广西农村民居抗震性能调查研究[1]

杨钦杰 刘华贵 高鹏飞 余宗飞



广西农村民居抗震性能调查研究[1]

杨钦杰 刘华贵 高鹏飞 余宗飞

（广西壮族自治区地震局，南宁 530022）

通过对广西10个较有代表性的县（市、区）农村民居进行实地调查，给出了10种建筑结构类型分布比例，并对砖混结构、砖木结构、钢筋混凝土结构、混凝土小砌块结构、木结构和生土结构6种主要民居结构的建筑特点和抗震性能现状进行了研究讨论，同时给出了主要结构类型的农居房屋在不同地震烈度区域内的破坏率和损失比，总结了广西农村民居抗震性能弱的原因并提出了建议。

农村民居 建筑特点 抗震性能

引言

我国是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一，随着经济的快速发展，城市房屋的建筑质量和抗震性能已经大大提高，地震造成的房屋破坏和人员伤亡已经由城市转移到了农村。地震造成的房屋倒塌，是农村地区人员伤亡和经济损失的最主要原因。我国农村地域辽阔，农村的房屋结构类型也多种多样，房屋的建造年代、结构形式、建筑质量及房屋的抗震性能都不同。国内许多学者对我国地区农村民居的抗震性能开展了深入研究分析，并取得了许多有价值的研究成果。李书进等（2010）采取实地调查和问卷调查的方式，对湖北农村住宅的结构形式、建造方法、建造年代、抗震性能进行调查，总结了土木结构、砖木结构和砖混结构这三种主要结构房屋的抗震性能和震害特征。杨立军等（2012）通过对湖南省常德市的379户农村民居开展调查，对当地农村主要民居的抗震性能进行评价，发现有78%以上的民居达不到抗震防灾的要求，并提出了相应的对策。马义红等（2013）通过对安徽省宿州市部分农村房屋进行详细调查，发现土木结构、砖木结构、砖混结构、框架结构为该市农村民居的4种主要结构形式，其中砖混结构房屋最多，大部分房屋不具备抗震能力或抗震能力薄弱。杨仕升等（2012）对我国农村房屋建筑的主要结构形式、震害特征及其建造特点进行分析，认为缺乏设防意识、缺乏抗震技术和经济条件差是农村房屋“小震致灾、大震大灾”的主要原因。

广西地处喜马拉雅地震带与环太平洋地震带的衔接过渡部位，地壳运动强烈，发震构造复杂多变，近年来中小地震频发，对公众的生命财产安全造成很大的威胁。由于广西当地农村经济落后和农民抗震防灾知识的缺乏，导致农村房屋质量和抗震性能薄弱，2013年2月20日广西百色市平果—田东—巴马交界S4.5地震及2013年3月1日广西柳州市柳北区L3.2地震就造成了当地不少农村居民房屋产生破坏。本文选取了广西10个较有代表性的县（或县级市、区），对各县（市、区）的农村民居建筑结构、抗震性能以及居民抗震意识现状等进行了实地调查，揭示了调查区农村民居的结构特点和抗震性能现状，分析了调查区农村民居抗震设防存在问题的原因并提出建议，可为今后广西农村民居抗震设防工作提供必要的参考。

1 调查范围和内容

本文选取了广西东兴市、桂平市、合浦县、灵山县、陆川县、平桂区、融水县、天等县、田东县、象州县等10个县（市、区）的部分农村地区进行实地调查，这10个县（市、区）在地理位置上比较均匀地分布在广西的不同地区，具有一定的代表性，其位置分布如图1所示。在进行实地调查时，首先根据官方提供的数据，统计调查地区农村民居各结构类型面积所占比例（表1），然后再对调查区的民居进行抽样调查，共调查了531栋房屋，抽样中综合考虑了农村既有和在建民居的建筑结构形式、建造年代、主要建造材料、建造方式等，具有较好的代表性。

2 调查统计结果

参考《震害防御信息服务数据采集规范（试行稿）》中的房屋结构分类形式，将本次调查房屋的结构类型分成钢结构、钢筋混凝土结构、砖混结构、混凝土小砌块结构、砖木结构、土木结构、生土结构、木结构、石结构及其它结构等10种结构类型。根据对官方提供数据的统计分析，各地区不同结构形式房屋所占的比例如表1所示（表中数字均为四舍五入后的数字）。

