肖 遙 丁 浩 王 超 齊 鑫

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盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村住宅的抗震性能調(diào)查分析1

肖 遙 丁 浩 王 超 齊 鑫

（遼寧省地震局，沈陽(yáng) 110034）

開(kāi)展農(nóng)村民居抗震性能調(diào)查是國(guó)家防震減災(zāi)規(guī)劃的重要組成部分。本文在對(duì)遼寧省盤(pán)錦、海城、營(yíng)口地區(qū)農(nóng)村住宅抗震性能調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，從房屋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、建造年代分布、房屋的大小等方面進(jìn)行了詳細(xì)總結(jié)，鑒于該區(qū)域結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和建造年代具有很強(qiáng)的相關(guān)性，給出了該調(diào)查區(qū)域的農(nóng)村住宅分類(lèi)方法。提出基于調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的進(jìn)深與分類(lèi)之間的相關(guān)性，利用高分辨率衛(wèi)星圖片判讀能夠在保證準(zhǔn)確度的情況下有效降低建立農(nóng)村房屋存量數(shù)據(jù)庫(kù)的成本。最后，本文結(jié)合震害中農(nóng)村民居砌體墻破壞模式及《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村建筑抗震技術(shù)規(guī)程》（2008）指出了盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村房屋在抗震方面存在的不足。

盤(pán)海營(yíng)地區(qū) 農(nóng)村住宅 抗震性能調(diào)查 農(nóng)村住宅分類(lèi)方法

引言

國(guó)家防震減災(zāi)規(guī)劃（2006—2020年）總體目標(biāo)中指出，到2020年，我國(guó)基本具備綜合抗御6.0級(jí)左右、相當(dāng)于各地區(qū)地震基本烈度的地震的能力，對(duì)地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)內(nèi)新建農(nóng)村民居采取抗震措施，并在主要任務(wù)中提出開(kāi)展農(nóng)村民居抗震能力現(xiàn)狀調(diào)查，研究推廣農(nóng)村民居防震技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村民居建造和加固的指導(dǎo)，推進(jìn)農(nóng)村民居地震安全工程建設(shè)等要求。

遼寧省盤(pán)錦、海城、營(yíng)口地區(qū)（下文簡(jiǎn)稱盤(pán)海營(yíng)地區(qū)）是遼寧省內(nèi)地震活動(dòng)最活躍的地區(qū)（圖1）。區(qū)內(nèi)發(fā)生了多次S4.7級(jí)以上的破壞性地震，近年來(lái)亦小震不斷。從地震分布來(lái)看，地區(qū)內(nèi)的海城和營(yíng)口大石橋地震頻發(fā)，而歷史上營(yíng)口和熊岳也發(fā)生過(guò)5級(jí)地震。盤(pán)錦地區(qū)并未發(fā)生過(guò)破壞性地震，但由于其位于下遼河平原，第四紀(jì)沉積層厚度達(dá)數(shù)百米，多數(shù)地區(qū)有較厚的液化砂土分布，并且在海城地震中發(fā)生了較強(qiáng)的砂土液化現(xiàn)象，從海城地震的等震線分布可以看出，受到震源、傳播機(jī)制和場(chǎng)地的共同作用，盤(pán)錦地區(qū)亦具有較高的地震危險(xiǎn)性（中國(guó)科學(xué)院工程力學(xué)研究所，1979）。從構(gòu)造分布上看，盤(pán)海營(yíng)地區(qū)內(nèi)有金州斷裂、牛居-油燕溝斷裂、遼中斷裂、臺(tái)安斷裂和海城河斷裂等多條主要斷裂通過(guò)，而熊岳處于金州斷裂的晚更新世活動(dòng)段，海城河斷裂是1975年海城S7.3級(jí)地震的發(fā)震斷裂，亦是目前遼寧省內(nèi)發(fā)現(xiàn)的唯一的全新世活動(dòng)斷裂。從以上資料可以看出，盤(pán)海營(yíng)地區(qū)具有較高的地震危險(xiǎn)性，所面臨的地震風(fēng)險(xiǎn)需要引起重視。

