新疆农牧区民居房屋结构类型与震害特征分析*
2021-04-21常想徳
常想徳, 孙 静, 谭 明
(新疆维吾尔自治区地震局,新疆 乌鲁木齐 830011)
中国是世界上大陆地震最多的国家,地震灾害损失十分严重,大量震害调查结果显示,地震造成的人员伤亡主要是由房屋倒塌造成,而经济损失的90%以上是由建筑物毁坏所致,在农牧区,由于经济发展相对落后和居民抗震防灾知识缺乏等原因,房屋抗震能力普遍薄弱,地震时因房屋破坏而造成人员伤亡的现象更为严重[1-3]。
新疆是中国内陆地震活跃地区,也是中国地震灾害最为严重的地区之一,其特殊的区域地震构造背景,形成了新疆及其邻区地震活动频度高和强度大的特征。2000年1月至2019年12月,新疆共计发生5级以上破坏性地震93次,其中6.0~6.9级地震12次,7.0级以上地震3次。这些破坏性地震总计造成291人死亡,5 326人受伤。
由于新疆各地区经济发展水平不平衡,少数民族聚集区发展相对落后,民居建筑抗震设防水平差异问题非常突出,同时,新疆民居房屋的结构特征和设防水平也有着显著的时代特征[4]。本世纪以来,新疆农村民居由基本不设防到安居工程的稳步推进与顺利实施,在多数地区具备良好抗震性能的安居工程房屋已逐步替代了不具备抗震能力的老旧房屋。但目前,部分地区仍存在一定数量的简易结构类型的房屋。本文中通过梳理新疆历年来破坏性地震中各结构类型房屋的震害特征,分析其产生震害的原因,较全面的分析新疆农牧区民居房屋的结构类型特征及抗震性能差异,为提高农村地区的防震减灾能力,使震前清楚不同结构类型房屋的抗震薄弱环节,做到有的放矢的预防,为减轻农牧区地震灾害风险提供基础资料。
1 新疆农牧区房屋结构类型研究现状
新疆传统的农牧区房屋,大都是由当地的建筑工匠按照当地的传统习惯建造的,具有结构简单,建造样式基本一致,造价低廉,易于就地取材的特点。自实施抗震安居工程以来,受各地州、区市经济、人文及自然地理等条件的影响,新疆农牧区民居出现了许多新型的结构形式[5-6]。
新疆从2004年开始实施的城乡抗震安居工程,是要变被动的震后救灾为震前主动积极的防御,要求新建的抗震安居房,不管是何种结构,都必须达到抗震的要求,并针对不同结构类型的农村民居制定出了详细的基本技术要求,2006年张勇将新疆农村抗震民居房屋结构类型划分为3大类:一类为单层砖混、砖木结构,二类为土木结构、木夹板、木构架土坯、木构架柳芭夹芯房屋,三类为石木结构[7]。
晋强等将新疆民居主要结构类型分为混合结构、墙体自承重结构及框架结构,并将砌筑材料类型分为改性的生土、新型石膏土坯及棉花秸秆草砖[8]。
夏多田等根据承重材料的不同,将新疆村镇建筑房屋分为,土木结构房屋(分土坯墙承重,硬山搁檩房屋、木构架承重房屋、木构架承重夹土坯芯墙房屋及木板夹心结构房屋)、砖木结构、石木结构房屋、砖混结构房屋及其他新型结构房屋5大类[6]。
张守洁等人2013年根据各地民居传统风俗习惯和建筑材料实际,将新建和改造民居结构类型分为砖混结构、砖木结构、木结构(包括“笆子墙”、木板夹心墙)、石木结构、土木结构、石膏土块房等[2]。
2013年谭明等人将新疆传统民居划分为4大类:土木结构、砖木结构、砖砌体结构及其他类。其中将土木结构细分为土坯结构、夯土墙结构及木构架-土坯墙结构。其他类分为石结构、木结构及砖土混合结构等(1)谭明.新疆抗震安居房震害矩阵初步研究,2013.。
