皖东北地区农村民居抗震性能调查与研究1

曹均锋 刘庆忠 叶献国 翟洪涛 冯伟栋 蒋 庆 李代娣

1）安徽省地震局，合肥 230031

2）合肥工业大学土木与水利工程学院，合肥 230009

皖东北地区农村民居抗震性能调查与研究1

曹均锋1）刘庆忠1）叶献国2）翟洪涛1）冯伟栋1）蒋 庆2）李代娣1）

1）安徽省地震局，合肥 230031

2）合肥工业大学土木与水利工程学院，合肥 230009

皖东北地区位于郯庐断裂带中南段附近，具备发生中强地震的构造背景。本文基于现场调查，并结合汶川地震的震害，对该地区农村民居的结构特点、抗震能力及地震安全农居示范工程现状进行了阐述，对农村民居抗震性能的薄弱环节及对策进行了探讨，以期为该地区抗震设防工作提供参考。

农村民居 抗震性能 调查 地震安全工程

引言

我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带之间，是一个多地震国家。1976年唐山地震后，城市作为政治、经济、文化的中心，房屋建筑及其它各类工程普遍进行了抗震设防，建筑物的抗震性能得到了较大的提高；但农村抗震设防工作进展缓慢，农民新建房屋大多数未进行抗震设防，抗震防灾能力十分脆弱（张守洁等，2006；洪海春等，2009；李书进等，2010）。特别是汶川MS8.0级地震中大量的农村民居倒塌，巨大的人员伤亡和财产损失给全社会敲响了警钟。因此，全面提高农村民居抗御地震灾害的能力已成为实现我国2020年防震减灾奋斗目标的重要和迫切的任务之一。《国务院关于进一步加强防震减灾工作的意见》（国发［2010］18号）中明确要求：“全面加强农村防震保安工作，加强对农村基础设施、公共设施和农民自建房抗震设防的指导管理。”

安徽省位于华东地区腹地，省内地震地质条件复杂，其中著名的郯庐断裂带呈北北东走向，经泗县、明光、肥东、庐江、潜山等地斜贯安徽全省，第四纪以来仍具有多期及分段活动的特征。皖东北地区（图1）位于郯庐断裂带中南段附近，区内历史上曾发生过6次破坏性地震：1537年灵璧MS51/2级地震、1644年凤阳MS51/2级地震、1673年合肥MS5级地震、1829年五河MS51/2级地震、1868年定远MS51/2级地震、1979年固镇MS5级地震；2006年7月26日和2009年4月6日定远和肥东县分别又发生MS4.2级地震和MS3.5级强有感地震，引起社会恐慌。然而受地理位置、资源等条件的制约，皖东北地区仍是传统的农业地区，农村人口占80%以上，经济基础相对薄弱，农民收入普遍较低，建房时只考虑量入为出，导致房屋结构布局不当，缺乏有效的防震措施，以至4—5级左右的地震都能造成农村房屋破坏和人员伤亡（胡诚等，2007）。因此，开展皖东北地区的农村民居抗震性能调查与研究，掌握现有农村民居的抗震性能，对推进农村民居地震安全工程的顺利实施和增强农村民居抗震防灾能力具有重大的现实意义。

图1 皖东北地区范围示意图Fig. 1 Geographical location of the northeast of Anhui Province

本文通过对皖东北地区部分村镇的农村民居抗震设防情况进行深入现场调查，对区内农村民居的结构特点、抗震能力及地震安全农居示范点的建设进行了分析，同时对民居抗震性能的典型问题及对策进行了探讨，以期为该地区农村民居防震减灾技术标准和政策的制定提供参考。

1 现场调查简述

为真实反映皖东北地区农村民居的抗震设防现状，调查组沿郯庐断裂带中南段附近自北向南选取泗县、五河县、凤阳县、肥东县等4个县作为调查区。每个调查区再选定2个能代表当地民居特点的自然村作为调查点（表1），其中泗县大庄镇田庄村的抗震设防烈度为Ⅷ度（0.20g），为安徽省设防烈度最高的地区之一。