另外，由于農(nóng)村地域廣闊，很多破壞性地震都發(fā)生在農(nóng)村，但受到經(jīng)濟(jì)條件的限制，既有農(nóng)村住宅幾乎很少按照規(guī)范設(shè)計(jì)，農(nóng)村住宅的防震能力薄弱?？梢哉f(shuō)，農(nóng)村既是地震災(zāi)害的多發(fā)區(qū)，也是抵御地震災(zāi)害的薄弱區(qū)。表1中列出了1940年以來(lái)遼寧地區(qū)11次主要破壞性地震以及造成的破壞災(zāi)情，從表1中可以看出，所有11次地震都發(fā)生在農(nóng)村地區(qū)，而這其中分布在盤(pán)海營(yíng)地區(qū)的就有7次。且從表中亦可看出，S4.7—5級(jí)的地震多數(shù)造成的是圍墻及煙囪破壞，個(gè)別房屋出現(xiàn)裂紋；但S5.1級(jí)以上的地震就會(huì)給農(nóng)村帶來(lái)較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。并且，從最近的1999年和2000年岫巖相繼發(fā)生的2次地震，以及2013年燈塔地震的災(zāi)情（王超等，2014）中可以看出，目前農(nóng)村房屋抗震能力仍處于相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)，具有較高的地震易損性，中等強(qiáng)度的地震就會(huì)給農(nóng)村帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失，而大地震則可能導(dǎo)致在該地區(qū)的無(wú)筋砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生災(zāi)難性的破壞。因此，深入了解農(nóng)村房屋現(xiàn)狀，調(diào)查農(nóng)村房屋的抗震能力，指出農(nóng)村民居抗震措施存在的不足，對(duì)降低農(nóng)村地震災(zāi)害損失具有重要意義。

表1　1940年以來(lái)遼寧省主要破壞性地震及災(zāi)情

2008年汶川地震之后，農(nóng)村房屋抗震能力引起了重視，遼寧省地震局于2008年開(kāi)展了農(nóng)村民居普查和抗震性能評(píng)價(jià)工作，主要工作內(nèi)容包括全省農(nóng)村民居普查、抗震性能評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)和信息管理系統(tǒng)建設(shè)等。2008年的評(píng)價(jià)中采用了綜合判別的方法，該方法簡(jiǎn)要、直觀，采用0到1之間的1個(gè)數(shù)作為安全性指數(shù)，對(duì)民居的抗震性能用好、較好、中等、差4個(gè)檔進(jìn)行了劃分，首次評(píng)價(jià)了遼寧省農(nóng)村民居建筑的抗震性能。但是該方法主要是經(jīng)驗(yàn)判別法，使用的參數(shù)在大多數(shù)情況下是基于專(zhuān)家判斷的，并沒(méi)有從結(jié)構(gòu)抗震的角度形成包含砌體結(jié)構(gòu)特性的地震易損性分析工作成果。由于我國(guó)幅員遼闊，北方與南方、東部與西部的農(nóng)村建筑特點(diǎn)各有不同，因此對(duì)于遼寧來(lái)說(shuō)，直接采用基于其他地區(qū)的震害統(tǒng)計(jì)結(jié)果形成的地震易損性矩陣或易損性分析曲線也是不夠準(zhǔn)確的。

為了進(jìn)一步準(zhǔn)確地研究農(nóng)村房屋所面臨的地震風(fēng)險(xiǎn)，在中國(guó)地震局星火計(jì)劃的支持下開(kāi)展了盤(pán)海營(yíng)農(nóng)村單層房屋基于靜力彈塑性分析的地震風(fēng)險(xiǎn)研究項(xiàng)目。項(xiàng)目組成員對(duì)盤(pán)海營(yíng)地區(qū)的農(nóng)村房屋建筑情況進(jìn)行了抽樣調(diào)查統(tǒng)計(jì)工作，從結(jié)構(gòu)形式、建造年代，存量分布等方面進(jìn)行了分析研究，并指出了目前盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村民居存在的主要問(wèn)題。這部分調(diào)查研究是項(xiàng)目研究中重要的基礎(chǔ)性工作，通過(guò)該工作可以從房屋的結(jié)構(gòu)形式、大小、建筑特征上對(duì)于盤(pán)海營(yíng)地區(qū)的農(nóng)村房屋有所了解，便于未來(lái)構(gòu)建模型進(jìn)行分析計(jì)算，以獲得農(nóng)村主要類(lèi)型住宅的易損性曲線。另外，本次調(diào)查工作也對(duì)于未來(lái)建立盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村住宅存量數(shù)據(jù)庫(kù)具有借鑒意義。

1　盤(pán)海營(yíng)農(nóng)村住宅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

項(xiàng)目組成員于2016年7月至8月期間，歷時(shí)3周，對(duì)遼寧省盤(pán)海營(yíng)地區(qū)的9個(gè)自然村進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型，記錄了影響農(nóng)村住宅房屋易損性的主要建筑特征和參數(shù)，拍攝照片161張，調(diào)查點(diǎn)的信息可見(jiàn)表2。

