我国东部地区农居建造特点及抗震性能分析

刘金龙，党明昊，宣功奉，林均岐

(中国地震局地震工程与工程振动重点实验室，中国地震局工程力学研究所，黑龙江 哈尔滨 150080)

我国是一个地震多发国家，地震发生频率高且强度大[1]。从历史上看，在绝大多数灾害性地震中，农村地区的破坏都要超过城镇[2]。造成这种现象的原因主要是农村地区经济条件相对落后，房屋建造质量较差所致，同时也与农村人口抗震观念相对薄弱有关[3]。随着我国整体经济水平的不断提升，广大农村地区的民居质量得到了很大的改善，农居建设的抗震意识也不断增强，这些问题得到了一定的改善。然而，我国农村地区面积广大且人口众多，经济发展水平差别较大，导致我国农村地区的房屋建筑种类千差万别，即使是同一类房屋，由于建造工艺和建筑材料的不同也会对其抗震性能产生很大影响，另外一些老旧民居依然存在，这些房屋大多材料老化、腐蚀严重，基本无任何抗震措施[4-5]。这些房屋在将来的地震中会有怎样的表现是一个值得关注的问题，科学合理的把握农村地区民居的建造特点及抗震性能，可以为地震灾害评估及震后应急救援工作提供有力的数据支撑[6]。

对于我国农村民居抗震性能的调查和研究，部分学者已经开展了一些研究，如王兰民等[1]对西北地区房屋的民房现状及抗震技术进行了分析；姚新强等[4]对天津地区农居的抗震性能进行了调查与分析；王波等[3]对河北地区农村典型房屋的抗震能力进行了调查，并提出了相应的措施和建议来提高农村房屋的抗震性能；杨钦杰等[7]对广西农村民居抗震性能进行了调查研究，总结了广西农村民居抗震性能弱的原因并提出了建议；刘阳、郭子雄、黄群贤等[8-10]以福建为重点，通过现场普查的方式，对我国东南沿海地区村镇住宅的结构类型及其安全性等级的分布特点进行了统计分析，对该地区村镇住宅的安全性和耐久性问题进行了总结，并提出了相应的防灾建议。当然，还有一些学者对不同地区的农居进行了调查和分析，这里不再一一介绍。分析发现，目前，大多数学者的研究限于经济相对落后地区，对东部经济发达地区农村房屋的研究相对较少。本文作者通过对我国东部地区房屋的实地考察，分析了房屋的建造特征，指出了东部地区农居中存在的抗震薄弱环节，为宏观把握我国东部地区农居总体的抗震情况提供参考。

1 调查区域及调查方法

调查区域主要分布在山东、江苏、安徽等3个省份，限于人力以及时间等因素，每个省份的调研点主要集中在地震重点监视防御区内，因重点监测区在每个省份的面积不等，所以每个省内的抽样点也不尽相同，一般在每个县内选择2～3个自然村作为抽样点，特殊情况下选择1个，考虑到城中村建筑物的复杂性，在调查中同样选取了几个城中村作为抽样点，表1所示是一些主要的抽样点信息，这样虽然不一定能够准确代表一个省份的总体情况，但在至少一定程度上也能反映了该省份的一些真实信息。如果需要更加准确的结果，就要进行大面积的全面调查，这是非常困难的。在每个调研点，对该点所存在每一类型房屋，都需要选择代表性一两栋建筑物，采用入户考察、测量、询问等方法，对房屋的施工方式、建造年代、建筑材料、结构形式、基础类型、房屋现状等信息进行详细记录，把握该类型房屋的总体特性，并在后续的内业工作中进行相关的数据统计和处理。

表1 抽样点列表及各类结构比例Table 1 List of sampling points and proportion of various structures %

续表

2 各类房屋建造特点及抗震性能

通过对山东、江苏及安徽等地区的考察，发现我国东部地区农居主要以砖混结构和砖木结构为主，由表1的数据可以看出，两类结构合计可以占农村房屋总体的90%以上，存在少数的钢筋混凝土框架结构，同时还存在少数的土木、石木结构等老旧房屋，这些老旧民房多数已经无人居住，只有极少数的还有老人居住。