2013年9月至2015年5月间,温和平等人在全疆完成了新疆民居房屋的大范围抽样调查工作。根据调查结果,新疆除乡镇附近和城郊农村区域建设有各类建筑样式的2~3层砖砌体民居外,绝大多数区域的民居为单层结构。将民居建筑类型主要划分为土木结构、砖木结构、砖混结构及具抗震结构的砌体结构4种结构类型。并将新疆民居划分为6个典型区域:伊犁盆地区域,北天山经济带区域,克拉玛依市区域,阿勒泰区域,吐哈盆地区域,南疆及东天山区域[9]。
谭明等人将新疆安居工程建设分为2个阶段[10],第1个阶段为2004~2010年,称为“抗震安居工程”,目的是为广大群众的生命和财产安全提供基本保障,主要结构类型包括,砖混结构、砖木结构、木板夹芯结构、木架构-土坯墙结构、石木结构、现浇石膏-土坯墙结构、木架构-芭子墙结构以及其他结构(木结构、编制木板房等)等主要8种结构形式,结构形式较多,分布不均匀,单体建筑面积相对较小;第2个阶段为2011年以后,在新疆自治区人民政府主导下,把民居抗震与改善农牧民生产生活条件、新农村建设相结合,将“抗震安居工程”更名为“安居富民工程”,根据农户宅基地大小、家庭人口、经济条件和生活习惯等实际,建造达到抗震设防要求,同时提高建房标准,确保农牧民住房面积合适(原则上每户不低于80平方米)、功能设施齐全、建筑质量可靠,符合地域特色的具有实用性和耐用性的有抗震能力农牧民房屋。这不仅提升了农牧民住房的抗震性能,还满足了人民群众对更高生活品质的需求[4,11]。在此阶段作为中国第二大牧区,新疆高位推动并实施了“定居兴牧工程”,彻底改变了牧民居无定所,实行农牧结合的方式发展畜牧业,极大改善了牧民的生活条件,促进了社会稳定和民族团结,改善了定居点局部生态环境[12-13]。截止目前,新疆农牧区房屋结构类型,逐步统一为以砖木结构、砖混结构为主的单层房屋和以砖混结构为主的多层房屋。
自2016年起中国地震动参数区划图全面实施后,新疆“安居富民工程”改称为“农村安居工程”,此类房屋严格按照,施工质量高、抗震构造措施齐全,在地震中均未造成破坏。
本文中主要依据新疆近些年来破坏性地震中房屋震害程度,结合造成房屋抗震性能差异的主要因素,如砌筑方式、建造材料、墙体材料、建造年代、墙体砌筑粘结材料及有无抗震构造措施等,将新疆农牧区民居房屋结构类型划分为土木-木架-石木简易结构类、砖木结构类及砖混结构类,并将土木-木架-石木简易结构类房屋细分为:夯土墙类(俗称干打垒)、土坯墙类、砖土混合墙类、木构架类及石木结构类;将砖木结构房屋细分为:无抗震措施的泥浆砌筑的砖木结构房屋、无抗震措施的砂浆砌筑砖木结构房屋及有抗震措施的砖木结构房屋;将砖混结构房屋细分为:无抗震措施的砖混结构房屋和有抗震措施的砖混结构房屋。将新疆民居房屋结构类型划分为3大类10小类,针对各小类的震害特征进行总结分析。
2 农牧区房屋各结构类型震害特征分析
根据近些年新疆部分破坏性地震中房屋的震害现象,对细化分类后的各结构类型房屋进行震害特征梳理,并分析其产生破坏的原因。
2.1 土木-木架-石木简易结构
该结构类型房屋在2003年前广泛分布于新疆南北疆农牧区,从2004年开展的抗震安居、安居富民及定居兴牧工程开展以来,具备抗震性能的房屋正逐步淘汰此类简易结构房屋,但是目前在农村及牧区仍有一定数量的该类房屋。
该类房屋承重墙体多为夯土墙、土坯墙及块石,屋顶由木梁及苇席、稻草等简陋防水材料组成。房屋一般层高较低,开间及进深均较小,房屋结构是典型的脆性结构。
