李書進 毛 羚 陶禮龍 邵淵丹 沈少波

（武漢理工大學土木工程與建筑學院，武漢 430070）

湖北農(nóng)村民居抗震性能調(diào)查與分析1

李書進 毛 羚 陶禮龍 邵淵丹 沈少波

（武漢理工大學土木工程與建筑學院，武漢 430070）

農(nóng)村民居由于嚴重缺乏抗震設防技術，村民缺乏抗震防災意識以及缺乏抗震設防政策的監(jiān)管，地震發(fā)生時會造成大量人員傷亡和財產(chǎn)損失?！靶≌鹬聻摹薄ⅰ按笳鸫鬄摹笔俏覈r(nóng)村地震災害的顯著特點。汶川地震的教訓讓我們深刻認識到這一問題的重要性與緊迫性。本文通過對湖北農(nóng)村民居建筑結構、抗震性能以及居民抗震意識的調(diào)查，揭示了湖北農(nóng)村民居的結構特點和抗震性能現(xiàn)狀，對當前湖北農(nóng)村建筑抗震設防存在的問題及對策進行了分析。

農(nóng)村民居 抗震性能 防災減災 調(diào)查研究

引言

2008年5月12日發(fā)生在四川省汶川的8.0級特大地震造成了極其慘重的人員傷亡和財產(chǎn)損失，近7萬人喪生，1.8萬人失蹤，1600萬間房屋倒塌。地震在帶給我們震驚的同時，也更加突顯了它的破壞性和殘酷性。此次地震除本身震級大、烈度高的特征外，我國村鎮(zhèn)地區(qū)的房屋特別是廣大農(nóng)村建筑抗震能力弱或基本不設防也是造成此次災害異常慘烈的重要原因。汶川地震讓我們再次認識到將抗震設防的目光投向廣大農(nóng)村地區(qū)的重要性與緊迫性，像重視城市建筑那樣重視農(nóng)村房屋安全是這次地震帶給我們的深刻教訓。

事實上，為了盡快解決農(nóng)村民房基本不設防的問題，在2004年初18位院士就聯(lián)名向國務院提出在我國實施“地震安全農(nóng)居工程”的建議。2004年7月，國務院召開的全國防災減災工作會議和其后發(fā)布的《國務院關于加強防震減災工作的通知》（國發(fā)［2004］25號）均將“逐步實施農(nóng)村民居地震安全工程”作為全面提高地震災害綜合防御能力的重點任務之一。2006年6月，國務院又在新疆召開了“全國農(nóng)村民居防震保安工作會議”，總結交流了各地農(nóng)村防震保安工作的經(jīng)驗，為積極推進農(nóng)村民居地震安全工程的實施，進一步提高農(nóng)村民居防震保安能力提出了具體要求（王蘭民等，2006）。但長期以來，由于農(nóng)村地區(qū)社會和經(jīng)濟發(fā)展水平較低，居民防災減災意識淡薄，國家又未將農(nóng)村地區(qū)建房納入規(guī)范管理，使得這一安全工程的實施困難重重，發(fā)展極為緩慢。大多數(shù)房屋未經(jīng)正規(guī)設計和施工，自行建造，基本上處于不設防狀態(tài)（葛學禮等，2001；劉學華，2007；鐵瑞等，2009；周安等，2009）。村鎮(zhèn)房屋抗震能力普遍低下是造成農(nóng)村地區(qū)“小震致災”甚至“小震大災”的主要原因（洪海春等，2009；鄭山鎖等，2008）。汶川地震的發(fā)生再次給我們敲響了沉重的警鐘，加快農(nóng)村民居地震安全工程，徹底告別對各種自然災害缺乏抵抗力的“不設防農(nóng)村”已成為擺在我們面前最為迫切的工作。

