2.1 震区房屋特点
震区房屋建筑按结构类型可分为土木结构、砖木结构、砖混结构、框架和框架剪力墙结构4种类型。农村地区主要以土木、砖木和砖混结构为主,漾濞县城和大理市区主要以砖混结构和框架结构为主。土木和砖木结构是当地传统民居结构,以穿斗木屋架结构为主,木屋架承重,榫卯方式连接,土坯墙、夯土墙或砖墙围护,房屋整体性较好,以两层为主,人字形瓦屋顶,一层用于居住,另一层用于储物,楼板多为木板。砖混结构大多为1～5层,层高2.6～3.0 m。老旧砖混结构多设砖柱,无圈梁构造柱,主要分布在城乡结合部和经济不发达的山区; 新建砖混结构为现浇钢筋混凝土楼盖屋盖,砌块、水泥砂浆砌筑墙体,设有钢筋混凝土圈梁、构造柱,整体抗震能力较好,但因大多都是房主自己设计施工,存在设计不合理、平立面不规则、房屋开间大、窗洞数量及尺寸设计不合理等问题。框架结构由钢筋混凝土梁柱构成承重体系,各类砌体砌筑的墙体起围护和分隔作用,该结构经过正规抗震设防设计,抗震性能较好; 主要为学校、医院、政府单位等公用房屋,以及漾濞县城和大理市区内的商品房和住宅。
2.2 各烈度区房屋震害情况
Ⅷ度区内土木结构房屋个别柱脚位移、穿斗木构架损坏(图2a-1),少数墙体倒塌,部分局部倒塌,多数开裂、墙体外闪,普遍梭瓦掉瓦; 砖混结构房屋部分墙体开裂,少数剪裂(图2a-2); 框架结构房屋部分墙柱、墙梁结合部位开裂。
Ⅶ度区内土木结构房屋个别墙体倒塌(图2b-1),部分开裂、梭瓦掉瓦; 砖混结构房屋、框架结构房屋少数墙柱、墙梁结合部位开裂(图2b-2)。
Ⅵ度区内土木结构房屋少数墙体开裂、梭瓦掉瓦、开天窗(图2c-1); 砖混结构、框架结构房屋个别墙柱、墙梁结合部位开裂(图2c-2)。
图2 漾濞MS6.4地震各烈度区房屋震害
Fig.2 Earthquake damages to the houses in various intensity areas of the Yangbi MS6.4 earthquake
2.3 平均震害指数对比分析
烈度评定方法为综合运用宏观调查和仪器测定的多指标方法。《中国地震烈度表》(GB/T 17742—2020)给出了评定地震烈度时的5类依据,即房屋震害、人的感觉和器物反应、生命线工程震害、其他震害现象和地震观测仪器测定。房屋震害程度是一种定性评定烈度的方法,不能过于依赖现场调查人员的经验,评定地震烈度时,应以灾区占比较高的房屋结构类型的震害作为主要依据,并通过计算平均震害指数定量评定地震烈度(卢永坤等,2019)。本文通过计算各烈度区各类房屋结构的平均震害指数,并与《中国地震烈度表》(GB/T 17742—2020)给出的地震烈度与房屋平均震害指数的对应关系做对比分析,研究烈度评定的依据。
2.3.1 各烈度区平均震害指数计算
根据《中国地震烈度表》(GB/T 17742—2020),某一类结构的平均震害指数为各级震害的房屋占比与其相应的震害指数的乘积之和:
D=∑di ×λi(1)
式中:D为某调查点(或区域)某一类房屋建筑平均震害指数; λi为该类结构的破坏等级为i的房屋面积(或栋数)占比(%); di为该类房屋破坏等级为i对应的震害指数。
本次地震中,简易房屋破坏等级分为毁坏、破坏、基本完好3个等级,各破坏等级对应的震害指数分别为0.65,0.29,0; 非简易房屋破坏等级分为毁坏、严重破坏、中等破坏、轻微破坏和基本完好5个等级,各破坏等级对应的震害指数取值分别为1,0.7,0.4,0.2,0(中国地震年鉴委员会,1998; 周光全,2011; 明小娜等,2018)。结合各烈度区调查点资料,计算出各烈度区不同结构类型的平均震害指数,见表1、图2。
2.3.2 与《中国地震烈度表》平均震害指数的对比分析
《中国地震烈度表》(GB/T 17742—2020)给出了地震烈度与房屋平均震害指数的对应关系(表3)。结合地震现场调查情况来看,本次地震土木结构与砖木结构房屋基本可与表3的A2类房屋对应,砖混结构房屋基本可与C类房屋对应,所有框架结构均可对应D类房屋。
表1 简易房屋平均震害指数
Tab.1 Average earthquake damage indexes of simple houses
表2 非简易房屋平均震害指数
Tab.2 Average earthquake damage indexes of non-simple houses
表3 地震烈度与房屋平均震害指数的对应关系
Tab.3 Corresponding relation between earthquake intensity and average earthquake damage indexes of buildings
