承德地区宽城县村镇房屋抗震性能调查

杨东辉，王建龙，王嘉琦，李文军，于艳红，焦成丽，周剑青

（1. 承德地震监测中心站, 河北 承德 0674000；2. 河北省地震局, 石家庄 050021）

0 引言

中国是世界上地震多发，灾害损失严重的国家之一，房屋倒塌和次生灾害是造成地震灾害损失的主要原因。地震灾害损失最严重的地区多发于村镇房屋人口密集地区。在建造村镇房屋时，在选址、建筑材料、建筑结构等方面缺少房屋抗震知识和技术指导，造成村镇房屋普遍存在安全隐患。

学者们从不同角度对村镇房屋抗震性能做了大量调查研究。刘龙等[1]对张家口地区农村房屋进行调研，认为农村民居抗震薄弱环节是建筑场地与基础以及抗震设防措施，张家口南部山区及距乡镇行政中心较远的地区抗震性能较差；李天等[2]认为中原地区村镇住宅房屋抗震性能主要受建造房屋时未采取抗震设防措施、缺少专业的设计及监理、建筑材料较差等因素影响；马旭东等[3-4]、刘晓丹等[5-6]选取张家口地区农村房屋进行实地调研，分析当地不同结构类型房屋抗震薄弱环节，并指出房屋抗震性能受经济、居民意识及地形等因素影响；卜永红[7]对生土结构房屋建筑用料进行试验，从生土结构房屋的材料选择、结构体系、基础、墙体、屋盖系统5 个方面对村镇生土结构房屋的抗震构造进行了研究；孙柏涛[8]基于已有震害矩阵模拟的群体建立震害预测模型，对影响建筑物抗震能力的主要因素分类、分层，突出各因素对房屋抗震性能的影响。本文针对承德地区地处山区，多数房屋依山而建，易引发地震次生灾害等特点，选取承德宽城县为研究区域，调研了承德地区宽城县18 个乡镇村镇房屋结构与抗震性能，分析不同结构类型房屋隐患并计算其抗震设防能力，以期为提升村镇房屋抗震设防能力决策提供参考。

1 宽城县村镇房屋现状调研

1.1 研究区域概况

承德市地区构造结构稳定，该地区2008年以来ML3.0 以上地震仅有4 次，居民防震减灾意识薄弱，在建造房屋时往往对房屋抗震设防能力的考虑欠缺。宽城地区紧邻唐山、秦皇岛边界，在1976年唐山7.8 级地震和2020年古冶5.1 级地震时有明显震感，且对承德市全市范围内基于前期遥感影像做出房屋抗震能力预评估情况时，宽城县房屋疑似抗震能力严重不足房屋比例高于承德市疑似抗震能力不足的平均值。因此，本文选取宽城县作为本次村镇房屋抗震性能调研点（图1）。

图1 宽城县地形图及调研点分布图Fig. 1 Topographic map and survey point distribution in Kuancheng County

1.2 调研点设置及调研内容

本文根据宽城县行政区划设置调研点。宽城县共计18 个乡镇，在每个乡镇随机抽取2～3 个村作为调研点（表1）。调研一共统计46 个村，房屋12699 栋。因旨在调研震时村镇房屋抗震性能，本次调研只统计有人居住房屋。

表1 宽城县调研点列表Table 1 Table of research points in Kuancheng County

本次调研主要是采用实地走访的方式，调研内容包括该村人口数量、收入情况、交通情况、房屋建造年代、房屋建筑材料、地基情况等方面。了解各村基本情况后，在各村按不同建筑类型抽样选取2～3 个房屋进行详细调研。

1.3 宽城县乡镇建筑特征

实地调研发现，松岭镇见草沟村因京城矿业在附近建尾矿库，整村集体搬迁，因此未统计见草沟村房屋结构情况。宽城县村镇房屋主要分为3 种类型：砖混结构、砖木结构、石木结构（表2）。砖混结构房屋占比80%及以上的为尖宝山村、南天门村、安家峪村、西岔沟村、北杖子村、山后村、土牛子村、双庙村、下板城村、南沟门村、马尾沟村、榆林村、篆字台村13 个村，其余33 个村砖混类型房屋占比均不足80%。铧尖乡选取的3 个调研点砖混房屋类型占比均大于85%。三类房屋普遍窗洞开间较大，窗间墙较窄。