目前，我國正處于地震活躍期，湖北省也具備發(fā)生中等強度破壞性地震的條件和背景。長期以來，湖北省縣市一級，特別是廣大農(nóng)村地區(qū)的抗震設防意識較差，加上人口密集，一旦發(fā)生中等強度以上的破壞性地震，將會給社會帶來相當嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。農(nóng)村民居的抗震設防對于減輕湖北省地震災害尤為重要而迫切，而了解、掌握現(xiàn)有農(nóng)村民居的結構形式、工法、施工過程，研究其抗震能力與震害表現(xiàn)對于開展農(nóng)村民居的抗震設防技術開發(fā)、標準制定以及施工技術指導都具有十分重要的意義，并且十分必要。

本文通過對湖北省部分地區(qū)的農(nóng)村民居建筑結構、抗震性能以及居民抗震意識的調(diào)查和研究，揭示了湖北農(nóng)村民居的結構特點和抗震性能現(xiàn)狀，對當前湖北農(nóng)村建筑抗震設防存在的問題及對策進行了分析。

1 調(diào)查內(nèi)容與方式

本次調(diào)查采取了實地調(diào)查和問卷調(diào)查2種方式。實地調(diào)查選擇了湖北省枝江市、仙桃市、武漢市郊、咸寧市、崇陽縣、通城縣的部分農(nóng)村地區(qū)（圖1）。調(diào)查對象包括既有建筑和在建房屋兩種。以自然村為單位，通過查、看、探、訪的方式，對湖北農(nóng)村住宅的結構形式、建造方法、建造年代、抗震性能以及建房時的心態(tài)進行調(diào)查。同時，對農(nóng)村居民的地震知識和防災意識進行了調(diào)查。問卷調(diào)查則委托學院部分湖北農(nóng)村學生，利用暑期在自己家鄉(xiāng)進行。

圖1 實地調(diào)查地點Fig.1 Map of field investigation sites

調(diào)查在2008年的暑期進行。其中，實地調(diào)查共計430戶，分別是枝江市劉家沖村47戶、仙桃市沙灣村83戶、仙桃市何壩村65戶、武漢市黃陂區(qū)雷段村50戶、武漢市東西湖區(qū)新橋村38戶、咸寧市潛山村51戶、崇陽縣楊家村43戶、通城縣大坪村53戶，調(diào)查實景見圖2。問卷調(diào)查共發(fā)出調(diào)查表300份，收回263份，范圍基本涵蓋省內(nèi)各縣市，問卷調(diào)查表的內(nèi)容見圖3。

圖2 調(diào)查實景Fig.2 On-site investigation

圖3 問卷調(diào)查表Fig.3 Questionnaire sheet

2 調(diào)查結果

2.1 結構形式及特點

調(diào)查顯示，湖北農(nóng)村民居房屋式樣雖然較多，在不同的地域有不同的建筑方式和樣式，但歸納起來主要有3種：土木結構、磚木結構和磚混結構。土木結構基本建于20世紀80年代以前，該類房屋為木構架承重，土坯墻作圍護，屋基處理比較簡易，一般為平房（圖4a）；磚木結構的屋梁使用木料，墻體采用燒結磚，地基處理簡易，沒有鋼筋混凝土構造柱和圈梁，一般為平房（圖 4b），由于該類房屋建造簡單，材料容易準備，費用低，在既有房屋中占有較大的比例；磚混結構是近來興起的結構形式，特別是近幾年中農(nóng)村新建的房屋基本采用磚混結構，幾乎完全取代磚木結構，該類房屋采用磚砌體承重，預制板作層面分隔，多為2—4層（圖4c）。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計結果，既有房屋中各類結構形式所占比例如圖5所示。

圖4 農(nóng)村民居結構類型Fig.4 Structure types of rural buildings in Hubei province

農(nóng)村民居的層數(shù)基本是單層和2層，極少數(shù)做到了3層或以上。占地面積大多120m2左右，以3開間為主。經(jīng)濟條件好的地區(qū)大多是2層磚混樓房，有的地區(qū)占到70%。經(jīng)濟條件欠缺的地區(qū)則以單層房屋為主。根據(jù)調(diào)查，農(nóng)村民居中的2層樓房大部分為近10年所建，且?guī)缀跛械脑诮ǚ繛?層磚混樓房，這是農(nóng)村未來占主導地位的結構類型，應是今后重點關注的對象。