本次调查于2010年7月至8月进行，调查的对象包括已有农村民居、农民在建房屋及地震安全示范农居，共计调查农村民居近300户。调查时先听取关于民居抗震设防情况介绍，然后通过逐户实地查看、现场仪器检测及抽样访谈等方式，从结构类型、建设年代、建筑材料、施工方式、构造措施及是否考虑抗震设防等方面对农村民居展开调查，以评估每栋房屋的抗震能力。

表1 抽样调查点一览表Table 1 List of investigation sites

2 农村民居结构类型

众所周知，结构类型是影响房屋建筑抗震性能的重要因素，不同类型的房屋建筑在地震中表现出的反应特征也各不相同。皖东北地区的风俗习惯和气候条件相近，各地农村民居的结构形式、建筑风格的地域性差异较小。调查显示，该地区的农居主要使用土木结构、砖木结构、砖混结构等3种结构形式，其中砖混房屋占74.1%，是目前居民自建房使用最普遍的结构类型（图 2）。此外，随着新农村建设与农村民居地震安全工程的推进，在泗县、五河等高烈度地区集中规划建设的民居，开始采用抗震性能较好的钢筋混凝土框架结构。

图2 居民自建房结构类型比例Fig. 2 Pie diagram by structure types

土木结构房屋多建于上世纪80年代以前，均为单层，土坯墙作为承重墙体，粘土泥浆作为粘结材料，屋盖采用木屋架承重，茅草坡屋顶。这类房屋属于危房，多数房屋墙体因年久失修遍布裂缝，没有任何抗震构造措施，目前所占比例不足5%，只供少数经济条件差的村民居住或作为储物的仓库。

砖木结构房屋多建于上世纪 80—90年代，以单层为主，墙、柱常用粘土砖砌筑，其中泗县的部分房屋墙体采用毛石砌筑，门窗开洞比较小。屋盖通常采用硬山搁檩或三角形木屋架承重，红瓦坡屋顶。

上世纪 90年代中期以来，砖混结构房屋基本上取代了砖木结构房屋，成为近年来农村自建房优先采用的结构形式。除少量早期建设的为单层外，砖混房屋多为2—3层，层高多在3.6m以上，且底层层高普遍高于2—3层层高。墙体多采用240mm厚粘土砖墙，也有部分房屋底层以上墙体突变为 120mm厚，砂浆多为水泥砂浆。以淮河为界，凤阳、肥东的砖混房屋多采用钢筋混凝土平屋顶，泗县、五河则采用红瓦坡屋顶居多。

3 农村民居抗震薄弱环节分析

调查显示，皖东北地区农民的防震减灾意识较为薄弱，喜欢盲目攀比，宁肯以降低房屋的抗震性能为代价，也要把房屋建的更高、更大、更漂亮。由于缺乏有效的规划指导，没有正规的勘察、设计和施工，导致农村民居的抗震性能普遍偏低，存在严重的安全隐患。

3.1 场地与基础

在汶川地震中，滑坡、崩塌、地表破裂等地震次生灾害引起的大量村镇被埋、房屋损毁，体现了科学选址的重要性。皖东北地区的地形地貌主要包括丘陵、山地、平原等类型，地质条件较为复杂。而农民建房时可选择的场地有限，多在自家的宅基地或者责任田里建设，房屋有可能座落在断裂带通过、易发生地质灾害的地段。特别是该地区位于郯庐断裂带中南段附近，均属Ⅶ度以上高烈度区，一旦发生大震引起断层错动，可使座落在断裂上的建筑瞬间毁坏（图3）。此外，由于农民自建房未进行场地勘察，场地内存在的淤泥软弱土、可液化土不能得到及时处理，遭遇大震时极易产生软土震陷和砂土液化等地基失效，导致上部结构的损坏。