在農(nóng)村民居普查和抗震性能評(píng)價(jià)工作中通常有2種農(nóng)村民居的劃分方法。一是采用結(jié)構(gòu)形式劃分，在《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村建筑抗震技術(shù)規(guī)程》（JGJ 161-2008）（下文簡(jiǎn)稱《規(guī)程》）中將鎮(zhèn)村建筑劃分為砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、生土結(jié)構(gòu)和石結(jié)構(gòu)，在具體的工作中也常詳細(xì)劃分出磚混結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)、土木結(jié)構(gòu)等（住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2008）；二是采用年代分布劃分，通常以10年為跨度，不同地區(qū)和不同學(xué)者的劃分跨度可能不同（高惠瑛等，2010；王滿生等，2013；魏英祖等，2005）。經(jīng)過(guò)對(duì)本次調(diào)查資料的整理分析，可以發(fā)現(xiàn)盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村既有民居結(jié)構(gòu)類(lèi)型有砌體結(jié)構(gòu)和石結(jié)構(gòu)。其中砌體結(jié)構(gòu)通?？煞譃榇u混結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)，兩者均采用磚砌筑的墻豎向承重，區(qū)別在于磚混結(jié)構(gòu)中構(gòu)造柱以及橫向承重的梁、樓板、屋面板等采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而磚木結(jié)構(gòu)中樓板、屋架等用木結(jié)構(gòu)。石結(jié)構(gòu)僅在營(yíng)口市南孤家子村調(diào)查點(diǎn)有發(fā)現(xiàn)，而土木結(jié)構(gòu)民居在盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村基本已經(jīng)被取代，在本次調(diào)查中未見(jiàn)。另外，盤(pán)海營(yíng)地區(qū)砌體結(jié)構(gòu)從鋼筋含量的角度又可以分成無(wú)筋砌體和約束砌體，其中無(wú)筋砌體大致對(duì)應(yīng)于磚木結(jié)構(gòu)，約束砌體大致對(duì)應(yīng)于具有圈梁和構(gòu)造柱的磚混結(jié)構(gòu)。同時(shí)在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與修建年代具有很強(qiáng)的相關(guān)性，并且在同一農(nóng)村相近幾年修建的房屋通常在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、建筑尺寸上具有很好的相似性?；诒敬螌?duì)盤(pán)海營(yíng)既有農(nóng)村住宅調(diào)查結(jié)構(gòu)的歸納分類(lèi)，可以將盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村住宅大體分為以下幾類(lèi)：

Ⅰ類(lèi)：主要是2000年后建造的房屋，磚混結(jié)構(gòu)，以單層建筑為主。近些年極少數(shù)經(jīng)濟(jì)條件富裕的家庭蓋有2層樓房，并不能作為農(nóng)村民居的代表性分類(lèi)。采用普通燒結(jié)磚240×115×53mm，磚墻承重，外墻厚370mm，內(nèi)墻厚240mm；采用水泥砂漿，灰縫約厚10mm，較飽滿，根據(jù)調(diào)查中當(dāng)?shù)毓そ乘?，將?dāng)?shù)氐纳皾{配合比習(xí)慣與《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村建筑抗震技術(shù)規(guī)程》（JGJ 161-2008）中附錄G的砂漿配合比進(jìn)行對(duì)比，估計(jì)出該類(lèi)房屋砂漿的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)分布區(qū)間為［M5，M7.5］；均設(shè)置有上圈梁，地圈梁，4角設(shè)置有構(gòu)造柱，部分房屋窗間壁亦設(shè)置有構(gòu)造柱（主要出現(xiàn)在2006年以后，同時(shí)受經(jīng)濟(jì)條件影響），圈梁和構(gòu)造柱通常由鋼筋混凝土構(gòu)成，構(gòu)造柱采用馬牙槎形式，一般主筋12或14，箍筋6，箍筋間距200mm或250mm，搭接良好；屋蓋按外形可分為平屋面和坡屋面，對(duì)于較大的開(kāi)間在中部加型鋼梁或混凝土梁，根據(jù)不同經(jīng)濟(jì)條件，屋蓋主要分為木檁條木板、預(yù)制板和現(xiàn)澆混凝土3類(lèi)，木檁條一般直接搭在墻上，預(yù)制板常穿孔以便于構(gòu)造柱上的鋼筋穿過(guò)；主要在墻下采用無(wú)筋毛石混凝土地基，毛石混凝土砌筑成一體，即當(dāng)?shù)剞r(nóng)村所謂的“滿堂紅”式地基。從開(kāi)間和進(jìn)深來(lái)看，盤(pán)錦和營(yíng)口地區(qū)的6個(gè)調(diào)查點(diǎn)中房屋進(jìn)深一般為8.5—12m，在海城3個(gè)調(diào)查點(diǎn)亦有部分房屋進(jìn)深為8m，并且房屋進(jìn)深有隨著時(shí)間進(jìn)程越來(lái)越大的趨勢(shì)；房屋的開(kāi)間一般為3.8—4.2m，間數(shù)一般為3間到5間。圖2給出了此類(lèi)結(jié)構(gòu)的典型代表建筑：（a）營(yíng)口市南孤家子村二層樓房照片，該類(lèi)房屋存量極少并不具有代表性，但屬于該類(lèi)結(jié)構(gòu)；（b）營(yíng)口市畢家村民居正面照片；（c）畢家村民居側(cè)面照片，調(diào)查點(diǎn)中僅該村見(jiàn)到山墻開(kāi)窗；（d）海城市鄧家村民居正面照片，均屬于此類(lèi)建筑，其抗震能力較好；（e）和（f）展示了該類(lèi)建筑屋蓋的常用結(jié)構(gòu)形式。