農(nóng)村民居的建造規(guī)模與當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展狀況關系密切。調(diào)查顯示，湖北省農(nóng)民建房數(shù)量呈逐年上升的趨勢，近幾年尤為突出，這與國家近幾年經(jīng)濟的快速發(fā)展有關。在已調(diào)查的房屋中，不同房屋建成時間所占比例如圖6所示；房屋造價所占比例如圖7所示。

圖5 農(nóng)村民居結構類型比例Fig.5 Proportion of structure types

圖6 各年代民居比例Fig.6 Proportion of buildings in different time period

圖7 民居造價比例Fig.7 Histogram of construction cost

圖8 農(nóng)村民居建造情況Fig.8 Proportion of construction by different designers

2.2 結構構造和施工

農(nóng)村房屋層高一般在3.6m左右，墻厚基本為240mm。主要建筑材料是磚、木材、砂漿和混凝土預制空心板。房屋的施工有農(nóng)村工匠設計施工和自行設計施工兩類，其中由農(nóng)村工匠進行設計和施工的占絕大部分，基本沒有通過設計院正規(guī)設計過的房屋（圖8）。通過對在建房屋的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)施工中混凝土和砂漿的配比基本由經(jīng)驗確定，拌和用水量十分隨意。

湖北省的地質(zhì)地貌有平原、丘陵和山地3種，本次調(diào)查基本涵蓋了這3類地區(qū)。在實地調(diào)查的房屋中，56%位于丘陵；26%位于山地；18%在平原。實地調(diào)查顯示，湖北民居宅基地一般較平整，地裂、地陷和滑坡隱患較少。場地條件多為中硬土，兼有少量硬土和軟土（圖9）。

圖9 場地條件Fig.9 Histogram of site condition

圖10 空斗墻使用情況Fig.10 Proportion of with/without cavity wall

湖北農(nóng)村民居的基礎差別不大，均為磚砌或石砌條形基礎?；A埋深大多在 0.6—1.2m范圍內(nèi)，基底分層夯實并鋪設砂墊層，很少設置地圈梁。

在墻體方面，為節(jié)省造價，多數(shù)房屋采用空斗墻，所占比例如圖 10所示。立柱則有磚柱、鋼筋混凝土柱和木柱3種，各占比例如圖11所示。木柱主要存在于早期建筑，新建房屋均為磚柱或混凝土柱。

房屋樓蓋和屋蓋的結構形式主要有3種：木結構、預制板、現(xiàn)澆板。早期單層房屋主要采用木屋蓋，而2層和2層以上的樓房則多采用預制板，這是農(nóng)村民居樓蓋和屋蓋的主要承力體系。

要及時打掉第1花位下的側枝、老葉、黃葉，結果盛期枝條向外下垂，可用鐵絲或竹竿支撐綁架，使植株整齊排列，有利于通風透光，同時追肥、澆水、采收方便。隨著采收節(jié)位上移，可逐漸去掉下部老葉、病葉和結過果的枝條。

新建的磚混結構房屋大多采用整體性好的橫墻承重或縱橫墻混合承重平面布置，但存在片面追求大門窗、橫墻間距過大、平面凹凸曲折等不規(guī)則情況。對于磚混結構，豎向布置多數(shù)采用底層收進，上面挑出的立面形式，導致墻體不連續(xù)（圖 4c）。主要不規(guī)則布置所占房屋比例如圖12所示。

圖11 柱的類型Fig.11 Proportion of constructions by column type

圖12 不規(guī)則性統(tǒng)計Fig.12 Statistical results of design defects

2.3 抗震設防與防災意識

構造柱和圈梁能加強房屋結構的整體性，調(diào)節(jié)地基不均勻沉降，是砌體結構重要的抗震構造措施（中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，2008）。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，湖北農(nóng)村設置了構造柱和圈梁的民居不多，特別是 2000年以前的房屋。總體看，無任何抗震措施的房子占多數(shù)（圖13）。但值得欣慰的是，據(jù)觀察農(nóng)村正在建設的房屋普遍設置了構造柱和圈梁，這與2008年發(fā)生的汶川大地震有較大關系。盡管許多設置方式不太規(guī)范，不盡如人意，但它顯示了當?shù)鼐用癜踩庾R的提高。