2.1 砖混结构

东部地区的砖混结构主要可分为两类，一类是20世纪80～90年代建造的缺少抗震构造措施的老旧砖混结构，本文称为“砖混结构(一)”，另一类是2000年以后建造的具有较好抗震构造措施的砖混结构，文中称为“砖混结构(二)”。

砖混结构(一)，该类房屋一般为1～2层，如图1～图6，有些房屋刚建成时为1层，后来经过扩建成为2层，且这种类型的房屋不在少数。多采用毛石或块石基础，石料较少的地区也会采用砖砌基础，如安徽地区，砖基础较多，少数房屋设有地梁。地梁上一般采用24 cm厚砖墙承重，实心黏土转居多，水泥砂浆或混合砂浆砌筑，少数墙体中设有圈梁，但几乎都没有设置构造柱，值得注意的是，在苏南张家港等地区，很多房屋的墙体是空斗墙，如图8所示，这种墙体的稳定性很差，抗震能力非常不好。绝大多数采用的是预制板楼板，且目前少数新建的房屋也在采用预制板，所采用的预制板见图7，这些预制板一般只在受拉面配置少量的钢丝，配筋率比较低，且预制板采用平整切割技术，预制板之间不能相互搭接，预制板与墙体之间也缺少可靠的锚固。有些房屋为了隔热以及防水，在楼板上起脊做成坡屋顶，坡屋顶的做法与砖木结构相同，硬山搁檩式结构体系，较少采用木屋架，一般用水泥棒做梁，直接搭在横墙上，上面铺木板、秸秆或芦苇等材料，再抹泥、挂瓦。

图1 江苏徐州金山桥办事处杨庄村 图2 江苏东海县城郑庄村Fig.1 Yangzhuang village, Jinshanqiao community, Xuzhou city Fig.2 Zhengzhuang village, Donghai county, Jiangsu province

图3 江苏张家港市南新村砖混 图4 安徽灵璧县杨疃镇小徐家村Fig.3 Nanxin village, Zhangjiagang city, Jiangsu province Fig.4 Xiaoxujia village, Lingbi county, Anhui province

图5 山东汶上县郭楼镇崔园村 图6 山东邹城县钢山街道办苏庄村Fig.5 Cuiyuan village, Guolou town,Shandong province Fig.6 Suzhuang village, Zoucheng county, Shandong province

图7 墙皮脱落的空斗墙 图8 民居中采用的预制板Fig.7 Cavity wall with peeling skin Fig.8 Prefabricated panels used in residential buildings

砖混结构(二)，该类砖混结构房屋大多建于2000年以后，如图9～图12，大部分为2层，一般采用毛石基础或砖砌基础，基础上有地梁，24 cm砖墙承重，安徽部分地区常采用多孔砖砌筑，几乎都设有圈梁和构造柱，大多采用整体现浇钢筋混凝土楼板，整体性较好。

图9 江苏新沂市唐店镇姚湖村 图10 安徽固镇县孟城村门东组Fig.9 Yaohu village, Xinyi city, Jiangsu province Fig.10 Mengcheng village, Guzhen county, Anhui province

图11 山东郯城县马头镇杨庄 图12 江苏张家港市城区谷城巷Fig.11 Yangzhuang, Matou town, Shandong province Fig.12 Gucheng lane, Zhangjiagang city, Jiangsu province

两者之间的比例在各个地区不是很统一，有些地区设防类多一些，但有些则非设防类多些，总体来看，目前整个东部农居中，两类砖混房屋的数量基本相当。但随着时间的推移，相信设防砖混的数量会逐渐增加，而非设防类砖混则会相应减少。

2.2 砖木结构

砖木结构，是指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或砌块砌筑，屋盖主要采用木结构的一种结构形式。这种结构形式的房屋由于建造简单，材料价格低廉，施工方式便捷，在我国农村中被广泛应用，在我国东部地区同样如此，特别是在20世纪80年代以前，这种房屋是农村的主流房屋，现在依然占据相当的比例，可占总体房屋的40%以上。该区域的砖木结构房屋正房通常3～4间，如图13～图16，采用毛石基础，少数地区采用砖砌基础，几乎没有地梁，24 cm厚黏土砖墙承重，石灰砂浆做粘结物，没有设置圈梁和构造柱，硬山搁檩式结构，屋内一般采用木屋架，采用圆木或水泥棒做檩条，檩条两端搭在山墙或木屋架上，檩条上铺芦席、木板、水泥板等材料做望板，如图17，上面抹泥后挂瓦。

