2022年6月10日0时3分,四川阿坝藏族羌族自治州马尔康市发生MS 5.8地震,震源深度10 km,震中位于32.27°N、101.82°E;1时28分发生MS 6.0地震,震源深度13 km,震中位于32.25°N、101.82°E;3时27分发生MS 5.2地震,震源深度15 km,震中位于32.24°N、101.85°E。先后发生3次5级以上地震,属震群型地震。震群造成阿坝藏族羌族自治州马尔康市、阿坝县、红原县、壤塘县等4个县(市)的21个乡镇不同程度受灾,6人受伤。
为了更好地分析震群性地震的房屋震害破坏机理,充分认识该区域防震减灾和抗震设防等工作,本文在整理分析马尔康MS 6.0地震震群现场灾害调查资料的基础上,总结了不同结构类型房屋的震害现象及致灾原因,以期为该区域地震灾后重建和震害防御工作提供科学依据。
1 震区概况马尔康市地处川西北高原南端,属高原峡谷区,地势由东北向西南逐渐降低,海拔2 180—5 301 m,属低纬度、高海拔的特殊地理区域,高山峡谷立体气候,冬干夏湿,雨热同季,日照充足,昼夜温差大。马尔康市辖3个镇10个乡,截至2020年11月1日0时,马尔康常住58 390人,人口密度约为9.05人/km2。
马尔康MS 6.0地震的发震断裂为松岗断裂。松岗断裂南起小金县边界,经马尔康市松岗镇、沙市村、白赊村向NW方向延伸,全长约120 km。断裂走向325°,总体倾向NW,倾角50°—70°。断面擦痕显示断裂左旋运动性质,北东盘向SW逆冲。历史上没有该断裂发生7级以上大地震的记载,该断裂为早中更新世断裂,晚更新世以来没有过活动。据中国地震台网地震目录,此次震群地震距震中50 km范围内共记录到4次地震,其中,3.0—3.9级地震3次,3.0级以下地震1次。
由中国地震局马尔康MS 6.0地震震群烈度图(图 1)可见,此次地震的最高烈度为Ⅷ度,等震线长轴呈NW走向,长轴111 km,短轴67 km,Ⅵ度(6度)区及以上面积5 719 km2,主要涉及四川省阿坝藏族羌族自治州马尔康市11个乡镇,阿坝县5个乡镇,红原县2个乡,壤塘县3个乡镇。Ⅷ度(8度)区面积109 km2,石木结构房屋破坏严重,承重墙有倒塌现象,墙体有贯通性斜裂缝,承重墙与楼板连接处、纵横墙交接处基本都有开裂现象,多数片石屋面有梭瓦和错位情况;有砖混结构房屋严重破坏;有框架结构房屋中等破坏。Ⅶ度区面积1 459 km2,石木结构房屋破坏较严重,承重墙有裂缝,多数承重墙与楼板连接处、纵横墙交接处有开裂现象;有砖混结构房屋中等破坏;有框架结构房屋轻微破坏。Ⅵ度区面积4 151 km2,石木结构房屋有破坏,部分承重墙与楼板连接处、纵横墙交接处有开裂现象;砖混结构房屋和框架结构房屋有轻微破坏。
① https://www.cea.gov.cn/cea/xwzx/fzjzyw/5662853/index.html
2 房屋震害调查 2.1 房屋震害概况马尔康MS 6.0地震震群共计调查77个点(图 2),地震中受损严重的房屋主要为藏式石木结构房屋,砖混结构及钢筋混凝土框架结构房屋也受到不同程度的破坏,各烈度区内不同结构类型房屋的破坏程度差异较大,表 1为不同结构类型房屋的破坏面积占比。