圖13 抗震措施設置Fig.13 Statistical results of seismic fortification measures

圖14 防震意識調(diào)查Fig.14 Histogram of earthquake knowledge

此次活動還對農(nóng)村居民的抗震設防意識進行了調(diào)查，就農(nóng)民是否知道或了解地震，是否意識到房屋抗震的必要性以及是否了解房屋抗震知識等內(nèi)容進行了詢問?；卮鸱譃?個層次：①防震意識強，具體表現(xiàn)在基本了解地震及房屋抗震知識，意識到抗震的必要性并且在建造房屋時考慮了抗震設防；②防震意識一般，具體表現(xiàn)在了解少許房屋抗震知識，意識到抗震的必要性，但在建造房屋過程時未考慮或只考慮了部分抗震設防的措施；③防震意識弱，具體表現(xiàn)在不了解地震及房屋抗震知識，沒有意識到抗震的必要性，并且在建造房屋時未考慮任何抗震設防。調(diào)查結果如圖14所示。

3 湖北農(nóng)村民居抗震性能存在問題分析

實地調(diào)查和統(tǒng)計結果表明，湖北農(nóng)村民居的抗震性能普遍較差，安全隱患嚴重。存在的主要問題有：

（1）村民抗震設防意識弱，這是湖北農(nóng)村民居抗震性能不強的重要原因。湖北省是一個地震發(fā)生頻率相對較低的省份，很多人從未經(jīng)受過地震，對地震認識不足，缺乏居安思危的憂患意識，防災減災意識淡薄。建房時自行設計，建造隨意，往往只考慮美觀、高大、寬敞、氣派，從而導致房屋太寬、太高，不利于抗震。

（2）農(nóng)村經(jīng)濟相對落后。湖北省是一個農(nóng)業(yè)大省，由于地處中西部，大部分農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟相對落后，農(nóng)民收入偏低，經(jīng)濟拮據(jù)。為省錢，往往購買一些劣質(zhì)建筑材料，還省工減料，去掉許多成本較高的構件，存僥幸心理。

（4）不規(guī)則平、立面布置的房屋較多。如片面追求大門窗洞口，導致墻體削弱嚴重；縱橫墻布置不均勻使平面剛心偏移；多層房屋采用懸挑的平面形式，導致墻體豎向不連續(xù)等。特別是底層收進，樓上挑出的結構形式，在湖北農(nóng)村大量存在，有些甚至兩面懸挑。這種結構房屋頭重腳輕，上下層剛度和質(zhì)量變化大，地震時極易造成房屋嚴重破壞。

（5）設計施工不正規(guī)，工程質(zhì)量難以保證。農(nóng)村房屋大多由當?shù)毓そ辰ㄔ欤麄兓緵]有受過建筑方面的培訓，由師傅將技術一代一代向下傳遞，并且大多是實踐經(jīng)驗。由于施工人員沒有結構方面的知識，對結構受力不明確，使得大部分房屋的設計和施工不太合理。如房屋平、立面布置不符合抗震要求、構件之間缺少可靠連結、房屋整體性差等。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有些房屋雖然設置了圈梁和構造柱，但由于不懂得圈梁和構造柱的科學做法，許多不符合規(guī)范要求，抗震能力大大削弱，從而達不到抗震設防的要求。

（6）大量采用不利于防震的空斗墻、磚柱和預制空心板。為節(jié)省房屋造價，農(nóng)村房屋廣泛采用了不利于抗震的空斗墻、磚柱和預制空心板。空斗墻由于墻體整體性差，抗裂能力不強，地震時極易導致墻倒屋塌，造成人員傷亡和財產(chǎn)損傷。而磚柱由于抗拉能力極弱，抵抗水平作用能力差，地震時也易倒塌，是抗震的薄弱環(huán)節(jié)。預制空心板雖然施工時方便，價格低廉，但由于與墻體的連接性差，整體性不好，加上不能相互牽扯，地震時極易掉落而傷人。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)一般均有磚廠和預制板廠，但生產(chǎn)工藝粗糙，尤其是預制板，其可靠性不能保證。而且，為節(jié)省預制板數(shù)量，在板與板之間填磚的現(xiàn)象較為普遍，嚴重影響樓板的整體穩(wěn)定性。