表2　農(nóng)村調(diào)查點(diǎn)名稱和坐標(biāo)

（a）（b） （c）（d） （e）（f）

圖2盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村典型Ⅰ類(lèi)房屋建筑。

Fig. 2Typical examples of the rural housing structure type Ⅰ

Ⅱ類(lèi)：主要建造于20世紀(jì)90年代，但早在1988年左右個(gè)別有條件的家庭就修建了此類(lèi)房屋，還有一些原來(lái)隸屬于村供銷(xiāo)社之類(lèi)的公用房屋，后轉(zhuǎn)為民居住宅，這些“公轉(zhuǎn)民”類(lèi)房屋建造的時(shí)間還要更早一些，在結(jié)構(gòu)類(lèi)型上屬于磚混結(jié)構(gòu)單層房屋。從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上看大體與Ⅰ類(lèi)房屋相似，最主要的區(qū)別在于該類(lèi)房屋在構(gòu)造上僅設(shè)置有上圈梁和地圈梁，未設(shè)置構(gòu)造柱，且該年代早、中期房屋使用的多是配筋磚圈梁，后期才開(kāi)始使用鋼筋混凝土圈梁。90年代后期建造的房屋采用水泥砂漿，90年代前期采用混合砂漿，該類(lèi)砂漿的強(qiáng)度不如混合砂漿，強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)分布區(qū)間為［M2.5，M5］。屋蓋外形與Ⅰ類(lèi)房屋相同，從使用的材料上看沒(méi)有發(fā)現(xiàn)現(xiàn)澆混凝土類(lèi)型的屋蓋，地基亦不如Ⅰ類(lèi)房屋。從尺寸上看，房屋進(jìn)深一般為7.5—8.5m，在海城3個(gè)調(diào)查點(diǎn)有部分房屋進(jìn)深為7m，趨勢(shì)與Ⅰ類(lèi)房屋相同；房屋的開(kāi)間配置亦與Ⅰ類(lèi)房屋相同。圖3給出了該類(lèi)結(jié)構(gòu)調(diào)查照片：（a）盤(pán)錦市云家村民居正面照片；（b）盤(pán)錦市吉家村民居正面照片；（c）海城市東園村民居正面照片；（d）營(yíng)口市后石村民居正面照片。

（a）（b） （c）（d）

Ⅲ1類(lèi)：主要建造于20世紀(jì)80年代，年代分布區(qū)間大致是1982年至1989年，磚木結(jié)構(gòu)，外墻厚370mm。砌筑砂漿方面，80年代前期建造的采用粘土砂漿，當(dāng)?shù)卮迕Q為“泥口”，該類(lèi)砂漿強(qiáng)度低并且老化嚴(yán)重，估計(jì)該類(lèi)砂漿強(qiáng)度小于《規(guī)程》的最低要求M1；80年代后期建造的房屋部分采用了混合砂漿，估計(jì)強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)分布區(qū)間為［M1，M2.5］。沒(méi)有設(shè)置上圈梁，少數(shù)設(shè)置了地圈梁，無(wú)構(gòu)造柱。屋蓋從外形上看主要為雙坡屋面和拱形屋面，其中拱形屋面在Ⅰ、Ⅱ類(lèi)建筑中未見(jiàn)，結(jié)構(gòu)形式上多采用“硬山擱檁”，調(diào)查發(fā)現(xiàn)基本沒(méi)有在檁下設(shè)置墊木，設(shè)置剪刀撐的亦較少，多采用砂土地基。從尺寸上看，房屋進(jìn)深一般為6—7.5m，隨著時(shí)間進(jìn)程越來(lái)越大；房屋開(kāi)間一般為3.5—3.8m，一般為3到4間。圖4（a）、（b）分別給出了盤(pán)錦市吉家村民居、海城市朱家大溝村民居正面照片，屬于此類(lèi)建筑。

（a）（b） （c）（d） （e）（f） （g）（h）

Ⅲ2類(lèi)：主要建造于1976年至1982年。外墻厚370mm，個(gè)別后縱墻厚240mm。砌筑砂漿采用粘土砂漿，估計(jì)強(qiáng)度小于M1。屋蓋外形上與Ⅲ1類(lèi)相同，早期多采用木制梁柱體系，類(lèi)似于傳統(tǒng)的“四梁八柱”結(jié)構(gòu)形式。在營(yíng)口市南孤家子村調(diào)查點(diǎn)見(jiàn)到了磚-毛石結(jié)構(gòu)房屋，該類(lèi)房屋南側(cè)采光面采用磚砌筑，其他3面采用毛石砌筑。從尺寸上看，房屋進(jìn)深一般為5—6m；開(kāi)間一般為3.5m，一般為3到4間。需要指出的是，一些Ⅲ1類(lèi)和Ⅲ2類(lèi)的房屋從結(jié)構(gòu)形式上是相似的，但由于建造年代不同，建筑材料的質(zhì)量和老化程度有很大差別。圖4中（c）、（d）分別是盤(pán)錦市藍(lán)石坳村民居正面和室內(nèi)照片；（e）為海城市朱家大溝村民居照片；（f）營(yíng)口市后石村民居室內(nèi)照片，該房屋已作為服裝作坊，但仍有同類(lèi)房屋作為住宅；（g）和（h）分別是營(yíng)口市南孤家子村民居背面和正面照片，調(diào)查點(diǎn)中僅該村見(jiàn)到了石結(jié)構(gòu)；從（d）和（f）中可以看到該類(lèi)房屋常用的屋蓋結(jié)構(gòu)形式。