该类房屋墙体结构的材料强度低,无任何抗震构造措施(仅少量房屋墙体间及转角处含木柱)。屋面和墙体之间缺乏有效连接,房屋结构的整体性差,房屋各构件之间的连接薄弱,在水平地震力作用下,整个屋面产生推力破坏承重外墙[8,14-15]。此类土木结构房屋大多数建设年代较早,年久失修,在新疆历次破坏性地震中受灾程度最重,破坏范围也最广。将该类房屋细分为:夯土墙、土坯墙、砖土混合墙、木构架及石木结构5小类。
2.1.1 夯土墙类
此类夯土墙(俗称干打垒)形式房屋是将半干半湿的黏性土逐层分段夯实,纵墙搁梁,山墙搁檩。此生土类建筑的物理特征是它的导热系数小和热惰性好,因此这类房屋具有良好的隔热、保温和防寒性能,能实现冬暖夏凉,节约能源的效果。但其最大的缺点是怕水,因新疆地区气候干燥,降水量少,此类房屋分部较广[16-17]。
震害特征及分析:该类型房屋震害表现为屋顶坍塌、承重墙体整体或局部倒塌(图1a、b、c、d)及墙体结合部开裂等。此类型房屋多为建造时就地取材,有些房屋墙体材料为含粉砂类土,其墙体承载能力差,若未及时修缮或加固,其很容易遭受风雨侵蚀,抗震能力极差。在2011年尼勒克—巩留6.0级地震、2012年新源—和静6.6级地震、2014年于田7.3级地震[18-19]及2016年阿克陶6.7级地震中此类房屋多数出现破坏。
2.1.2 土坯墙类
土坯墙类房屋,是由土坯块做墙体砌筑材料,黏土泥浆粘结砌筑而成作为承重墙体,屋架和木梁搁置在土坯墙上,屋顶上部由草泥覆盖。少数房屋屋顶有整体性较好木屋架(如阿图什市),其房屋层高约5 m,进深约3 m,最大开间约5~6 m。该类型房屋缺少如木圈梁、木柱及拉结构造等抗震措施,加之部分地区房屋因雨水冲刷、地基变形等因素地震前已出现不同程度损坏,房屋抗震性能显著降低。
此类土坯墙房屋中,存在少量的土坯墙与墙内木构架共同受力形式的房屋。房屋墙体结合部设置了木柱,且墙体中均匀设置了木拉梁与木柱相连;屋顶由木料卯接成整体后安装,屋盖整体性能较好,屋顶铺设草泥,整体结构设置了多项合理抗震措施,有效地提高了结构的整体性和抗倒塌性。
震害特征及分析:土坯墙房屋震害现象主要表现为屋顶整体或局部坍塌(图1e、f)、承重墙体整体或局部倒塌(图1g、h)、承重墙体纵横墙交接处开裂、墙体外闪、墙体斜向及竖向裂缝、门窗洞角裂缝及洞口间墙体剪切裂缝、女儿墙及屋檐等非承重构件损坏等[20-21]。该类房屋大多数建设年代较早,年久失修。房屋承重墙体建筑材料强度低,是典型的脆性结构,无任何抗震构造措施,屋面和墙体之间缺乏有效连接,房屋整体性很差,在水平地震力作用下,整个屋面产生推力破坏承重外墙[14-15],如在2015年皮山6.5级地震Ⅷ度区内的固玛镇老街多数此类结构房屋倒塌破坏(图1f);在2017年塔什库尔干5.5级地震中,一居民房屋(图1e)屋面及墙体倒塌造成3名工人遇难。该类房屋门窗洞口上未设置过梁,或者仅放置窄细木条,搭接长度不够,不能起到过梁的作用。土坯墙体本身强度低,地震来袭,造成局部应力集中,门窗洞口上部角部墙体出现裂缝;房屋纵横墙在砌筑时未在墙体交接处咬槎搭砌,纵横墙间无可靠拉结,地震造成纵横墙体间出现贯穿裂缝或墙体局部坍塌,如在2016年阿克陶6.7级地震中木吉乡布拉克村村委会附近的此类房屋成片出现这种震害现象(图1g、h);屋面檩条或大梁简单搁置于土墙墙顶(硬山搁檩),梁下无梁垫,梁下墙体无暗柱或壁柱[20],在地震动作用下,梁下墙体产生应力集中现象,出现竖向裂缝。