表2 宽城县调研点结构类型表Table 2 Structural types table of survey points in Kuancheng County

1.3.1 砖混结构

研究区砖混结构房屋分布范围较大，建造年代在20 世纪90年代末及以后。此类房屋占比高的村镇大多位于县城周边或交通较为便利的区域，砖混结构占比少的地区往往经济不发达，且砖混房屋大多用于村委会、学校等公用建筑。砖混结构类型的房屋大多数为条形基础，少有毛石基础（图2b），毛石基础的房屋有轻微开裂现象（图2c）。砖混结构房屋大多建造有圈梁（图2d）和构造柱，但部分地区房屋圈梁不封闭；其承重体系为混合承重，墙体一般为外墙三七墙，内墙一二墙，部分地区房屋山墙为三七墙，横墙为二四墙；屋顶为平屋顶或双坡屋顶，平顶为混凝土现浇屋盖，双坡屋顶木屋架体系或方钢屋架上覆琉璃瓦方式建造。

图2 砖混结构房屋图件Fig. 2 The photos of brick concrete structure house

砖混结构房屋地震灾害隐患：窗洞开间较大，窗间墙较窄；受经济条件影响，有部分地区房屋圈梁不封闭；部分房屋存在毛石地基，房屋存在不均匀沉降现象。该地区砖混结构房屋不能很好地满足抗震设防要求。

1.3.2 砖木结构

该地区砖木类型结构房屋大都建造在20 世纪90年代。该类房屋绝大多数为毛石基础（图3b），墙体材料为普通砖，常见外墙为二四墙，内墙为一二墙；砂浆分为两种，1990年代早期用白灰混合砂浆砌筑，1990年代中期及以后用水泥砂浆砌筑。砖木结构房屋为木屋架，主要是在山墙及大房间内外墙交接处设木质构造柱，偶见硬山搁檩。

图3 砖木结构房屋图件Fig. 3 The photos of brick-wood structure houses

砖木结构房屋地震灾害隐患：窗洞开间较大，窗间墙较窄；窗门上无过梁；无圈梁，抗剪切能力差；墙体之间砌筑砂浆强度不够。该地区绝大多数砖木结构房屋不能满足抗震设防要求。

1.3.3 石木结构

该地区石木类型结构房屋大都建造在20 世纪70—80年代。居住人口基本上均为老年人。墙体材料为毛石（图4a），泥浆砌筑，多以横墙承重，木屋架，多为硬山搁檩，偶见在山墙及大房间内外墙交接处设木质构造柱（图4b），且前后墙开窗。

图4 石木结构房屋图件Fig. 4 The photos of stone-wood structure house

石木结构房屋地震灾害隐患：窗洞开间较大，窗间墙较窄；泥浆砌筑粘性太差；墙体材料过重；无圈梁构造柱，无抗剪切能力。该地区石木结构房屋不能满足抗震设防的要求。

2 宽城县村镇房屋抗震性能分析

2.1 抗震性能参数

房屋的抗震能力与建筑场地情况、当地抗震设防能力、建造时间、结构类型、建筑材料等息息相关。通过实地走访调研发现，宽城县各村镇房屋石木结构建造年代基本上为20 世纪70—80年代，建造质量较差；砖木结构建造年代多数1990年代，建造质量一般；砖混结构建造年代在1990年代末及其以后，建造质量较好。村镇房屋绝大多数为自建房屋，选址随意，没有统一的标准，建筑材料多因地就近选取，抗震设防措施根据居民经济收入设置。影响房屋抗震性能参数有很多，很难量化指标，结合已有经验，本文量化宽城县抗震性能参数仅考虑房屋结构类型、房屋所在地域、和有无抗震设防措施[1,9]。通过查阅文献[10-14]，综合确定宽城县抗震性能参数如表3～5 所示。

表3 宽城县村镇房屋抗震措施性能参数表Table 3 Performance parameters table of seismic measures for rural houses in Kuancheng County

表4 宽城县村镇房屋结构类型性能参数表Table 4 Performance parameters table of rural housing structural types in Kuancheng County

表5 宽城县村镇房屋所处地段性能参数表Table 5 Performance parameters table of the location of houses in Kuancheng County