部分地区的屋盖上，采用方形砖块作为望板材料，如图18，将其平铺在椽子上，并在上面抹泥后挂瓦，这种方砖与水泥板不同，水泥板面积较大，在檩条上比较稳定，但方砖面积较小，比较零散，整体铺在椽子上的稳定性很差，易在地震中掉落。另外，有些地区的砖木结构房屋，由于年代久远或地基下沉等原因，导致墙体开裂，如图19～图20。

图13 徐州市铜山区刘集镇车村 图14 山东郓城县陈坡乡西杨庄村Fig.13 Che village, Liuji town, Tongshan district, Xuzhou city Fig.14 Xiyang village, Yuncheng county, Shandong province

图15 安徽蒙城县楚村镇赵庄 图16 安徽濉溪县刘桥镇周大庄Fig.15 Zhaozhuang, Mengcheng county, Anhui province Fig.16 Zhoudazhuang, Suixi county, Anhui province

图17 江苏徐州地区水泥板望板 图18 山东菏泽地区木屋盖Fig.17 Cement plate watchboard used in Xuzhou area Fig.18 Typical wooden roof in Heze, Shandong province

图19 江苏徐州市五号井社区 图20 安徽濉溪县刘桥镇周大庄Fig.19 No.5 Jing community, Xuzhou city, Jiangsu province Fig.20 Zhoudazhuang, Suixi county, Anhui province

2.3 其他结构

通过调查，发现在我国东部地区的农居中，除了砖混结构和砖木结构，还存在少量的土木结构以及石木结构房屋，这些房屋数量比较少，但与钢筋混凝土框架结构不同，因为其抗震能力很差，同样作为重点研究。

土木结构：多建于20世纪60～70年代，如图21～图22所示，该类房屋在安徽北部、鲁西南以及苏北地区仍有少数存在，基础采用毛石砌筑，夯土墙承重，墙体厚度约45～50 cm，部分房屋在墙体表面抹一层维护性的面层，该抹面层的泥内混合了米糠，使这种泥的粘结性较好，且能较好的防护雨水冲刷，保证了墙体在数十年之后仍然比较完好。通常纵向3间，硬山搁檩，设2个木屋架，沿纵向搭木檩条，木檩两端直接搁置在山墙上，中间架在木屋架上，檩条上铺秫秸把、芦苇、木条等材料做望板，上面抹泥后挂瓦(个别老屋采用油毡+毛草的形式)，如图27所示。

图23 江苏盱眙县河桥镇蒋郢村 图24 山东龙口市芦头镇庵夼村Fig.23 Jiangying village, Xuyi county, Jiangsu province Fig.24 Ankuang village, Longkou city, Shandong province

图25 江苏盱眙县城北社区 图26 江苏盱眙县城北社区一角Fig.25 Chengbei community in Xuyi county, Jiangsu province Fig.26 A corner of Chengbei community in Xuyi county

石木结构：该类房屋一般为20世纪70年代以前建造，有些房屋的建造年代很早，甚至有400多年历史的古代建筑依然有人居住，如图23～图26。该类房屋在一些石材丰富的山区仍有一定的数量，如山东、江苏淮安等地区。一般为3间，大多为老人居住，其主要特征是房屋墙体全部采用毛石砌筑，采用大块毛石作基础，石砌墙体承重，一般在门窗洞口的两边或墙角处砌砖，硬山搁檁式结构体系，木屋架，坡屋面瓦顶。其建造方式大概如下：因当地为山区，就地取材，在山上采毛石作为原料砌筑墙体，墙体一般厚50 cm，石块之间没有粘结材料，有些在墙体表面用水泥砂浆勾缝。基础同样由毛石砌筑，地基下挖约1 m深，基础上直接砌墙。硬山搁檁式结构，一般在3间房中间沿纵向设置两道木屋架，木檩或水泥棒架设在屋架上，有些房屋在檩条上面搭毛竹作为椽子，椽子上铺木板、芦席、苇笆、或毛毡等材料做望板，没有椽子的望板直接铺在檩条上，再抹一层泥后挂瓦，如图28所示。