2.1.3 砖土混合墙类
此类房屋,多为砖砌基础,前墙为砖砌,其余墙体为土坯砌筑,或内墙为土坯砌筑外墙为粘土砖砌筑(土坯墙和砖墙之间无有效可靠的连接,属于典型的砖包皮墙体),木屋顶,硬山搁檩,或部分有整体性较好的木屋架。仅少数砖包皮房屋建造质量较好或经过抗震加固外,此类房屋因其墙体材料的差异性和结构整体性较差等因素,在地震中易发生破坏。
震害特征及分析:这类房屋土坯墙和砖墙之间没有可靠的连接,在地震中外侧墙体倒塌、墙体上部屋檐及女儿墙塌落的现象较为普遍(图1i、j),地震时群众撤离到屋外过程中被震落屋檐碎块砸伤也是造成人员受伤的原因之一[22]。
部分地区针对此类房屋开展了抗震加固措施,如精河县大河沿子镇的此类房屋,在2017年精河6.6级地震之前,在当地政府各部门的大力支持与指导下,针对此结构类型的房屋采取了墙体间增设钢筋拉结等抗震加固措施,极大提高了房屋结构的整体性,在地震中Ⅶ度区内此类房屋抗震性能表现良好,未出现墙体倒塌等现象,仅少数房屋承重墙体出现裂缝(图1k、l)。
2.1.4 木构架类
该类木构架结构房屋主要包括夹板墙(木板夹心)与笆子墙类房屋。夹板墙木架类房屋主要为2004年之前建设的抗震类房屋。此类房屋将黏性土放在木夹板之间夯实,木夹板与梁或檩有连接,是一种简单的抗震房;笆子墙木架结构房屋为较早的抗震安居房结构形式之一,木制地圈梁、屋顶圈梁和木制立柱,木架主体完成后使用树条或红柳条编制成笆子作围护墙,之后再内外墙附草泥,当地俗称笆子墙。
该类房屋在广大农村易于推广,其具有建造时取材便利、结构受力明确、柱与梁布设灵活、自重较小及结构轻质等特点,抗震性能好,墙体不易产生整体倒塌等破坏[19,23]。在新疆多次地震中在保护群众生命安全,减少地震灾害损失方面发挥了重要作用。但是其结构构件主要为木质结构,耐久性较差,随着时间的推移,木架结构抗震房屋使用的维护成本将逐渐上升,抗震能力也会逐渐降低[24]。
震害特征及分析:该类房屋在低烈度时墙体不易产生整体倒塌现象,一般不会造成大面积破坏,但在高烈度区这类房屋震害现象较为明显,表现为一面或两面墙体倒塌,屋盖塌落(图1m、n、o),墙体草泥局部或较大面积脱落(图1p),部分房屋墙体两侧草泥均脱落。此类房屋出现破坏的原因主要是木梁、柱各节点连接不牢固所致[25]。在地震作用下,节点不仅要承受水平力,还要承受拉扭作用,因此节点处很容易产生拉脱、折榫现象,导致木构架的局部破坏或全部塌落[5]。此外,由于雨水侵蚀和木制老化等原因造成墙体整体强度下降,且草泥与笆子墙粘合度较低也是此类房屋出现破坏的主要原因[10,18]。同样,木板夹芯墙木构架结构房屋在早期经历过地震的检验,体现出良好的抗震性能,但随着使用年限的增加,其耐久性及舒适性方面的缺点逐渐凸现。如在2011年新疆阿图什—伽师交界5.8级地震中,灾区此类房屋出现严重破坏现象(图1p)。
2.1.5 石木结构类
石木结构房屋主要分布在牧区,牧区居民点分布较为分散,地形主要为山间盆地,河流沟谷阶地及山间坡地等,受交通与经济条件的限制,此类房屋大多为当地居民就地取材而建,尤其在交通不便的偏远高原地区此类房屋数量较多(如阿克陶县与塔什库尔干县高原山区)。该类房屋承重墙体主要为片块石、卵石等天然材料由粘土砌筑而成,屋顶结构为先搭建房梁后在其上搁置短木条作为椽子,在椽子上铺设草席后覆盖房泥,此类房屋砌筑材料粘结强度较差,结构整体强度低,抗震性能较差。