当地民居的基础普遍采用天然浅基础，基础埋深多在0.6—1.5m范围内。除部分早期建设的土木房屋采用土坯条形基础外，多采用粘土砖和毛石条形基础，基底处理较为简单，一般铺砂垫层并夯实。早期建设的民房，基本不设地圈梁，部分基础出现了腐蚀、剥落，严重地影响了房屋的抗震承载力（图4）。随着农民抗震设防意识的逐步增强，2000年以后在泗县、五河两地，部分经济条件较好的农民在建房时开始设置地圈梁，以防止由于地基不均匀沉降、地震或其它较大振动荷载造成房屋的开裂破坏。

图3 汶川地震断层破裂毁坏房屋Fig.3 Building damage by Wenchuan earthquake fault

图4 基础腐蚀、剥落Fig.4 Corrosion and desquamate of brick foundation

3.2 结构布置

皖东北地区内的农民自建房均没有进行正规的设计，由于农村建筑工匠普遍缺乏农房抗震基本知识，仅根据房主的简单要求，如建筑样式、平面布置、高度等，凭经验画出草图后即进行施工。因此，农村房屋的结构布置普遍不合理、平面和竖向布置不规则，导致地震作用的传递路径不明确。

在平面上，农民为追求外观漂亮，不对称的布置承重墙体，将楼梯设在房屋转角处或端部，使房屋的刚心偏移，地震时易发生扭转破坏；为追求通风、采光带来的舒适度而大面积开窗，甚至为了开通窗而取消了纵墙，削弱了墙体的抗震承载力（图5）；为了追求大空间使承重横墙间距超限，极易导致地震时纵墙折断倾倒。

在竖向上，砖混房屋普遍存在承重墙竖向不连续，通常是底层缩进，上面阳台悬挑的形式。上部外纵墙落在悬挑梁的端部，房屋的刚度沿竖向发生突变，极易形成薄弱层（图6）。还有部分房屋在楼梯间顶部设局部突出层，地震时易产生鞭梢效应。

图5 开通窗取消外纵墙Fig.5 Outer vertical wall is removed

图6 承重墙竖向不连续Fig.6 Discontinuity of vertical load-bearing walls

3.3 承重墙体

调查显示，土木房屋的墙体多以干坯垒砌，土坯墙体纵横交接处连结较差，同时长期风吹日晒使部分承重土墙开裂、剥蚀、风化，导致承重墙体的承载力削弱严重；砖木和砖混房屋多采用横墙承重的结构体系，但墙体内普遍无拉结筋，窗间墙和外墙尽端至门窗洞边的宽度过小，导致墙体的抗剪强度不足，地震时砖墙易产生剪切破坏甚至倒塌。

较为突出的问题是，部分村民为节省用砖采用空斗墙这种砌筑方式，且未按规定在房屋转角、纵横墙交接处等部位卧砌成实心墙（图7）。空斗墙房屋在我国分布面积较广，华东和中南地区的广大农村和乡镇大量存在。历次地震震害表明，空斗墙抗震性能极差，地震中大量空斗墙房屋产生破坏、倒塌（葛学礼等，2006）。究其原因，空斗墙侧砌的“斗砖”和平砌的“眠砖”仅靠少许砂浆连接成整体，砂浆不易饱满，墙体受力面积小且抗剪、抗弯能力较差，如果纵横墙体的拉结措施不到位，地震时“斗砖”极易产生转动，砂浆从砖上脱落，导致墙体开裂甚至倒塌。

3.4 楼（屋）盖

农村民居的楼（屋）盖主要采用木屋盖、预制空心板和现浇板这3种结构形式。土木房屋和砖木房屋通常采用硬山搁檩或三角形木屋架承重，这些木屋盖一般直接放在山墙上，屋盖和墙体缺乏有效的锚固，且支撑系统不完善，地震时易造成墙体外闪和屋盖塌落。

