄弱，因此更易于变形和倒塌。4)房屋的结构体系及构造形式不合理、材料质量差、施工不规范、管理不善等也是造成房屋结构抗风能力差、安全性能低、易于倒塌的主要原因。

另外，一些经过专业设计的民用房屋或工业厂房的倒塌还可能与设计中对风载体型系数、风压峰值系数(阵风系数)的取值不完善等因素有关。

3 结语

我国东南沿海地区是一个台风多发的地区，该地区分布着大量的民用低层房屋和低层工业厂房等。本文研究发现，倒塌的房屋多位于风力汇聚的山岙、山谷口，或位于迎风及侧风山坡附近、空旷田野或村镇边缘，或为单独一间或两间，成幢、长细比过高或局部凸出的房屋;石板、砖石、砖木结构房屋因整体性差、抗风能力弱，倒塌的比例占到一大半。造成这类房屋风致破坏和倒塌的主要原因，除了结构形式、建筑构造不合理，建筑材料、施工质量差等原因外，还与选址不当、房屋布置不合理、长细比过高等因素直接有关。

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