震害特征及分析:房屋破坏形式主要为屋顶与承重墙体整体或部分坍塌毁坏(图1q、r、s)、房屋墙角塌落损坏、承重墙体贯穿裂缝等现象。部分片块石砌筑的房屋多采用内外墙分别砌筑方式,内外墙间缺乏有效连接(图1r、t),房屋墙体结构自身整体性很差,同时,这类房屋多数建造年代较早,大多未及时维修加固,墙体主要由黏土做为粘结剂砌筑而成,材料强度差异极大,块石或卵石之间粘结强度极差,且部分老旧房屋屋顶房泥较厚,再加上存在施工质量差和受场地条件的影响,在地震中破坏较为严重,造成人员伤亡,如在2016年阿克陶6.7级地震中Ⅷ度区内的布拉克村开科阿特克居民点,地震造成该地牧民房屋及棚圈成片倒塌毁坏[26],造成布拉克村卡拉其居民点一此类房屋倒塌致1人死亡(图1s)。2017年塔什库尔干5.5级地震造成8人死亡,其中致5人死亡的房屋均为此结构类型(或其墙体由土坯与石块混合砌筑)(图1q)。
2.2 砖木结构
砖木结构是以粘土砖墙作为竖向承重构件,屋顶采用木质构件,硬山搁檩或采用整体木屋架形式,屋顶铺覆草泥或在之上覆盖瓦片,该结构主要由墙体承担竖向承重、抗剪等要求,其竖向荷载相对较小,木材有较好的弹性、顺纹受拉及横纹抗剪能力较强,部分房屋屋架纵横向支撑连接形成空间体系,可以有效地起到抗震作用,所以砖木结构房屋在广大农村地区分布广泛[27]。早期在经济水平相对较高的北疆地区数量较多,但随着抗震安居工程的不断实施,分布的范围日益扩大,数量也逐渐增多。本文中将砖木结构房屋细分为无抗震措施的泥浆砌筑砖木结构房屋、无抗震措施的砂浆砌筑砖木结构房屋及有抗震措施的砂浆砌筑砖木结构房屋。
2.2.1 无抗震措施的泥浆砌筑砖木结构
该类房屋多为居民自建,承重墙体为泥浆砌筑的砖墙且灰缝饱满度较差,此类房屋施工质量差,缺少构造柱、拉结筋及圈梁等抗震构造措施,多数房屋开间大,窗间墙过窄,整体抗震性能较差,在地震中破坏的比例较高。
震害特征及分析:震害现象为屋顶整体或局部坍塌、墙体结合部倒塌、墙体外闪、墙体剪切裂缝及门窗洞口裂缝(图2a、b、c、d、e)。造成此类破坏的原因在于房屋墙体为粉土粘结砌筑而成,墙体整体强度低,且房屋普遍较高,开间较大,窗间墙过窄,纵横墙体间无拉接、砌筑质量较差。
2.2.2 无抗震措施的砂浆砌筑砖木结构
该结构类型房屋同样多为居民自建房屋,承重墙体为砂浆砌筑的砖墙且灰缝饱满度较好,建造及施工质量较高,抗震性能较好,但该类型房屋多数缺少圈梁及构造柱等抗震措施。
震害特征及分析:该类型房屋在地震中较少发生倒塌等严重破坏的情况,其震害现象主要为门窗洞角裂缝、墙体竖向与斜向裂缝、纵横墙交接处裂缝(图2f、g、h、i、j),这类房屋,门窗洞口上多数未设置过梁,或者过梁延伸较短,不能起到过梁的作用,部分房屋屋面梁直接置于洞口上方,或者洞口以上45°范围内,地震时造成局部应力集中,产生洞口上部角部墙体出现裂缝。屋面檩条或大梁简单搁置于砖墙墙顶(硬山搁檩),梁下无梁垫或者垫梁,地震动作用使梁下墙体局部受集中荷载作用,产生竖向裂缝。部分房屋窗间墙过窄,在地震力作用下产生横向裂缝。房屋四角、纵横墙连接处未设置构造柱或在砌筑时未在墙体交接处咬槎搭砌,纵横墙间无有效拉结[21-22]。如在2012年新源—和静6.6级地震现场调查中发现科蒙乡一处砂浆砌筑砖木结构房屋中在2011年尼勒克—巩留6.0级地震后在裂缝墙体上粘贴的报纸在本次地震中裂开(图2j)。
2.2.3 有抗震措施的砂浆砌筑砖木结构