砖混房屋一般采用预制空心板和现浇板。早期砖墙房屋的楼（屋）盖以预制空心板为主，由于预制板的防水性较差，随着农民经济条件的改善，2000年以后建设的砖混房屋减少了预制板的使用，屋盖通常采用60—80mm厚的现浇板，但部分农民为省钱在底层和中间层的楼盖仍使用预制板（图8）。预制板和墙体之间、预制板之间缺少可靠的连接，预制板一般直接搭在板端的墙或梁上，板的支承长度仅 80—90mm，板端的钢筋不进行搭接，楼板间的缝隙多未浇灌细石水泥混凝土，造成楼盖的整体性很差，一旦遭遇强震预制板两侧承重结构的相对位移会使预制板瞬间垮塌。

3.5 构造措施与非结构构件

研究表明，圈梁和构造柱的协同工作可以改善房屋的变形性能、增强房屋的整体刚度和稳定性，因而合理设置圈梁和构造柱是砖混房屋最有效的抗震构造措施之一（清华大学土木结构组等，2008）。调查显示，在泗县、五河等高烈度区，圈梁和构造柱的重要性已逐渐被村民所接受，70%以上的新建房屋考虑到了圈梁和构造柱的设置，但也存在设置不规范的问题。有的仅设圈梁、无构造柱，有的圈梁和构造柱不延伸到房屋顶层，屋盖处未设置圈梁，也未设置构造柱（图9、图10）。相比较而言，凤阳、肥东两地房屋的圈梁和构造柱的设置比例较低，仅40%左右。实际上，按照规范要求设置圈梁和构造柱，仅需要增加造价的3%—5%，房屋的抗震性能却有显著的提高。

图7 空斗墙房屋Fig.7 Building with cavity wall

图8 使用预制板的在建房屋Fig.8 Prefabricated slab in new building

图9 新建房屋的圈梁、构造柱Fig.9 Ring beam and constructional column in new building

图10 顶层不设圈梁、构造柱Fig.10 No ring beam and constructional column on the top floor

历次地震震害表明，阳台、雨篷和女儿墙、烟囱等非结构构件也是抗震设防的重要环节。非结构构件连接不牢固，地震中易坍塌伤人。当地自建房的阳台、雨篷与承重构件之间没有可靠的连接，悬挑梁锚固长度大部分不符合要求，女儿墙高度超限，很少考虑混凝土压顶。

此外，农民建房时由于没有统一的规划，相邻房屋的朝向不一，楼间距过小，部分抗震缝宽度不足50mm，有些房屋甚至共用外墙，地震时易发生相互碰撞，导致房屋损坏。

3.6 建筑材料

建筑材料的选用不仅要满足结构的强度要求，还要保证结构的延性。调查显示，当地民居使用的建筑材料普遍存在质量问题。比如部分农民为节省成本，采用旧砖、碎砖或新旧砖混杂砌墙，致使墙体抗压强度显著降低；早期房屋采用粘土砂浆或石灰砂浆，普遍强度低、粘结能力差；水泥多为小厂生产的劣质水泥，强度低、体积安定性差；大批劣质钢筋充斥着农村建材市场，其重量偏差、外观尺寸、力学性能等指标均不符合国家标准，作为钢筋混凝土结构的关键材料，劣质钢材的使用将严重影响房屋的安全性。

3.7 施工质量

施工质量是影响房屋抗震性能的关键因素，农村建筑工匠没有经过正规的专业技术培训，仅凭经验施工，技术水平低，施工质量差。影响抗震性能的施工问题主要有：墙体砌筑方法不当，纵横墙交接处没有咬槎砌筑，灰缝砂浆饱满度不够；砌筑砂浆和混凝土的配合比很随意，粘结性差、强度达不到要求；圈梁与构造柱之间连接方式不当；为施工方便，将预制空心板端的钢筋向上弯折，直接将预制板搭接在两端的墙或梁上，未采取相应构造措施（图11）。