表1 农村民居各结构类型面积所占比例（%）
Table 1 The proportion of different types of rural building structures（%）

由表1可见，这10个县（市、区）农村民居的房屋结构类型分布既具有相似性，又具有明显的地域性。比如：砖混结构在所有调查的地区中都是最主要的房屋结构类型，砖木结构在各个地区也都有较大的分布。但同时差别也很明显，比如：钢筋混凝土结构在东兴市和合浦县的房屋结构中占比较多，混凝土小砌块结构在天等县占有的比重较大，而木结构基本上只在融水县有分布，而且占了融水县房屋结构的较大比例，这与当地的经济发展水平和历史文化传统有关。

对10个县（市、区）的各结构类型所占比例进行综合分析后，得出了整个调查区的各结构类型房屋所占比例，具体如表2所示（表中数字均为四舍五入后的数字）。

表2 调查区各结构类型房屋面积所占比例（%）
Table 2 The proportion of different types of building structures in the survey area（%）

由表2可以看出，调查区农村房屋结构类型所占比例比较靠前的6种主要结构类型依次为：砖混结构、砖木结构、钢筋混凝土结构、混凝土小砌块结构、木结构及生土结构，所占比例依次为：54%、15%、8%、6%、6%、4%，这几种结构类型占了整个农村房屋面积的93%，具有很强的代表性。其中，砖混结构所占比例最大，这也基本反映了当前农村民居的大体状况。下面将针对这6种房屋结构类型进行深入细致的分析。

同时，本文对10个县（市、区）的农村民居进行了大量的抽样调查，共对531栋房屋进行了详细的调查统计，经过统计分析得出了6种主要结构类型房屋的建造年代时间区间分布，具体如表3所示（表中数字均为四舍五入后的数字）。

表3 调查区农村民居各结构类型所建年代分布表
Table 3 The ages of rural building structures

由表3可以看出，各种结构类型的房屋均表现出了较为强烈的时代感。生土结构房屋主要建造年代是1970年以前，随后逐步减少，到1990年后则完全绝迹；木结构房屋在各个年代均有出现，2000年后有增多趋势；混凝土小砌块结构则是在1980年后才出现，2000年后也有增多的趋势；钢筋混凝土结构出现的较晚，2000年以后才出现，2010年后则出现高峰；砖木结构各个年代均有出现，在1980—1990年出现最高峰，随后逐渐减少，2010年后基本消失；砖混结构出现于1980年，2000年后达到高峰，并且依然是现代农村民居的主要结构类型。

3 主要结构类型现状及抗震性能分析

3.1 砖混结构

砖混结构（含底框、内框结构）是上世纪90年代后期农村开始兴起的结构形式，是调查的10个县（市、区）农村民居中量最大、面最广的结构类型，也是目前广西农村民居的主要结构类型。当地的砖混结构房屋以2—4层居多，由烧结的粘土砖墙承重，房屋的楼屋盖采用现浇钢筋混凝土的形式（见图2、图3）。在当地砖混结构房屋未设置构造柱、圈梁等抗震措施的现象较为普遍，部分房屋即使采取了抗震措施但也存在结构设计不合理、施工方式不规范等诸多缺陷，造成了房屋的整体抗震性相对较差。如：底框结构很多墙体没有落地，上刚下柔，头重脚轻；未设置构造柱，房屋的竖向强度和刚度突变明显；横墙间距和墙体预留门窗洞口过大；人工搅拌的混凝土和砂浆不均匀，强度不足；墙体砌筑砂浆厚度不均、不饱满、不勾缝等。当遭受地震破坏时，该类房屋轻则会导致承重墙体、楼屋盖、门窗洞口处、楼梯间或突出屋面结构轻微开裂破损；重则会引起承重墙体破碎、房屋扭转、底框柱节点严重破坏，导致房屋发生局部或整体倒塌。

3.2 砖木结构

砖木房屋建造简单、费用低，在调查区的农村房屋中占有不小比例。这些砖木结构房屋建造时间一般在2005年以前，目前少量新修农居也仍采用该种结构形式，以1—2层居多。当地砖木结构房屋的房顶多为木屋架铺瓦屋面或檩条铺瓦屋面，墙体采用烧结粘土砖砌筑，层间楼板一般采用现浇的钢筋混凝土形式，几乎都未采取任何抗震构造措施（见图4、图5）。由于屋架与承重墙体以及檩条与墙体间缺乏有效的连接，纵横墙间存在连接弱、砂浆强度低、单层墙体过高等问题，房屋的抗震性能较差。当遭遇地震时，该类房屋的破坏轻则为铺瓦掉落、墙体轻微开裂；重则为墙体外闪、屋架垮塌甚至整体倒塌。