此类房屋建造时基础由混凝土浇筑而成,建筑材料均满足规范要求,墙体四角和内外墙交接处均设构造柱,墙体上下设圈梁,部分房屋其墙体采用空心黏土砖砌筑,质量较轻,经试验检测,墙体承载力大于普通黏土砖墙体,且空心砌块可达到保温隔热的目的。该类房屋耐久性、舒适性及抗震性能都更好。
震害特征及分析:此类有抗震构造的砖木结构房屋在新疆绝大多数的破坏性地震中均未出现结构性破坏现象,仅在2015年皮山6.5级地震的极震区(9度区异常点)内少量有抗震构造措施的砖木结构民房出现严重破坏和中等破坏情况,极个别房屋出现屋顶塌落毁坏现象(图2k),其他震害现象为墙体斜向或竖向开裂、山墙外闪、横纵墙连接处开裂及屋顶水平错位等(图2l)[28]。造成破坏的主要原因为此类房屋在地震中遭受的影响烈度超过当地的抗震设防烈度,地震中很多公用房屋也出现了严重破坏的现象。在2017年塔什库尔干5.5级地震中此类结构房屋外表完好,房屋内部墙体仅出现轻微可见裂缝,其紧邻的石木结构房屋倒塌毁坏(图2m、n)。这些有抗震措施的房屋震害现象与周轶刚、熊立红等人通过对新疆砖木结构的安居房进行振动台试验得出的研究结果较为吻合,即有抗震措施的房屋遭遇等于或低于抗震设防烈度时一般不会出现明显破坏,因此,设置构造柱和圈梁是提高砌体房屋抗倒塌能力的一种有效措施,新疆安居房屋具有良好的抗震能力[29-30]。
图2 砖木及砖混结构房屋震害照片
2.3 砖混结构
此类房屋墙体为砖砌体,屋盖或者楼盖采用钢筋混凝土构件。有单层或者多层,农村民居多为单层,屋顶分坡顶和平顶。该类型房屋主要集中在县、乡、镇政府及兵团团部、连部所在地。居民自建的房屋基本没有采取抗震措施,建筑施工质量较差,抗震性能不高。本次研究将该类房屋分为无抗震措施的砖混结构和有抗震措施的砖混结构2小类。
2.3.1 无抗震措施的砖混结构
该类民居房屋为未经抗震设防的自建房,由泥浆或水泥标号较低砂浆砌筑而成,材料强度和砌体整体强度很低,房屋屋顶构件多采用预制板,建造年代久远,施工质量差,缺乏抗震构造措施,抗震性能较差。
震害特征及分析:该类房屋震害现象主要为墙体竖向及斜向裂缝,门窗洞口裂缝,屋顶预制板间裂缝(图2o、p)。砖混结构承重墙属于脆性材料,砌筑而成的结构也属脆性[31],在地震力作用下门窗洞口等应力集中部位及墙体内部出现裂缝;预制板未座浆,与墙体粘结度不够,在地震力作用下预制板结合部位出现明显裂缝。如在2017年精河6.6级地震中一水电站多栋职工住房屋顶楼板间出现裂缝(图2p)。此外,受场地条件的影响在2016年新源5.0级地震中,喀拉布拉乡克孜勒塔勒村居民房屋墙体受地基沉降影响破坏严重(图2q、r)。上述震害现象,直观地表明了圈梁在房屋建筑中发挥着重要作用,如增强纵横墙体的连结、增强其整体性、约束墙面裂缝的开展及抵抗由于地震或其他原因(如地基不均匀沉降、温度裂缝等)对房屋的破坏作用等[32]。
2.3.2 有抗震措施的砖混结构
目前在建的安居工程房屋多为空心砖砌筑的墙体承重,钢混现浇屋顶(或木屋顶),房屋四角和纵横墙交接处均设有构造柱,墙体上下设圈梁。部分地区房屋基础埋深达1.7 m,卵砾石混凝土垒砌的条形基础,部分房屋外墙墙面覆有保温材料。房屋抗震性能优越,在历次地震中未出现破坏。2017年精河6.6级地震灾后整体重建的托里镇叶里斯南也肯村(图2t),航拍照片显示该村房屋整齐靓丽,单体外形美观,在2018年10月14日精河5.4级地震中无一出现破坏,抗震性能表现良好。在2017年塔什库尔干5.5级地震灾害调查时发现在库科西鲁克乡瓦窑本村存在四代抗震安居房屋同框出现(图2s),各结构类型的有抗震措施的民居房屋均未出现破坏。