2　農(nóng)村住宅的分類(lèi)與分布

根據(jù)前文提出的盤(pán)海營(yíng)農(nóng)村民居類(lèi)型劃分方法，對(duì)各調(diào)查點(diǎn)的房屋進(jìn)行分類(lèi)，見(jiàn)圖5、6。令人失望的是，圖6表明不同地區(qū)的農(nóng)村房屋分類(lèi)各不相同，不具有地域一致性特征。這種不規(guī)律將給項(xiàng)目的最終目標(biāo)，即地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估帶來(lái)難度。

單純依靠調(diào)查和普查來(lái)獲得農(nóng)村房屋存量數(shù)據(jù)非常耗費(fèi)人力和財(cái)力。以本次調(diào)查為例，1個(gè)調(diào)查組在熟練掌握調(diào)查技巧的情況下，一天也僅能調(diào)查1至2個(gè)農(nóng)村居民點(diǎn)，這是因?yàn)檎{(diào)查中發(fā)現(xiàn)盤(pán)海營(yíng)地區(qū)的農(nóng)村住宅一般是南北朝向或近南北朝向，橫向成排分布，通常每橫排房屋類(lèi)別大致相近，但各排之間差別明顯。這造成在1個(gè)農(nóng)村居民點(diǎn)中抽出一定區(qū)域進(jìn)行抽樣調(diào)查然后以抽樣區(qū)所得結(jié)果代表整個(gè)農(nóng)村居民點(diǎn)可能會(huì)存在較大的誤差。亦由于圖6表明，不同村之間的房屋存量及分類(lèi)并無(wú)規(guī)律可循，這造成抽取一個(gè)村進(jìn)行細(xì)致調(diào)查的結(jié)果不具有普遍性，故不能代表附近其他村的住宅情況。

我們通過(guò)本次調(diào)查工作分析不同類(lèi)別房屋結(jié)構(gòu)的典型性特征時(shí)發(fā)現(xiàn)，盤(pán)海營(yíng)地區(qū)房屋進(jìn)深尺寸是可以辨析房屋類(lèi)型的重要參數(shù)。Ⅰ類(lèi)房屋進(jìn)深均在8.5m以上；Ⅱ類(lèi)房屋進(jìn)深7—8.5m；Ⅲ1類(lèi)和Ⅲ2類(lèi)房屋進(jìn)深小于7m，其中Ⅲ2類(lèi)房屋進(jìn)深均小于6m。目前Google Earth提供的免費(fèi)衛(wèi)星圖像已經(jīng)可以達(dá)到0.5m的高精度。以衛(wèi)片讀取的農(nóng)村房屋二維尺寸數(shù)據(jù)為主，并綜合考慮屋蓋形式及新舊程度、房屋高度（可根據(jù)陰影判別）、院落的其他特征和Google Earth不同時(shí)間的衛(wèi)片結(jié)合形成的綜合判據(jù)，可以按照前文所述的標(biāo)準(zhǔn)初步判讀農(nóng)村房屋建筑的分類(lèi)并獲取農(nóng)村房屋的存量面積。需要注意的是，由于衛(wèi)星照片讀取的房屋進(jìn)深尺寸包含屋檐，根據(jù)實(shí)地調(diào)查結(jié)果，前后屋檐寬度之和大約為0.5m左右，因此對(duì)于衛(wèi)片量取的進(jìn)深需要扣除前后屋檐寬度之和。圖7和圖8以藍(lán)石坳村為例進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明通過(guò)判讀獲得的房屋分類(lèi)與實(shí)際調(diào)查一致。這種方法有助于在保證準(zhǔn)確性可接受的基礎(chǔ)上降低建立盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村房屋存量數(shù)據(jù)庫(kù)的成本。