图11 预制板端的钢筋向上弯折Fig.11 The reinforced upward kinking of prefabricated slab

4 皖东北地区地震安全农居示范工程

实施农村民居地震安全工程是新时期推动农村防震保安工作的重大举措，关系到人民群众的生命财产安全和切身利益。调查显示，泗县、五河、凤阳、肥东等地正按照相关要求，认真选取试点村镇，积极推进地震安全农居试点、示范工作，已取得明显的经济和社会效果。

皖东北地区的地震安全农居示范工程主要依托两种方式推动：一种是当地政府结合全省新农村建设“千村百镇”示范工程、移民迁建工程及土地复垦整理项目统筹资金，统一规划、统一由资质单位设计、施工和监理，以凤阳县临淮关镇淮滨新村、肥东县撮镇马桥社区、五河县武桥镇朱圩村为代表。其中，淮滨新村移民小区和马桥社区富马庄园小区，均按照城市标准化住宅小区建设，楼高 4—6层，按Ⅶ度（0.10g）抗震设防，砖混结构。朱圩村位于苏皖交界，依托国家投资土地整理项目推动示范点建设，楼高2—3层，采用整体性好的钢筋混凝土框架结构，按Ⅶ度（0.15g）抗震设防；另一种是政府统一规划，并免费提供的户型和抗震设计图集供村民选用，建设资金以农民自筹为主，政府给予适当补助，以泗县长沟镇洋城湖村为代表。目前，已建成的地震安全示范农居均按照现行的抗震设防标准和要求建设，抗震性能良好，且规划合理、基础设施配套完善、环境优雅，对农村民居地震安全工程的推动起到了良好的示范作用（图12）。

5 农村民居抗震设防对策及建议

为增强皖东北地区农村民居抵御地震灾害的能力，保障人民群众生命财产安全，建议着手做好以下几方面的工作：

（1）加强农村防震减灾知识的宣传。农民防震意识淡薄是农村民居抗震性能差的重要原因，应采取各种有效的手段开展农村房屋抗震知识的宣传普及工作，通过宣传正确引导农民消除攀比心理，合理布置承重墙体、门窗，避免平面和竖向布置不规则；引导民居尽量避免建设在抗震不利和危险地段，如果场地内存在软弱土、可液化土等不利条件应进行相应的处理。

图12 地震安全示范农居Fig.12 Some typical examples of anti-seismic constructions

（2）加强对农村建筑工匠的技术培训。各级地震、建设部门应组织编写浅显易懂的农居抗震技术教材，加强对农村建筑工匠的抗震设防技术免费培训，使其掌握农村民居抗震基本知识和操作技能，以提高农居建设施工质量。目前皖东北地区的宿州、合肥等地已对上千名农村建筑工匠开展了技术培训，为当地农居工程的深入推进奠定了人员和技术基础。

（3）加强农村建材市场规范与整顿。建设、工商、质检等部门应加强协作，对农村建材市场加强监管，杜绝假冒伪劣建材流入市场，并向农民传授鉴别劣质建材的方法，严防劣质建材的使用。

（4）加大农村防震保安工作的资金投入。皖东北地区经济基础薄弱，农民建房经费不足，不得不降低抗震设防标准。建议设立农村民居防震专项基金，并制定相应激励政策，对按照抗震要求进行民居建设和抗震加固的村民，给予一定的补贴和奖励，鼓励引导农民在建房时减少不利于抗震的预制板和空斗墙的使用，自觉采用圈梁、构造柱等抗震构造措施，使农居建设逐步达到抗震设防要求（吴慧娟等，2004）。

（5）加快推进农村民居抗震性能普查与加固。对现有农村民居要分片、分区进行房屋抗震性能普查和鉴定。并按照村镇建设规划提出防震抗震要求，对无加固价值的民居应逐步拆除；对需进行抗震加固的农村民居，在自觉、自愿的基础上，鼓励农民采取简单易行、安全可靠的加固措施。