3.3 钢筋混凝土结构

钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构。承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的，钢筋承受拉力，混凝土承受压力。包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。近年来，钢筋混凝土结构无论在工业建筑还是民用建筑中应用都越来越广泛（见图6、图7）。此种结构是由横梁和立柱联合组成的，能同时承受竖向荷载和水平荷载的结构构件，在一般的工业和民用建筑中框架的横梁和立柱都是刚性连接的，此结构是由楼板、梁、柱及基础这4种承重构件组成。它由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成空间结构体系，具有传力明确、结构布置灵活、整体性好的优点，如果再加上可靠的抗震设计、良好的施工，钢筋混凝土结构就具有良好的抗震能力。目前此结构已广泛应用于各类多层的工业与民用建筑中。

3.4 混凝土小砌块结构

混凝土小砌块结构于上世纪90年代后期兴起，因其具有自重轻、砌筑方便、施工效率高等优点，在广西不少地区有分布。该类房屋的承重砌块由水泥和砂石加水搅拌振动加压成型，样式有实心砌块和多孔空心砌块，其楼屋盖一般采用现浇钢筋混凝土的形式，以1—2层为主（见图8、图9）。广西农村的混凝土小砌块结构房屋也普遍存在未设置构造柱、圈梁等抗震措施的现象，大部分多孔空心砌块墙体未设置芯柱、拉结钢筋，结构设计和施工方式也存在和砖混结构相似的缺陷。当遭受地震破坏时，该类房屋常见的震害现象有承重墙体开裂、突出屋面结构破坏、楼层垮塌等。在2010年玉树7.1级地震中，采用多孔空心混凝土砌块砌筑的墙体，由于抗拉、抗剪、抗裂的性能较差，在地震中特别容易震碎失稳而导致房屋垮塌。

3.5 木结构

木结构是我国古代房屋的主要结构类型，近代后逐渐减少。木结构具有以下特点：①自重较轻，地震时产生的作用力较小；②木材有很好的柔韧性，可以承受大的形变；③木结构的构件靠榫卯结构连接，可以有效地消解地震能量。所以木结构如果在施工过程中铆得非常好，再加上其本身较轻，就能保证它的整体性而不易倒塌，具有较强的抗震能力（图10）。在调查的10个县（市、区）中，木结构是融水苗族自治县农村民居一直延用的主要结构类型，以2—3层为主，外形美观、造型考究，是广西桂北少数民族地区农村民居的典型代表。当地农村的木结构房屋一般采用穿斗木屋架或木柱木屋架的构架形式来承受屋顶和楼板的重量，其楼板、墙壁、隔板、楼梯等均用木板建造，屋顶为木屋架铺瓦屋面或檩条铺瓦屋面（图11）。但调查中发现，该地区一些木结构房屋存在木柱浮搁在柱脚石上、梁和柱连接节点不稳固、屋顶过重、木头陈旧老朽等抗震不利的现象。当遭遇地震时，该类房屋常见的震害现象轻则有铺瓦掉落、木构架倾斜；重则榫卯拔出、屋盖塌落甚至整体倒塌等。

3.6 生土结构

生土结构房屋在调查区内分布不多，主要建造于上世纪80年代以前，一般为1—2层。随着农村生活水平的不断提高，该类房屋大多已废弃无人居住，或仅用作家禽用房和辅助用房。当地的生土结构房屋主要由未经焙烧的土坯或夯土做成承重墙体，采用土坯砖的墙体一般采用泥浆来粘结，层间楼板一般采用木板搭建，屋顶与砖木结构相似为木屋架铺瓦屋面或檩条铺瓦屋面（见图12、图13）。由于生土材料强度先天不足，未经焙烧的土坯或者夯土无论是抗压强度、弯剪强度，还是延性都比较差，在相同的地震烈度下，生土结构房屋的震害程度要比其他结构类型房屋严重的多。当地生土结构房屋同时存在跨度过大、墙角未采取拉结措施、屋盖墙体未有效连接、房屋年久失修等诸多问题也都很容易在地震作用下产生破坏，总体抗震性能较差。当遭遇地震时，该类房屋轻则铺瓦掉落、墙体开裂；重则墙体粉碎、屋架垮塌或整体倒塌等。

