广西田东-平果-巴马交界4.5级地震砖混结构房屋震害分析

刘华贵，王永幸，蒋文宇

(1.广西工程防震研究院，广西 南宁 530022；2.广西大学土木建筑工程学院，广西 南宁 530004）

0 前言

2013年2月20日03时21分，在广西壮族自治区百色市田东县、平果县和河池市巴马县交界附近发生了4.5级地震，震中位于百色市田东县朔良镇（北纬23.84°，东经107.41°），震源深度约7 km。这是广西自2005年平果县、田东县交界处发生4.6级地震之后发生的最大地震，对震源中心周围村镇的建、构筑物及生命线工程等造成了不同程度的破坏，其中砖混结构房屋破坏现象尤为突出。

本文通过对震源中心周围的田东县朔良镇、平果县同老乡及巴马县百林乡等房屋震害情况较严重的地区进行实地考察，归纳和分析了震区砖混结构房屋的震害特征和原因，总结了受震害房屋的建造特点，对提高村镇房屋抗震性能提出建议，为今后村镇房屋的震害研究及抗震救灾工作开展具有一定的指导意义。

1 震区环境及房屋震害情况

地震受灾区地形多为海拔400～500m的丘陵，个别地区有低山分布，主要发育三叠系泥岩、砂岩以及二叠系、石炭系灰岩和泥灰岩等。震区侵蚀地貌发育，河流弯曲，河谷有V字形、U字形两类，多为两者过渡类型。村镇居民点零星散落分布在丘陵山腰、河谷谷坡、河流阶地或山间盆地中。

此次地震震级虽然较小，但震源较浅，破坏力大。震区内85%以上的房屋结构类型为砖混结构，多为2005年以后新建，由于许多房屋不同程度地存在抗震构造措施不完善、材料强度低、施工质量差等问题，因此在地震作用下许多房屋都遭受了不同程度的破坏。根据当地政府统计和现场调查的结果，此次地震未造成房屋倒塌和人员死亡，但有1000多间房屋遭受破坏，其中震区内约2%的房屋遭受中等以上破坏，约12%的房屋遭受轻微破坏。

2 房屋震害特征及原因分析

受地震破坏的砖混结构房屋以居民修建的2～4层房屋为主，部分为底框结构；楼屋盖均采用现浇式钢筋混凝土构件；设置有圈梁，但未设置构造柱；墙体直接搭建在楼板上。在地震中，砖混结构房屋的主要破坏形式、特征及其原因分析如下。

2.1 承重墙体的破坏

砖混结构房屋承重墙体遭破坏的现象在此次地震中最为普遍。许多房屋的墙体不同程度地出现了水平裂缝、竖裂缝和斜裂缝等破坏形式，如图1、2所示。

图1 墙体水平裂缝和竖裂缝Fig.1 Horizontal and vertical crack in the wall

图2 墙体交叉斜裂缝Fig.2 Diagonal crossing crack in the wall

（1）水平裂缝主要出现在顶层楼屋盖圈梁下1～2皮砖的位置，裂缝沿着砌筑砂浆延伸形成通缝。由于混凝土楼屋盖和圈梁与砖墙的刚度存在较大差异，且房屋未设置构造柱，因此在地震水平剪力作用下两者不能整体运动，在薄弱的锚固连接处附近易开裂破坏。

（2）竖裂缝主要出现在纵横墙连接处，裂缝沿着连接处延伸形成通缝。由于房屋要承受两个方向的地震力作用，受力复杂，易发生应力集中现象，而且房屋的纵、横墙连接处没有采用“咬槎相接”的砌筑方式，也未设置拉结钢筋或构造柱，缺乏足够的拉结，因此在地震作用下易开裂破坏。

（3）斜裂缝一般与水平方向成45°角沿着墙体砌筑砂浆延伸，少数砖块从中间被拉断。当地震作用方向与墙体方向一致，墙体内部产生的主拉应力值超过砌筑砂浆和砖块的抗拉极限值时，墙体即产生斜裂缝，在地震的往复作用下，进一步形成交叉裂缝。

2.2 附属结构（突出屋面结构）的破坏

此次地震中，许多突出屋面的附属结构物如楼梯间、女儿墙等产生了不同程度的破坏，如图3、4所示。由于房屋立面结构改变，使顶部出现刚度突变，且这些附属结构与主体结构没有可靠地连结，因此在地震作用下由于“鞭梢效应”而极易遭受破坏[1、2]。

图3 楼梯间破坏Fig.3 Damage of stairwell

图4 女儿墙破坏Fig.4 Damage of parapet wall

2.3 底层楼板端部的破坏

底层混凝土楼板端部被震裂破坏的现象在震害房屋中也较为常见，如图5、6所示。该现象主要发生在砖混结构房屋的2层楼板上，在该层楼板和墙体的连接处一般还会出现环绕全屋的细微裂缝，墙体轻微水平错移，以及小片混凝土块被震裂脱落等特征。