3 结论
(1) 房屋结构的抗震性能受建筑的建造年代、结构类型、材料强度、抗震措施、施工质量等多因素影响,各结构类型的房屋在地震中破坏程度差异明显。总体来看石木类简易结构房屋抗震性能最差,砖混结构房屋总体抗震性能较好。土木-木架-石木简易结构类与不具备抗震措施的砖木结构房屋因缺乏必要的抗震构造措施,结构整体性差,在破坏性地震中出现破坏的比例最大,是造成人员伤亡的主要民居结构类型。
(2) 从新疆的历次地震灾害中发现,房屋的震害除受房屋本身抗震性能影响外,其震害的产生与场地的工程地质条件关系较为密切,如部分民居建于河谷漫滩、低阶地之上,地下水位较高,部分房屋建在山梁边坡上,当遭遇地震波时,这种场地对地震波具有明显的放大效应,或产生砂土液化致使房屋地基失稳造成破坏。如,2003年2月24日巴楚—伽师6.8级地震[33]、2013年3月11日阿图什5.2级地震[34]、2013年12月1日新疆柯坪县5.3级地震[35]、2011年10月16日新疆精河县5.0级地震[36]、2011年11月1日新疆尼勒克—巩留6.0级地震[20]及2015年7月3日新疆皮山6.5级地震[37-38]灾区房屋震害均出现受场地条件影响的情况。
(3) 房屋的破坏还受历年地震、降水及冻融等多种自然灾害累积叠加破坏,造成地震中房屋破坏现象加重。如在2016年2月11日新疆新源5.0级地震[39]与2011年11月1日新疆尼勒克—巩留6.0级地震中[20,40],震前灾区房屋因丰富的降雨及冻融变形,加重了震害,2013年3月11日阿图什5.2级地震[34]及2012年6月30日新疆新源—和静交界6.6级地震[41]灾区房屋受震前多次地震影响造成房屋震害加重。
(4) 安居工程房屋总体抗震性能良好,其实施最大限度的减少了人员伤亡与灾害损失,仅皮山6.5级地震中少量房屋因超越当地设防烈度出现严重或中等破坏程度现象外,其余地震中安居工程房屋均未出现明显破坏,在减少人员伤亡及灾害损失方面的效果较为突出。自2000年以来新疆地震共造成人员死亡291人,其中,自2004年实施安居工程以来共造成人员死亡12人,约占死亡总人数的4%,安居工程的实施创造了2005~2015年间地震零死亡的成绩。2016年阿克陶6.7级地震仅造成1人死亡,无人受伤。2015年皮山6.5级地震距离县城仅7 km,灾区人口65万人,地震仅致3人死亡。2016年呼图壁6.2级地震距离乌鲁木齐95 km,无人员伤亡;2017年8月9日精河6.6级地震,造成36人受伤,无人员死亡。
(5) 当前新疆部分地州的农区或牧区仍存在一定数量的简易结构类房屋,这类房屋因城镇化建设多数转变为农民或牧民季节性居住房屋,房屋空置率较高,此类房屋建造年代较早抗震性能极差。还有部分地区有些农户在搬入安居工程房屋后,将原先居住的老旧房屋变为厨房或库房等生活用房,还有些农户虽已有安居房但未入住,此类情况安全隐患极大,建议政府部门应采取引导群众彻底拆除危旧房屋并宣传引导有安居房的群众禁止入住老旧房屋。建议新疆各级地方政府加大不具备抗震设防能力房屋的拆除力度。
文中房屋震害调查资料均来自相对应破坏性地震现场工作队,仅以此篇献给近20年来在新疆地震应急、地震灾害风险评估及农村安居工程建设中作出贡献的前辈。