4 主要结构类型破坏率及损失比分析

由于广西地处华南地区，属于弱震区，发生破坏性地震很少。据此以全国其它地区不同结构类型房屋破坏率数据作为借鉴，同时由于混凝土小砌块结构、木结构和生土结构房屋的数量占比较小，相关数据不多，因此本文仅对砖木结构、砖混结构和钢筋混凝土结构进行分析。

高晓路等（2012）通过对中国不同地区房屋破坏率的分析，研究得出了全国各类结构房屋破坏量占房屋破坏总量比重的各县的平均水平，即土木结构为32%左右、砖木结构为47%左右、砖混结构为17%左右、钢筋混凝土结构为4%左右，并得出了砖木、土木结构的房屋破坏比例远高于其他两种房屋结构的结论。

刘毅等（2011）利用过去20年间中国地震灾害损失数据对房屋破坏概率的范围进行了统计，并参照已有研究成果和房屋结构分类与震害等级划分的相关标准，提出了中国地震灾害风险评估的房屋破坏概率参数，即土木结构在地震烈度为Ⅵ—Ⅷ时的破坏概率为15%左右，Ⅷ—Ⅸ时的破坏概率为50%左右，大于Ⅸ时为100%；砖木结构在地震烈度为Ⅵ—Ⅷ时的破坏概率为10%左右，Ⅷ—Ⅸ时的破坏概率为40%左右，大于Ⅸ时为95%左右；砖混结构在地震烈度为Ⅵ—Ⅷ时的破坏概率为8%左右，Ⅷ—Ⅸ时的破坏概率为35%左右，大于Ⅸ时为90%左右；钢混结构在地震烈度为Ⅵ—Ⅷ时的破坏概率为5%左右，Ⅷ—Ⅸ时的破坏概率为20%左右，大于Ⅸ时为60%左右。

周光全（2011）通过对云南地区1992—2005年发生的56次破坏性地震的统计分析，得出了土木结构和砖木结构房屋的破坏：在地震烈度为Ⅵ度时，土木结构和砖木结构房屋的毁坏、破坏、基本完好率分别为3.81%、24.87%、71.32%和2.63%、22.67%、74.71%；在地震烈度为Ⅶ度时，土木结构和砖木结构房屋的毁坏、破坏、基本完好率分别为11.6%、49.65%、38.75%和8.5%、53.06%、38.45%；在地震烈度为Ⅷ度时，土木结构和砖木结构房屋的毁坏、破坏、基本完好率分别为42.05%、50.36%、7.59%和34.4%、53.83%、11.76%。

通过以上数据分析比较并结合周光全等（2010）的相关文献，本文得出调查区主要结构形式房屋的破坏比如表4所示。

表4 主要结构形式房屋破坏率（%）
Table 4 The damage ratio of main building structures (%)

续表

地震所造成建筑物破坏的损失比，是指不同破坏等级的建筑物修复、重建单位面积所需费用与其单价的比。由于涉及到地震后各类不同破坏等级房屋本身的价值评估，损失比的确定显得更为困难。《地震现场工作（第4部分）：灾害直接损失评估》（2005）规定了房屋建筑破坏损失比的取值范围（表5、表6），因此初步评估时可按表5、表6选取房屋建筑损失比。

表5 简易房屋破坏损失比（%）
Table 5 Loss ratio (%) of simple house structures

表6 非简易房屋破坏损失比（%）
Table 6 Loss ratio (%) of non-simple house structures

5 调查区农村民居抗震性能分析

通过实地调查和统计分析可发现，调查区农村民居中无论是上世纪80年代以前修建的生土结构房屋，还是本世纪最新修建的砖混、砖木等结构类型房屋，除了钢筋混凝土结构外，绝大部分农居的抗震性能都比较差，存在较大的震害安全隐患。结合调查了解到的实际情况，笔者认为产生此现象的原因主要有以下几个方面：

（1）抗震设防意识薄弱。广西在我国属于弱震省份，建国以来发生破坏性地震的频率较低，大多数人从未经受过地震，防震减灾的意识淡薄。建房时往往仅考虑房屋的美观、宽敞、气派，但忽略了房屋结构的抗震安全。