3　農(nóng)村房屋建筑抗震性能現(xiàn)狀分析

在近年來(lái)在多次大地震中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村房屋建筑主要有2個(gè)抗震薄弱環(huán)節(jié)，即①屋頂和支撐墻之間、內(nèi)橫墻和縱墻之間的連接；②砌體墻體。第一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，即連接的破壞模式主要表現(xiàn)為出現(xiàn)裂縫和分離；第二個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，即砌體墻則觀察到的3種破壞模式，包括剪切、彎曲和滑動(dòng)破壞。剪切破壞以斜對(duì)角線開(kāi)裂通過(guò)磚單元或者下邊的砂漿接縫為特征，當(dāng)主應(yīng)力達(dá)到砌體的對(duì)角線抗拉強(qiáng)度時(shí)，將產(chǎn)生這種情況。彎曲破壞表現(xiàn)有2種：①由于墻平面外彎曲受力產(chǎn)生水平彎拉破壞，如首先在薄弱部位出現(xiàn)水平裂縫，嚴(yán)重時(shí)墻體外閃；②在細(xì)長(zhǎng)的約束砌體墻中當(dāng)縱向鋼筋屈服后，在相反一側(cè)磚砌體的底腳發(fā)生壓碎?；瑒?dòng)破壞表現(xiàn)為沿著水平砂漿接縫出現(xiàn)裂縫，當(dāng)剪切應(yīng)力達(dá)到砂漿和磚之間的粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)出現(xiàn)這種情況。應(yīng)注意的是，上述的破壞模式中，經(jīng)歷次震后現(xiàn)場(chǎng)勘察發(fā)現(xiàn)剪切破壞一直是最主要的破壞模式（Griffith等，2006；Park等，2009；Okail等，2016）。

對(duì)于上述2個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，第一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)可以通過(guò)提升相應(yīng)部位的連接能力來(lái)改進(jìn)；第二個(gè)薄弱環(huán)節(jié)主要受制于墻的強(qiáng)度、剛度和延性3個(gè)主要的設(shè)計(jì)參數(shù)。這些參數(shù)主要取決于是否有抗震構(gòu)造措施、磚和砂漿的強(qiáng)度、灰縫厚度及飽滿度、墻的尺寸和比例、開(kāi)洞的數(shù)量和尺寸及其在水平和豎直方向上相對(duì)于所在墻的尺寸、在墻上的豎向載荷。

通過(guò)對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，并結(jié)合本次的調(diào)查成果，可以總結(jié)出目前盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村房屋抗震性能仍存在一些問(wèn)題：

（1）農(nóng)村房屋關(guān)鍵連接部位缺乏拉結(jié)措施或不符合規(guī)范。從本次調(diào)查統(tǒng)計(jì)來(lái)看，2000年以前（即構(gòu)造柱使用以前），農(nóng)村房屋主要更注重“承重”問(wèn)題，對(duì)于地震引起的橫向載荷不夠重視。墻與墻拉結(jié)、墻與屋頂拉結(jié)和墻柱拉結(jié)措施較為缺乏。調(diào)查區(qū)內(nèi)Ⅲ1類(lèi)、Ⅲ2類(lèi)以及部分Ⅱ類(lèi)房屋都采用“硬山擱檁”的形式，這些民居缺乏山墻與屋蓋系統(tǒng)的有效拉結(jié)措施。尤其需要注意的是，盤(pán)海營(yíng)地區(qū)內(nèi)包含一部分設(shè)防烈度達(dá)8度的地區(qū)，幾次大地震的震害表明，在8度地震區(qū)檁條拔出、山墻外閃以致房屋倒塌是常見(jiàn)的破壞現(xiàn)象。因此，在《規(guī)程》中規(guī)定8度及以上地區(qū)不應(yīng)采用硬山擱檁屋蓋做法（住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2008）。同時(shí)，參考《規(guī)程》中對(duì)于連接部分的規(guī)定，調(diào)查區(qū)內(nèi)的房屋建筑在連接環(huán)節(jié)仍有許多不足，有很大改良空間。

（2）抗震構(gòu)造措施的設(shè)置問(wèn)題。圈梁可以加強(qiáng)建筑物的整體性，減小不均勻沉降，增強(qiáng)房屋剛度，并且可以使墻體受力均勻，對(duì)墻體起到約束作用，提高其抗震承載力。歷次震害表明，設(shè)有圈梁的砌體房屋的震害相對(duì)未設(shè)置圈梁的房屋要輕的多，其作用十分明顯。由于盤(pán)海營(yíng)地區(qū)大部分位于較厚的第四紀(jì)沉積層上，土層較軟，為了防止不均勻沉降，1990年代以后，在盤(pán)海營(yíng)地區(qū)設(shè)置圈梁較為普遍。構(gòu)造柱可以有效抵抗剪力，提高墻體的抗震能力，從調(diào)查來(lái)看，2000年至2005年，構(gòu)造柱開(kāi)始得到了逐步使用，但仍有一些住戶沒(méi)有采用構(gòu)造柱，在本次調(diào)查中采用和不采用的比例關(guān)系大概是1：1。2006年以后興建的房屋，基本在房屋4角設(shè)置了構(gòu)造柱，經(jīng)濟(jì)條件允許情況下，一些房屋在內(nèi)橫墻和外縱墻交接處、窗間墻亦設(shè)置了構(gòu)造柱，本次調(diào)查中僅4角設(shè)置構(gòu)造柱和窗間墻亦設(shè)置有構(gòu)造柱的比例大約是5：1。而Ⅲ1類(lèi)、Ⅲ2類(lèi)房屋則缺乏抗震構(gòu)造措施，該2類(lèi)房屋的抗震情況堪憂。