对比表1与表3发现,研究区Ⅷ度简易房屋土木结构平均震害指数为0.35,砖木结构平均震害指数为0.36,接近表3中Ⅷ度区A2类房屋平均震害指数范围值中间值; 研究区Ⅶ度区土木结构平均震害指数为0.16,接近表3中Ⅶ度区A2类房屋平均震害指数范围值的下限值0.11; 研究区Ⅵ度区土木结构平均震害指数为0.05,砖木结构平均震害指数为0.03,接近表3中Ⅵ度区A2类房屋平均震害指数范围值的下限值0.01。
对比表2与表3发现,研究区Ⅷ度区非简易房屋框架结构平均震害指数为0.12,略低于表3中Ⅷ度区D类房屋平均震害指数范围值的下限值0.14; 研究区Ⅷ度砖混结构平均震害指数为0.1,低于表3中Ⅷ度区C类房屋平均震害指数范围值的下限值0.16; 研究区Ⅶ度砖混结构平均震害指数为0.05,等于Ⅷ度区C类房屋平均震害指数范围值的下限值0.05; 研究区Ⅵ度区框架结构平均震害指数为0.02,接近表3中Ⅵ度区D类房屋平均震害指数范围值的下限值0,Ⅵ度区砖混结构平均震害指数为0.01,接近表3中Ⅵ度区C类房屋平均震害指数范围值的下限值0。
综合上述对比情况发现,本文研究区Ⅷ度区土木和砖木结构平均震害指数与表3规定的范围值较为一致,Ⅶ度、Ⅵ度区不同结构类型的平均震害指数均处于表3规定值的下限,说明此次地震震害偏轻。结合实地调查,认为其原因有3方面:一是研究区抗震设防标准烈度为Ⅷ度,市区和县城以框架结构和砖混结构为主,房屋基本经过正规抗震设防; 二是该区域为地震多发区,居民抗震设防意识比较强,自建砖混采用现浇楼板且均设有完整的圈梁和构造柱体系,加强了房屋的整体抗震性能; 三是该区域为白族、彝族少数民族聚居地,其传统民居以穿斗木结构为主,穿斗木架构承重,土坯墙、夯土墙或砖墙围护,抗震性能良好; 加之近年来在脱贫攻坚工作中的危房改造、抗震安居加固等项目,让农村地区房屋的整体质量有了较大提升,特别是针对穿斗木结构房屋实施纵向张拉钢绳配合铁件加固节点的抗震加固技术和钢架拖换加固技术,在本次地震中发挥出特别明显的效果,经加固后的穿斗木构架及钢架的抗震性能整体表现良好。
2.3.3 相近震级地震对比分析
为进一步分析本次地震房屋震害的特征,将其与2014年云南鲁甸MS6.5地震、景谷MS6.6地震进行对比分析。选取这两次震例主要有两个原因:一是3次地震的震级较为接近; 二是3次地震分别发生在云南省的西北部、东北部和南部地区,3个地区的房屋结构具有明显的区域特征,房屋结构的差异直接决定了房屋震害特征的差异。房屋平均震害指数是研究房屋震害的重要依据(卢永坤等,2014),因此将这3次地震的房屋平均震害指数进行对比分析,结果见表4、图5。
表4 3次地震简易房屋平均震害指数对比
Tab.4 Comparison of average seismic damage indexes of simple houses in three earthquake events
表5 3次地震非简易房屋平均震害指数对比
Tab.5 Comparison of average seismic damage indexes of non-simple houses in three earthquake events
对比鲁甸MS6.5地震和本次漾濞地震,可以看出漾濞地震各烈度区对应的各类房屋平均震害指数均小于鲁甸地震,在高烈度区差别更为明显,说明漾濞地震房屋震害显著轻于鲁甸地震。从房屋结构类型来分析,鲁甸地区土木和砖木结构房屋基本上为硬山搁檩式房屋,屋盖直接置于夯土墙上,由夯土墙承重,抗震性能极差,夯土墙抗剪、抗弯、抗拉强度低,延性较差,在地震反复作用下纵横墙结合部和梁、檩下产生竖向裂缝,纵横墙相互碰撞导致墙体局部倒塌或整体倒塌; 而漾濞地区土木和砖木结构房屋则大多数为穿斗木构架结构,抗震性能良好,加之经过抗震设防加固,使整个结构的整体性更好、更稳定,进一步提升了其抗震性能。
对比景谷MS6.6地震和本次漾濞地震,可以看出2次地震简易房屋各烈度区对应的各类房屋平均震害指数相差不大。这是因为景谷地区和漾濞地区的土木和砖木结构房屋均为穿斗木结构,在震级相近的情况下震害情况也相似,这也从侧面反映了滇西北和滇南地区的简易房屋抗震性能要普遍强于滇东北地区,主要就是房屋结构在地域上的区别。另外在对比中发现,景谷地震非简易房屋各烈度区对应的各类房屋平均震害指数要高于漾濞地震,特别是在高烈度区差别较大。这是因为景谷地震震区所处的思茅—普洱地区是云南省乃至全国破坏性地震活动最活跃的区域之一,仅自20世纪70年代以来,已发生9次6级以上地震。频繁的地震活动对该区域的大多数建筑,特别是年代较早的建筑造成了一定影响或损害,致使该地区存在大量过去未被纳入地震恢复重建或加固范围的建筑物,积累的震害不断加重,虽然房屋倒塌较少,但墙体开裂现象较为明显,因此景谷地震非简易房屋震害要比漾濞地震的重一些。