（7）房屋建設缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，監(jiān)管體制不健全。由于農(nóng)村建設缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，房屋常把宅基地占滿，左鄰右舍靠的很近，沒有充分考慮房屋間距、道路設置、人員疏散、抗震救災等問題，安全隱患突出。而監(jiān)管體制的缺失使得工程質(zhì)量難以保證，如鋼筋配置不合理、砂漿強度不夠、不飽滿等，很難保證墻體的質(zhì)量和整體穩(wěn)定性。混凝土的配比多靠經(jīng)驗，強度等級難以保證，從而影響房屋的建筑質(zhì)量。

4 提高農(nóng)村民居抗震性能的對策及措施

農(nóng)村民居抗震性能差，管理薄弱，一旦發(fā)生中等強度以上地震，將造成較大的人員傷害和財產(chǎn)損失。逐步提高農(nóng)村防震能力是當前迫在眉睫的任務，關系到人民群眾生命財產(chǎn)安全、經(jīng)濟穩(wěn)定和社會穩(wěn)定。結合湖北農(nóng)村民居抗震性能調(diào)查，本文提出以下提高農(nóng)村抗震能力的幾點對策和措施：

（1）加強防震減災知識的宣傳與普及工作，提高民眾防震減災意識。農(nóng)村居民防震意識弱或完全沒有是導致農(nóng)村民居抗震性能差的重要原因，應努力通過各種措施將農(nóng)村住宅建設防震知識普及到鄉(xiāng)、村、戶。通過宣傳，讓廣大農(nóng)民提高防震意識，把建設安全民居變?yōu)榫S護自身生命財產(chǎn)安全的自覺行動，應當是當前形勢下提高農(nóng)村抗震能力的最切實可行的措施。宣傳要考慮實用性，不應復雜、走形式，要考慮農(nóng)村實際情況，采用群眾喜聞樂見的形式，如標語、板報、圖片等。宣傳除有政府行為外，還可動員社會力量共同關心和支持農(nóng)居工程，如大學生的“三下鄉(xiāng)”活動和有關單位科技下鄉(xiāng)活動等。

（2）加強農(nóng)村建筑工匠的培訓?？紤]到農(nóng)村建筑多由當?shù)毓そ辰ㄔ?，為增強他們的建筑構造知識，應建立農(nóng)村建筑工匠抗震建設培訓制度，加強農(nóng)村工匠防震技術的培訓。采取行業(yè)協(xié)會、職業(yè)教育等多渠道對村鎮(zhèn)建筑工匠進行業(yè)務技能培訓，培養(yǎng)一批掌握農(nóng)村民居抗震基本知識和操作技能的建筑工匠，提高農(nóng)村地區(qū)抗震技術水平。培訓應考慮當前農(nóng)村的實際情況，以盡量減少群眾負擔為原則，培訓費用應由政府擔負大部分，個人承擔少部分或完全免費進行培訓。

（3）加大農(nóng)村抗震能力建設資金的投入，對現(xiàn)有的危舊民房進行加固處理。由于歷史、經(jīng)濟等原因，早期的農(nóng)村民居基本為不設防建筑。應設立專項基金，對這類建筑逐步普查，依法進行抗震性能鑒定，并采取必要的抗震加固措施。

（4）以點帶面，組織實施農(nóng)村民居示范工程，逐步進行推廣。按照“試點先行，逐步推開”的原則，開展農(nóng)居工程試點。政府應結合新農(nóng)村建設，拿出一部份資金，選擇有條件、有代表性的鄉(xiāng)村，按照“農(nóng)民自愿、適當補貼”的原則，新建、改造和加固一批安全、適用、抗震性能好且對周圍農(nóng)民有吸引力的樣板農(nóng)宅，采取示范戶、示范村、示范區(qū)等多種形式實施農(nóng)居示范工程，發(fā)揮以點帶面和典型示范作用，帶動農(nóng)居安全工程的全面實施。