图27 土木房屋内部 图28 石木房屋内部Fig.27 The interior of a timber-and-earth building Fig.28 The interior of a timber-and-stone building

图29 民居的烟囱 图30 屋顶的罗马柱装饰Fig.29 The chimney of a building Fig.30 Roman columns on the roof of a building

3 存在的问题及薄弱环节分析

通过对东部3个省份的调查和分析，发现我国东部地区的农居尚存在以下几个方面的问题：

(1)大部分老旧砖混房屋缺少抗震构造措施，预制板应用还很广泛，抵抗大震的能力不强。这些房屋有的是一些老旧房屋沿袭下来一直使用，因为政策等原因没有得到改造；有些则是由老旧砖木房屋等经过扩建改造形成的砖石混结构，结构形式混乱，受力复杂，容易在地震中遭到严重破坏甚至倒塌。

(2)砖木结构在农居中所占的比例还比较高，抗震能力薄弱，特别是有些地区的建筑由于处于采空区，多处发生了不均匀沉降，导致房屋出现了明显的裂缝，很多房屋非常危险，需要进行拆除重建或抗震加固，以提高农居整体抗震能力。

(3)土木、石木房屋依然存在，虽然很少有人居住，不会造成大面积的人员伤亡，但房屋年代久远，腐蚀严重，其破坏可能带来一定的经济损失，也可能导致应急救援环境的困难。

(4)一些中小城市的城中村中，多种类型房屋并存，很多房屋年久失修，抗震能力弱，且道路通畅性不好，救援条件很差，需要引起重视。

(5)民居中部分非结构构件设置不合理，如罗马柱(安徽地区较多)、烟囱、女儿墙、大门楼等，见图29-图30，这些构件容易发生地震破坏，进而导致人员伤亡。

(6)经济发达的地区，房屋质量不一定都好，比如张家港、烟台等地区，这些地区整体房屋质量可能很好，但仍旧存在一定比例抗震能力很弱的房屋，如空斗墙房屋、石木房屋等，也需要引起重视。

(7)多数地区人口空心化问题严重，村内多为老幼妇孺，缺少青壮年劳力，在灾害来临时自救互救的能力严重不足。

4 应急救援处置要点

通过上面对我国东部房屋存在的问题及薄弱环节的分析，可以有针对性的提出相应的对策和处置要点如下：

(1)对抗震能力不足的老旧砖混、砖木、土木、石木房屋，以及煤矿采空区的开裂房屋等抗震薄弱环节，采取改造、加固、搬迁等措施提高抗震能力。

(2)应加强防震减灾知识的宣传和普及，特别是房屋抗震知识的普及，引导百姓在建设房屋时，在房屋结构安全和装修两个方面合理分配财力，不能为了仅仅美观而忽略了结构的安全。

(3)对那些易损坏的附属建筑，比如独立烟囱、女儿墙、罗马柱、院墙门楼等，采取拆除或加固等，避免地震时伤人。

5 总结

文中以山东、江苏和安徽3个省份为代表，通过实地考察和调研，分析了我国东部地区民居的总体特点，介绍了各类民居的结构特点和建造方式，比较了各类民居抗震性能的差异，指出了东部地区民居存在的问题及薄弱环节，并给出了有针对性的建议。

(1)在我国东部经济发达的地区，依然存在一定数量的老旧房屋。且由于经济发展不平衡问题，个别地区的房屋质量还比较差，比如苏北地区、山东菏泽等地区，砖木结构房屋在农村还比较普遍。

(2)在江苏省南部一些地区，虽然经济条件很好，但还存在很多抗震能力非常薄弱的砖混结构房屋，采用空斗墙、预制板并且缺少抗震构造措施的老旧砖混房屋还依旧使用。

(3)大部分土木、石木结构等房屋已经弃用，虽然无人居住，但这些房屋依然可能成为地震中致人伤亡的诱因，需要引起重视。