图5 端部混凝土震裂Fig.5 Shocking Crack at the end of concrete slab

图6 端部混凝土震裂Fig.6 Shocking Crack at the end of concrete slab

为了方便生活或者畜养牲口，震区的砖混结构房屋大多采用底框结构的形式，底层很少砌筑承重墙或者为仅剩柱子的“鸡腿式”结构以达到较大空间的目的。房屋结构在立面上存在上刚下柔，头重脚轻的缺陷，且底框与上部墙体间缺乏有效的拉结，在地震作用下由于房屋底部承受较大剪力，因此在底层刚柔交界的连接部位易发生整体错移[3]；而因上部结构在地震作用下的反复晃动作用，混凝土楼板的端部受集中压应力而导致开裂破坏。

3 震害房屋的建造特点及存在的问题

此次地震震级虽小，但仍造成许多新建不久的砖混结构房屋产生了不同程度的破坏，从房屋震害的特点进一步暴露了我国广大经济落后地区村镇房屋建筑普遍存在的问题。以下从三个方面是对此次地震受破坏的砖混结构房屋的建造特点及存在的主要问题。

3.1 设计方面

受地方经济和技术条件的限制，震区的房屋通常是由当地建筑工匠根据房主的经济能力及实际要求，按照当地传统风俗习惯建造。由于建筑工匠缺乏必要的建筑设计常识，房屋的结构布局不合理，房屋的整体抗震性能较差，如底框结构很多墙体没有落地，上刚下柔；房屋虽设置有圈梁但未设置构造柱，顶部附属结构与主体结构没有可靠的连接，房屋的竖向强度和刚度突变明显等[4]。而根据现场调查，震区中同时设置有圈梁和构筑柱的砖混结构房屋并未有群众反映受到破坏。

3.2 施工方面

由于缺乏专业的施工技术人员，施工技术落后，导致所建的房屋质量得不到保证。如房屋的纵、横墙连接没有采用“咬槎相接”的砌筑方式，也未设置拉结钢筋，墙体连结强度不足，造成房屋的整体性较差；建筑施工工艺粗糙、质量差，部分墙体砌筑砂浆厚度不均，不饱满不勾缝，造成砌块间粘结不牢，在地震作用下因受力不均而导致墙体抗震强度降低等等[5]。

3.3 材料方面

从现场调查中发现，受震害严重的房屋相当一部分存在水泥砂浆强度不够的缺点。用于砌筑的水泥砂浆配合比不合理，含砂量偏高，水泥用量相对偏少，搅拌不均匀，大大影响了其粘结强度，因此在地震作用下墙体裂缝沿着砌筑砂浆延伸形成通缝的现象较为常见。

4 结论

在广西2013年2月20日田东-平果-巴马交界附近发生的4.5级地震中，震区大量新建不久的砖混结构房屋遭受了不同程度的破坏，其中以房屋的承重墙和附属结构开裂破坏、底层混凝土楼板端部被震裂的现象最为突出，给群众的生命财产安全造成不少的损失。经总结分析震害房屋的建造特点，本人认为这些新建房屋的抗震性能差是由于房屋存在结构设计不合理、施工质量不保证以及砌筑砂浆材料强度不够等不足造成的。

砖混结构是我国广大农村新建房屋最主要的建筑结构形式之一，我们应从此次地震中吸取震害经验及教训，提高房屋的抗震性能，增强结构的安全性。为尽量减少和避免将来不可预见地震给村镇居民带来的生命和财产损失，建议加强以下几方面工作：

（1）加大开展村镇居民的房屋抗震知识宣传，逐步改变群众传统的建房观念。

（2）制定完备的村镇民居抗震设计规程和指南，并结合地方民俗特点制作建筑抗震设计施工图集，指导当地村镇民居建造。

（3）组织专业技术人员对村镇建筑工匠进行培训，提高房屋施工质量。

（4）逐步完善村镇房屋的建设管理制度，在条件成熟时将村镇建筑的设计和施工等进行统一验收管理，确实提高农村建筑的抗震能力。

[1]汤统壁，吴从晓，聂一恒，等.江西九江地震砌体结构震害分析[J].广州大学学报（自然科学版），2006， 5 （06）： 77-80.

[2]吴从晓，汤统壁，聂一恒，等.江西九江地震房屋震害分析[J].工程抗震与加固改造，2006，28（01）：5-9.

[3]马少华.论底框房屋结构设计中的问题及措施[J].建材与装饰，2007，12：42-43.

[4]杨仕升，王永幸，谢开仲.我国农村房屋抗震与加固的研究及进展[J].华南地震，2011，31（03）：140-149.

[5]杨仕升，申志敏，谢开仲，等.我国村镇砌体房屋震害分析与抗震加固研究进展[J].华南地震，2012， 32 （03）： 1-10.