（5）制定農(nóng)村民居抗震建設技術標準，加強抗震技術的推廣。組織編制有關農(nóng)村民居設計、施工的技術標準，促進抗震建設標準圖集的編制工作。標準和圖集應簡明扼要，通俗易懂，應根據(jù)各地的實際情況，指導農(nóng)村民居的建設。

（6）將農(nóng)村抗震管理納入村鎮(zhèn)管理體系，加強村鎮(zhèn)建設規(guī)劃和農(nóng)村建房抗震質(zhì)量指導和管理。農(nóng)村建筑管理的缺失導致民房建設的隨意性，工程質(zhì)量得不到保證。為減少農(nóng)村民居建設中存在的隱患，就必須將民房建設納入規(guī)范管理。但管理一定要規(guī)范，堅持監(jiān)督和服務并舉的原則，避免增加群眾負擔。

5 結語

湖北是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大省，由于地處中西部，經(jīng)濟發(fā)展相對滯后，特別是廣大農(nóng)村地區(qū)。湖北農(nóng)村的民房也由于歷史、經(jīng)濟、知識水平等多方面的原因大多無任何抗震設防措施，抵御地震的能力非常脆弱。汶川地震的深刻教訓告訴我們，加強農(nóng)村民居抗震設防管理，規(guī)范農(nóng)居建筑、設計和施工，提高農(nóng)村抗震能力，已刻不容緩。本文通過對湖北省農(nóng)村民居抗震性能的調(diào)查研究，分析了湖北農(nóng)村民居的結構特點和抗震性能現(xiàn)狀，指出了湖北農(nóng)村建筑抗震設防存在的主要問題，并提出了一些提高農(nóng)村民居抗震性能的對策和措施。當然，由于“三農(nóng)”問題的復雜性，許多措施實施起來會有相當大的難度，但各級政府應把實施農(nóng)村安居工程作為一項重要工作，分解任務，逐步推進。特別是加強農(nóng)村防震減災知識的宣傳普及教育，提高農(nóng)民防震減災意識已迫在眉睫。通過采取切實有效的宣傳措施，使廣大農(nóng)民把建設安全民居變?yōu)榫S護自身生命財產(chǎn)安全的自覺行動。

當前是我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要機遇期，農(nóng)村經(jīng)濟也以較快速度增長，加上國家新農(nóng)村建設的實施，伴之而來的必將是農(nóng)村民房更新?lián)Q代的高潮。應以此為契機，建立健全農(nóng)村防震減災工作機制、保障體系和技術服務網(wǎng)絡，增強廣大農(nóng)民群眾防震減災意識，促進社會主義新農(nóng)村建設，逐步改善農(nóng)村民居環(huán)境條件，全面提高農(nóng)村民居抗御地震災害的能力。

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Seismic Performance Investigation and Analysis of Rural Buildings in Hubei Province

Li Shujin, Mao Ling, Tao Lilong, Shao Yuandan and Shen Shaobo
(School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)

The rural buildings have usually been subjected to severe damage under earthquake in China due to lack of seismic fortification technology, awareness for disaster prevention and the supervision of government. In reality,small earthquake may lead to medium damage and large earthquake may produce severe damage in rural area of China. The lessons learnt from 2008 Wenchuan earthquake demonstrate the importance and urgency about this problem. In our study, an investigation on seismic performance of the rural buildings in Hubei province was carried out. The structural characteristics and the current seismic performance of rural buildings in Hubei Province are studied according to the investigation. In order to improve the anti-seismic capacity of rural buildings in Hubei Province, some suggestions that attempt to alleviate the problems of rural buildings are proposed in this paper.

Rural buildings; Seismic performance; Seismic fortification; Investigation

李書進，毛羚，陶禮龍，邵淵丹，沈少波，2010. 湖北農(nóng)村民居抗震性能調(diào)查與分析. 震災防御技術，5（1）：116—124.

湖北省建設科技項目（k200827）

2009-09-08

李書進，男，生于1967年。博士，教授。主要從事工程結構抗震與防災方面的研究。E-mail: lishujin@yahoo.com