Ⅷ度区内藏式石木结构房屋占比95.19%,砖混结构的占比3.27%,钢筋混凝土框架结构的占比1.54%。震后藏式石木结构房屋毁坏面积占比1.21%,严重破坏的占比7.07%,中等破坏的占比57.98%,轻微破坏的占比30.51%,基本完好的占比3.23%。震后砖混结构房屋严重破坏面积占比5.88%,中等破坏的占比23.53%,轻微破坏的占比29.41%,基本完好的占比41.18%。震后钢筋混凝土框架结构房屋中等破坏面积占比12.50%,轻微破坏的占比37.50%,基本完好的占比50.00%(图 3)。
Ⅶ度区内藏式石木结构房屋占比95.11%,砖混结构的占比2.97%,钢筋混凝土框架结构的占比1.92%。震后藏式石木结构房屋毁坏面积占比0.59%,严重破坏的占比6.12%,中等破坏的占比26.21%,轻微破坏的占比19.72%,基本完好的占比47.36%。震后砖混结构房屋严重破坏面积占比1.43%,中等破坏的占比26.82%,轻微破坏的占比22.25%,基本完好的占比49.50%。震后钢筋混凝土框架结构房屋中等破坏面积占比11.04%,轻微破坏的占比18.76%,基本完好的占比70.20%(图 4)。
Ⅵ度区内藏式石木结构房屋占比87.92%,砖混结构的占比8.90%,钢筋混凝土框架结构的占比3.18%。震后藏式石木结构房屋毁坏面积占比0.15%,严重破坏的占比1.13%,中等破坏的占比4.94%,轻微破坏的占比12.00%,基本完好的占比81.78%。震后砖混结构房屋轻微破坏面积占比25.07%,基本完好的占比74.93%。震后钢筋混凝土框架结构房屋轻微破坏面积占比0.50%,基本完好的占比99.50%(图 5)。
Ⅷ度区内藏式石木结构房屋少数毁坏,多数中等破坏和严重破坏,主要表现为房屋墙体倒塌,屋顶塌落[图 6(a)];设防砖混结构房屋少数严重破坏和中等破坏,房屋承重墙体呈“X”型剪切贯穿裂缝[图 6(b)],多数轻微破坏和基本完好;未设防砖混结构房屋少数毁坏和严重破坏,多数中等破坏和轻微破坏,主要表现为墙体结合处出现贯穿裂缝,墙体竖向及斜向裂缝[图 6(c)];钢筋混凝土框架结构房屋少数中等破坏,多数轻微破坏和基本完好,表现为房屋梁柱主体构件完好,但填充墙、填充墙与梁柱结合部位出现裂缝[图 6(d)]。
Ⅶ度区内藏式石木结构房屋少数毁坏和严重破坏,主要表现为房屋倒塌或墙体局部倒塌[图 6(e)],多数中等破坏和轻微破坏,出现屋檐与女儿墙塌落的现象[图 6(f)];设防砖混结构房屋少数中等破坏和轻微破坏,多数基本完好;未设防砖混结构房屋少数中等破坏,多数轻微破坏和基本完好,主要表现为承重墙体[图 6(g)]、屋顶预制板间及门窗洞角出现裂缝;钢筋混凝土框架结构房屋少数中等破坏和轻微破坏,大多数基本完好,填充墙、填充墙与梁柱结合部位出现细小裂缝,房屋墙体抹灰等室内装饰材料脱落[图 6(h)]。
Ⅵ度区内藏式石木结构房屋少数中等破坏和轻微破坏,墙体出现贯穿裂缝[图 6(i)],墙体竖向及斜向裂缝,门窗洞角斜向裂缝及屋檐塌落[图 6(j)],多数基本完好;设防砖混结构房屋少数或个别轻微破坏,绝大多数基本完好;未设防砖混结构房屋少数中等破坏和轻微破坏,大多数基本完好,出现墙体装饰材料脱落现象[图 6(k)];钢筋混凝土框架结构房屋少数或个别轻微破坏,少数房屋室内外装饰材料脱落,绝大多数基本完好[图 6(l)]。