（2）经济条件落后制约。由于农村经济落后，居民收入偏低，为了降低造价，不设置圈梁和构造柱以减少钢筋水泥的花费，购买建筑材料时更多关注价格而不是质量，因此经济条件不宽裕在一定程度上制约了广西农居抗震设防水平的发展。

（3）设计、施工粗糙。农村修建房屋一般按照地方风俗习惯自行设计，使得大部分房屋的设计和施工不合理，如房屋平、立面布置不符合抗震要求等。同时绝大部分农村工匠没有进行过专业施工培训，施工质量没有保障，经常会有人工搅拌的混凝土及砂浆强度偏低等问题，甚至有些房屋设计时设置了圈梁和构造柱，但施工时未按规范进行设置，达不到抗震设防的要求，大大削弱了房屋的抗震能力。

（4）监管体制不完善。各级政府部门关注的重点集中在城市，城市的建（构）筑物从规划、设计、施工和验收等均制定有明确的监督管理制度，而对广大农村民居却缺乏相应的监管体制，这也是农居长期存在设计不合理、施工质量差而达不到抗震设防安全要求的重要原因。

6 加强农村民居抗震设防的建议

本文通过对广西10个较有代表性的县（市、区）农村民居结构类型的调查统计，并对砖混结构、砖木结构、钢筋混凝土结构、混凝土小砌块结构、木结构和生土结构6种主要民居结构类型的建筑特点和抗震性能进行的分析研究，发现当地大部分农居的抗震性能相对较差，造成此现象的原因与当地村民抗震设防意识薄弱、经济条件落后、专业知识缺乏和政府监管体制不完善等紧密相关。

汶川、玉树、鲁甸地震的深刻教训告诉我们，农村民居抗震性能差，一旦发生破坏性地震，必将造成较大的人员伤害和财产损失。加强农村民居抗震设防管理，规范农居建筑设计和施工，提高农村民居抗震能力已刻不容缓。为了尽量减少和避免将来不可预见的破坏性地震给广西农村居民带来的生命和财产损失，结合广西农村民居抗震性能的调查实际，建议加强以下几方面工作：

（1）加大对农村防震减灾知识宣传，提高民众的抗震设防意识，逐步改变民众传统的不设防和不规范的建房观念，把建设安全民居变为维护居民自身生命财产安全的自觉行动。

（2）加大对农村民居建设的资金扶持。由于农村的经济收入有限，如政府能把新农村建设试点、农房改造试点、农村民居防震保安工程等资金扶持项目结合起来，资金统筹安排，对农村民居建设增强抗震设防给予适当补贴，必将有利于提高农民建设抗震房屋的积极性。

（3）加强农村建筑工匠的专业知识培训。建立农村建筑工匠抗震建设培训制度，采取行业协会、职业教育等多渠道对农村建筑工匠进行业务技能培训，培养一批掌握农村民居抗震基本知识和操作技能的建筑工匠，提高农村地区建筑物的施工质量和抗震技术水平。

（4）逐步完善农村房屋的建设管理制度，在条件成熟时将村镇建筑的规划、设计、施工和验收等实行统一监管，确实保证农村民居的抗震能力达到抗震设防安全的要求。

高晓路，季珏，金凤君，牛方曲，2012．中国农村房屋震灾脆弱性评估及其成因分析．地理学报，67（2）：211—220.

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Investigation on the Aseismic Performance of Rural Buildings in Guangxi

Yang Qinjie, Liu Huagui, Gao Pengfei and Yu Zongfei

(Earthguake Administration Zhuang Autonomous Region, Nanning 530022, China)

Through the investigation on rural buildings of ten typical counties (city, district）in Guangxi, we conducted studies of statistical analysis of 10 structural types and distribution proportion, architectural characteristics, and seismic performance of the six main types of dwellings. We obtained the damaged ratio and loss ratio of buildings of main structural types under different seismic intensities. Finally, we summarized the reason of the weak seismic performance of rural buildings and put forward some suggestions.

Rural building; Architectural characteristic; Aseismic performance

[1] 基金项目 广西壮族自治区地震局科研合同制项目资助，项目编号：2014007

［收稿日期］2015-03-03

［作者简介］杨钦杰，男，生于1982年。硕士研究生，工程师。主要从事地震安全性评价和工程抗震研究。E-mail：738964085@qq.com

杨钦杰，刘华贵，高鹏飞，余宗飞，2016．广西农村民居抗震性能调查研究．震灾防御技术，11（1）：100—110．

doi：10.11899/zzfy20160111