2.2 宽城县抗震性能结果分析

综上所述，确定村镇房屋抗震性能参数的计算公式为[1,10]：

式中：P为村镇房屋抗震性能J（i）为村镇房屋结构类型参数值；D（j）为村镇房屋所处地段参数值；Ds（j）为所处不同地段房屋的栋数；Q（i）代表村镇不同结构类型房屋的栋数；C（k）代表村镇房屋有无抗震措施参数值；Ds（k）为一种结构类型房屋有无抗震措施的房屋栋数；S（i）为村镇房屋不同结构类型房屋每栋平均面积。经过实地调研走访，设定宽城县砖混结构房屋面积在120 m2，砖木房屋面积100 m2，石木结构房屋80 m2。计算结果如表6 所示。

表6 宽城县村镇房屋抗震性能计算结果Table 6 Seismic performance calculation results in Kuancheng County

从计算结果来看，宽城县村镇房屋抗震设防性能参数在0.08～0.57 之间。其中，抗震设防性能最低的为独石沟乡小河口村，现有房屋27 栋；因其村庄位于潘家口水库里，进去村庄必须乘船之后再乘坐其他交通工具进入村庄内，交通及其不便；居住在内的人员绝大多数为老年人；新建房屋较少，房屋建造年代久远，抗震设防能力低。抗震设防性能最高的为塌山乡尖宝山村，现有房屋180 栋，均为砖混房屋；95%以上房屋均为2000年以后翻建，交通便利；且该村发展旅游业，有较多的就业机会，中青年较多，因此抗震设防能力较高。整体来看，宽城县村镇房屋抗震设防参数在0.2～0.35 之间，处于一般水平，部分地区较差。

3 经济、交通、意识与房屋抗震性能的关系

通过经验及以上分析综合，在宽城地区，砖混结构房屋抗震性能最优，砖木结构次之，石木结构最差。村镇抗震能力好坏取决于砖混结构房屋数量，而砖混结构房屋数量与当地经济发展水平、路况、公共交通及当地就业机会有关，且为正相关。因承德地区处于山区，路况较为复杂，盘山公路居多，因此距离县城的距离与抗震设防能力看不出明显的正比关系。但通过实地走访，能明显看出抗震设防能力与距离县城的距离及路况呈正相关。村镇公共交通越发达、路况越好，在周边务工居民越方便，建造砖混结构类型房屋就越多；村镇有企业，就业机会增多，中青年居多，该地区房屋抗震性能就越好。承德地区农村在建造房屋时，房屋抗震性也与居民忧患意识有关。受1976年唐山地震的影响，宽城县越接近唐山地区的居民忧患意识较强，村镇房屋抗震性能越好。

4 结论与建议

通过对宽城县18 个乡镇46 个村，12699 栋房屋实地走访调研，计算宽城各村镇房屋抗震性能参数，结合村镇经济、交通、意识等对抗震性能的影响，得出如下结论及建议。

1）宽城县各村镇房屋结构类型主要有砖混、砖木、石木结构，其中砖混结构房屋占比80%及以上的村镇为尖宝山村、南天门村、安家峪村、篆字台村等13 个村，其余33 个村砖混类型房屋占比均不足80%。总体来看，宽城县各村镇房屋抗震性能一般。

2）宽城县村镇各种类型房屋均存在一定的安全隐患，不能很好地满足抗震设防要求，缺少抗震措施，窗洞开间较大，窗间墙较窄。

3）经济发达、交通便利、村镇内有企业、居民防震减灾意识强的地区往往抗震设防能力较好。

4）行业相关部门应在官方网站、微信公众号、微博、电话等线上渠道开设房屋抗震设防咨询服务，提升对外服务能力，在公众建造、加固房屋时提出专业性建议。

5）行业相关部门应加强与当地政府的沟通合作，联合住建、规划等部门全面排查不符合当地抗震设防标准的房屋，提出房屋加固建议；联合出台相应政策，抗震不利地段建造房屋不予批准，设计农村房屋抗震设防图集，对当地建筑工人定期培训并发放培训证书，建筑工人应持证上岗。

6）农村在建造房屋时建造成本对房屋抗震设防能力的影响很大，建议政府部门可以在经济不发达区域设立专项建房补贴，建房补贴以发放钢筋、水泥等抗震建筑材料的形式进行，帮助有实际困难的居民建造符合抗震设防标准的房屋。

7）加大防震减灾科普知识的宣传，特别是农村建房宅基地选择、满足抗震设防要求的砖混结构房屋具体施工流程等的宣传普及工作，提升公民防震减灾意识，避开不利场地新建房屋，盖结实的房子。