（3）磚和砂漿的質(zhì)量問(wèn)題。這類(lèi)問(wèn)題主要出現(xiàn)在Ⅲ1類(lèi)和Ⅲ2類(lèi)房屋建筑中，包括磚的強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)、采用“泥口”（即粘土砂漿）砂漿強(qiáng)度低等，尤其是Ⅲ2類(lèi)房屋老化情況非常嚴(yán)重。同時(shí)由于這2類(lèi)房屋建成使用已經(jīng)30多年，由于地基不均勻沉降等因素造成部分房屋墻體存在一定程度的損傷，這將成為這些建筑的薄弱部位，地震中更易先發(fā)生局部破壞，從而引起結(jié)構(gòu)的整體破壞。

（4）墻的尺寸和比例問(wèn)題。墻體是主要的抗側(cè)力構(gòu)件，一般來(lái)說(shuō)隨著墻體寬度增加，墻的初始剛度、彈性極限和最大強(qiáng)度都會(huì)增加，抗震能力也就越好，因此在《規(guī)程》中對(duì)墻的尺寸做出了限制，如表3和表4（住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2008）。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)地區(qū)內(nèi)農(nóng)村房屋抗震橫墻的間距往往過(guò)大，超過(guò)《規(guī)程》中的限值；并且各類(lèi)房屋均存在前縱墻開(kāi)洞過(guò)大，窗間墻寬度難以滿足《規(guī)程》關(guān)于墻體局部寬度限值的要求，尤其需要引起注意。同時(shí)，窗間壁高寬比過(guò)大對(duì)墻的破壞模式也有影響，很多實(shí)驗(yàn)表明細(xì)長(zhǎng)的墻更容易出現(xiàn)彎曲破壞。

表3《規(guī)程》中抗震橫墻最大間距規(guī)定（單位：m）

表4《規(guī)程》中房屋局部尺寸限值（單位：m）

（5）開(kāi)洞尺寸問(wèn)題。大的開(kāi)洞尺寸一方面會(huì)造成整個(gè)抗震墻體截面嚴(yán)重不足，使整體的抗震能力不能滿足要求，另一方面會(huì)造成窗間壁過(guò)于細(xì)長(zhǎng)，從而引起破壞模式的變化，容易發(fā)生彎曲破壞。因此在《規(guī)程》中規(guī)定了抗震墻層高的1/2處門(mén)窗洞口所占的水平橫截面面積：對(duì)于承重橫墻，不應(yīng)大于總截面面積的25%；對(duì)于承重縱墻，不應(yīng)大于總截面面積的50%。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，為了更好的采光，農(nóng)村房屋前縱墻開(kāi)洞一般超過(guò)《規(guī)程》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，在近幾年建造的Ⅰ類(lèi)房屋中這個(gè)問(wèn)題更加嚴(yán)重，并且一些農(nóng)村房屋前后縱墻開(kāi)洞一般有較大差別，后縱墻上窗開(kāi)洞的尺寸較小，個(gè)數(shù)也較少，這會(huì)導(dǎo)致前后縱墻的剛度不相同，結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心和剛度中心不一致，將會(huì)使房屋在地震作用下發(fā)生平面扭轉(zhuǎn)，加重震害。

（6）一些其他問(wèn)題。同一高度內(nèi)不應(yīng)采用不同材料，而營(yíng)口老式石結(jié)構(gòu)房屋，正面采用磚砌結(jié)構(gòu)，其他3面采用石結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖4（g）、（h）），非常不安全。無(wú)筋磚砌過(guò)梁在地震中、低烈度區(qū)就會(huì)發(fā)生破壞，出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重時(shí)過(guò)梁脫落，因此不應(yīng)采用無(wú)筋磚過(guò)梁。檁條和椽子在搭接時(shí)不應(yīng)浮擱，木屋架應(yīng)下設(shè)木墊板防止應(yīng)力集中對(duì)墻體造成破壞。另外，在本次調(diào)查中沒(méi)有獲得鋼筋搭接方式的情況，施工時(shí)應(yīng)按照《規(guī)程》中的要求正確搭接。

由于受到經(jīng)濟(jì)條件的限制，我國(guó)農(nóng)村房屋長(zhǎng)期處于自建狀態(tài)，多數(shù)房屋按照當(dāng)?shù)卮迕竦牧?xí)慣來(lái)建造，缺乏必要的規(guī)范約束。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，盡管近年來(lái)很多農(nóng)村房屋已由村鎮(zhèn)施工隊(duì)進(jìn)行施工，房屋結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量有了較大的提高，但在很多細(xì)節(jié)上并不符合《規(guī)程》的要求，因此在工匠和村民中普及結(jié)構(gòu)抗震和施工方法的知識(shí)是必要的。值得一提的是除了傳統(tǒng)的宣傳手冊(cè)模式，現(xiàn)在可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳播，采用“互聯(lián)網(wǎng)+”的宣傳新模式，比如建立包含農(nóng)村住宅建筑施工方法、施工圖、結(jié)構(gòu)抗震知識(shí)的免費(fèi)網(wǎng)站，建立公共微信號(hào)、微博，為提升農(nóng)村住宅房屋的抗震性能提供服務(wù)。