2.3 房屋震害分析藏式石木结构房屋在灾区分布广泛,占比约90%以上。该类房屋多为2层,底层多用于圈养牲口或堆砌杂物,上层为生活用房。多采用传统的石墙砌筑工艺砌筑房屋承重墙体,一般以较大的石头夯筑,在其四周用较小的片石作为垫砌,普遍采用当地的黄泥作为胶结材料。墙体一般分内外2层砌筑,内外层无咬砌,纵横墙也无咬砌(徐俊祖等,2022)。外墙普遍较厚,一般墙体厚度可达0.6 m;而为了减轻自重,多数采用土坯墙作为内墙或就地取材用杂草或树枝来绑扎,最后堆积而成内墙,墙体建筑材料强度低,房屋整体抗震性能较差(高永昭等,2009)。普通民居为了得到较大的开间,一般会在基础的石砌体结构上加2—4根木柱,在木柱的顶端设檩托,其上方为木条(龙骨),檩条的另一端搁置在墙体上,上下2层的木柱不连续,不能起到过梁的作用(宴金旭等,2020)。屋面通常是在圆椽子搭设的木结构层上面用树枝铺50—80 mm厚的一层,然后再在上面铺一层60—80 mm厚的鹅卵石,再夯填30—50 mm的密实黄泥。屋面与墙体之间缺乏有效连接,在水平地震力作用下,整个屋面产生推力可破坏承重外墙(李鑫等,2021)。该类房屋总体抗震性能一般,且大多数建设年代较早,年久失修,震害现象表现为个别房屋倒塌,多数墙体开裂,石墙与楼板连接处、纵横墙交接处开裂,有梭瓦掉瓦现象,震后破坏较严重(王世元等,2013)。
砖混结构房屋大多设防,房屋一般为2—4层,有构造柱和圈梁,采用钢筋混凝土现浇楼板,墙体多以24墙为主,该类房屋整体抗震性能较好。另有部分未设防砖混结构房屋,无圈梁和构造柱,缺乏抗震构造措施,抗震性能一般,震后震害现象表现为部分房屋墙体有贯穿性裂缝,墙体装饰层局部脱落等(肖本夫等,2017)。
钢筋混凝土框架结构房屋主要由钢筋混凝土梁、柱承重,楼板或屋盖采用钢筋混凝土现浇而成。该类型房屋抗震性能好,主要为政府、学校、医院等公用房屋(王杰等,2022)。填充墙多采用空心砖或混凝土砌块。因与框架梁柱建造材料的力学性能不同,在地震后变形不协调,遇强震时填充墙体易出现裂缝。
3 结论与建议马尔康MS 6.0地震震区房屋主要结构类型有藏式石木结构、砖混结构、钢筋混凝土框架结构。从抽样点的各类房屋震害现象来看,在地震中各结构类型房屋破坏程度差异明显,分析不同结构类型房屋的震害现象和原因,得到以下结论。
(1)藏式石木结构房屋占比较大且破坏较严重。该结构类型房屋建筑材料强度低,房屋本身建造工艺较差,房屋承重墙体多为土坯墙或夯土墙,为典型的脆性结构,无任何抗震设防措施,在高烈度区该结构类型房屋震害主要为倒塌或局部垮塌。目前,马尔康农村大部分区域房屋为藏式石木结构,在灾后恢复重建过程中建议拆除受损严重及修建年代久远的藏式石木结构房屋,对轻微破坏和基本完好的藏式石木结构房屋进行抗震设防加固(杨璐遥等,2022)。
(2)砖混结构房屋抗震性能较好,在高烈度区房屋震害主要为“X”型剪切或贯穿性裂缝,破坏严重的多是无圈梁和构造柱的未设防砖混房屋。在恢复重建过程中建议对未设防的砖混结构房屋进行抗震设防加固(葛学礼等,2014)。
(3)钢筋混凝土框架结构房屋抗震性能好,在此次地震中主体结构完好,在高烈度区房屋震害主要为填充墙明显裂缝和装饰层脱落。应在选择填充墙材料时充分考虑其与主体结构的协调变形问题(常想德等,2017)。
(4)马尔康地广人稀,房屋自建不够规范,农村房屋大多建于高山坡地,地基薄弱,除政府修建的房屋以外,个人修建的房屋结构承重体系不合理,抗震设防能力弱。建议结合四川地震易发区房屋设施加固工程和此次地震灾后重建工作,对山区部分房屋采取异地搬迁、统规统建等方式加强新建房屋的指导监管力度,规定新建房屋必须严格按照抗震设防要求进行设计和施工,以消除地震安全隐患,提高房屋抗震设防能力(毛利等,2019)。
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