（6）加快推进地震安全农居示范工程。当地政府应结合“千村百镇”示范工程、移民迁建工程及土地复垦整理等项目，在条件成熟的农村地区加快推进地震安全农居示范点建设。相信通过“示范引导、以点带面、逐步推进”的方法，可以促使广大农民自觉地把建设地震安全农居作为维护切身利益的行为，带动农村民居地震安全工程全面实施（王兰民等，2005）。

（7）加强农村民居建筑抗震设防技术标准的制定和完善。在充分调查研究的基础上，结合当地的实际情况，开发推广科学合理、经济适用的农村民居抗震设计图集和施工技术指南供农民免费选用，为提高农村民居的综合抗震能力提供技术支撑。

（8）加强对农村民居抗震设防的管理和指导。地震、建设、国土、规划、农委等部门应加强协作，按照统一规划，合理布局，配套建设的原则，从场地选择、地基基础处理、结构布局、抗震措施等方面对农村房屋建设进行管理和指导。

（9）加快建立健全农村民居抗震技术服务体系。各级地震部门应加快推进农村民居地震安全技术信息网及抗震技术培训、咨询服务体系的建设，对农民建设抗震房要从政策上给予扶持引导，从技术上给予服务指导，切实解决农村民居的抗震性能薄弱的问题。

6 结语

汶川地震和玉树地震用血的事实告诫我们农村民居的抗震设防的重要性，皖东北地区复杂的地震地质背景和农村民居抗震能力普遍薄弱的现状又决定着这项工作的紧迫性和艰巨性。目前，安徽省正在全省范围内实施农村民居地震安全工程，这项社会影响大、任务艰巨的系统工程的实施将进一步增强皖东北地区农村民居防震抗灾能力。同时，也应充分认识这项工作的长期性，不断创新管理体制和工作机制，勇于开拓进取，以实际行动来贯彻落实科学发展观，推进该地区农村民居抗震设防工作健康发展，最大限度地减轻地震灾害。

葛学礼，朱立新等，2006. 浙江文成地震村镇空斗墙建筑震害分析. 工程抗震与加固改造，28（6）：106—109.

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清华大学土木结构组，西南交通大学土木结构组，北京交通大学土木结构组，2008. 汶川地震建筑震害分析.建筑结构学报，29（4）：1—9.

吴慧娟，曲琦等，2004. 地震高发地区农村抗震能力建设与灾后重建. 工程抗震与加固改造，（5）：1—5.

王兰民，陶裕禄等，2005. 中国地震安全农居示范工程综述. 西北地震学报，27（4）：305—311.

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Investigation and Research for Anti-Seismic Performance of Rural Buildings in the Northeast of Anhui Province

Cao Junfeng1), Liu Qingzhong1), Ye Xianguo2), Zhai Hongtao1), Feng Weidong1),Jiang Qing2)and Li Daidi1)

1) Earthquake Administration of Anhui Province, Hefei 230031, China
2) School of Civil Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China

Since the northeast of Anhui province is located nearby in the middle-southern sector of the Tan-Lu fault zone, it is likely that medium-strong earthquakes occur potentially in the future. In the paper, structural features and anti-seismic performance of rural buildings, combining Wenchuan earthquake with local actual situation, was analyzed in the Northeast of AnHui province based on the investigation, and the seismic safe rural project was also described. Some problems and countermeasures were discussed in order to provide reference for seismic protection of rural buildings in the area.

Rural buildings; Seismic performance; Investigation; Seismic safe rural project

曹均锋，刘庆忠，叶献国，翟洪涛，冯伟栋，蒋庆，李代娣，2011. 皖东北地区农村民居抗震性能调查与研究. 震灾防御技术，6（2）：136—145.

安徽省地震科研基金重点项目（200904001）

2010-07-29

曹均锋，男，生于1983年。硕士，工程师。主要从事工程抗震及地震工程研究。E-mail: caojunfeng2009@126.com

致谢：本文在调查过程中，得到了安徽省地震局震防处及相关市、县地震部门领导的大力支持与配合，合肥工业大学研究生汪可、马文明也参与了部分工作，在此一并表示衷心的感谢！