4　結(jié)論

本文介紹了盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村住宅房屋抗震性能調(diào)查的情況，根據(jù)調(diào)查結(jié)果對(duì)于農(nóng)村住宅房屋從結(jié)構(gòu)和年代等方面進(jìn)行了分類(lèi)，并對(duì)該區(qū)域農(nóng)村住宅存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了分析。調(diào)查發(fā)現(xiàn)盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村住宅房屋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和建造年代具有很強(qiáng)的相關(guān)性，并可劃分出4種類(lèi)型，對(duì)4種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和尺寸特征進(jìn)行了介紹。文中針對(duì)各村房屋分類(lèi)情況，根據(jù)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的進(jìn)深與分類(lèi)的相關(guān)性，提出利用衛(wèi)星圖片能夠在準(zhǔn)確度可接受的情況下有效降低建設(shè)農(nóng)村房屋存量數(shù)據(jù)庫(kù)的成本。最后，結(jié)合在多次地震震害中觀察到的破壞模式，分析了目前盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村住宅房屋存在的若干個(gè)問(wèn)題，提出可利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的宣傳新模式為提升農(nóng)村住宅的抗震性能提供服務(wù)。

高惠瑛，張鐵軍，黃聲明等，2010．福建省農(nóng)村房屋抗震性能調(diào)查與現(xiàn)狀分析．災(zāi)害學(xué)，25（S1）：243—249．

王超，李東春，翟文杰等，2014．燈塔地震農(nóng)村房屋震害特征簡(jiǎn)介．世界地震工程，30（4）：189—195．

王滿生，楊威，陳俞等，2013．北京地區(qū)農(nóng)村住宅抗震性能調(diào)查研究．建筑結(jié)構(gòu)，43（18）：96—99．

魏英祖，郭金貴，2005．西北地區(qū)農(nóng)村房屋抗震設(shè)防現(xiàn)狀及對(duì)策．西北地震學(xué)報(bào)，27（4）：351—353，356．

中國(guó)科學(xué)院工程力學(xué)研究所，1979．海城地震震害．北京：地震出版社．

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2008．JGJ 161-2008鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村建筑抗震技術(shù)規(guī)程．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社．

Griffith M. C., Lam N., Wilson J., 2006. Displacement-based assessment of the seismic capacity of unreinforced masonry walls in bending. Australian Journal of Structural Engineering, 6(2): 119—132.

Okail H., Abdelrahman A., Abdelkhalik A., et al., 2016. Experimental and analytical investigation of the lateral load response of confined masonry walls. HBRC Journal, 12 (1): 33—46.

Park J., Towashiraporn P., Craig J. I., et al., 2009. Seismic fragility analysis of low — rise unreinforced masonry structures. Engineering Structures, 31 (1): 125—137.

Investigation to the Anti-Seismic Capacity of the Residential Houses in the Rural Area of P. H. Y. Region

Xiao Yao, Ding Hao, Wang Chao and Qi Xin

(Earthquake Administration of Liaoning Province, Shenyang 110034, China)

The investigation to the anti-seismic capacity of rural residential houses is an important part of the national earthquake prevention and disaster reduction plan. In this paper the structural characteristics, age distribution, housing size and other aspects based on investigation work in the Panjin, Haicheng and Yingkou areas of Liaoning Province are summarized. A rural residential classification method has been developed to account for the correlation between structure characteristics and buildings age in the region. Because there exists strong correlation between construction time and building classification in the survey region, it is proposed that high resolution satellite images may be used to reduce the cost of building a database of rural housing stock with reasonable the accuracy. Finally, some existing problems on the rural housing earthquake resistance are revealed based on the "Seismic technical specification for building construction in town and village" accompanied with the damage model of rural residential masonry walls.

Panjin —HaiCheng —YingKou area; Rural housing; Seismic performance survey; Rural residential classification method

1基金項(xiàng)目 地震科技星火計(jì)劃（項(xiàng)目編號(hào)：XH16009Y）

2016-11-16

肖遙，男，生于1986年。工程師。研究方向?yàn)榈卣鸸こ膛c工程抗震。E-mail：iemxiaoyao@163.com

肖遙，丁浩，王超，齊鑫，2017．盤(pán)海營(yíng)地區(qū)農(nóng)村住宅的抗震性能調(diào)查分析．震災(zāi)防御技術(shù)，12（2）：369—382． doi：10.11899/zzfy20170214