從巴東5.1級地震看提高農(nóng)居工程抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的意義*

袁 麗 李 恒 王秋良 陳圓圓 馮 靜

1)武漢工程大學(xué)，武漢 430073

2)中國地震局地震研究所(地震大地測量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)，武漢 430071

3)中國地震局地殼應(yīng)力研究所武漢科技創(chuàng)新基地，武漢 430071

從巴東5.1級地震看提高農(nóng)居工程抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的意義*

袁 麗1)李 恒2)王秋良2，3)陳圓圓2)馮 靜1)

1)武漢工程大學(xué)，武漢 430073

2)中國地震局地震研究所(地震大地測量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)，武漢 430071

3)中國地震局地殼應(yīng)力研究所武漢科技創(chuàng)新基地，武漢 430071

分析2013-12-16巴東5.1級地震震害特征發(fā)現(xiàn)，造成農(nóng)居破壞的主因是設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低或不設(shè)防。選取我國現(xiàn)代農(nóng)村較有代表性的磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)農(nóng)居作為研究對象，計(jì)算不同結(jié)構(gòu)農(nóng)居在不同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下的單方造價(jià)和造價(jià)增加比例。結(jié)果表明，引起農(nóng)居造價(jià)變化的主要原因是建筑材料費(fèi)，而在所有材料費(fèi)中，又以鋼筋和混凝土增加的費(fèi)用影響最大。所以，要提高農(nóng)居工程設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，政府應(yīng)給予適當(dāng)?shù)呢?cái)政支持。

巴東地震;農(nóng)居工程;抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn);工程造價(jià);單方造價(jià)

研究顯示，地震中人員傷亡總數(shù)的95%是由房屋及建筑物體倒塌造成的，僅有約5%的人員傷亡是由地震及地震引發(fā)的次生災(zāi)害直接導(dǎo)致［1］。在農(nóng)村地區(qū)，因房屋破壞而造成的人員傷亡現(xiàn)象更為嚴(yán)重。近年來，農(nóng)村“小震大災(zāi)、大震巨災(zāi)”的情況日益凸顯［2］，農(nóng)居的抗震問題引起廣泛關(guān)注，逐步提高農(nóng)村防震能力是當(dāng)前迫切需要開展的工作。

1 巴東5.1級地震的震害特征及啟示

2013 -12 -16 巴東5.1級地震，震中烈度Ⅶ度，整體呈橢圓狀，長軸呈NWW-SEE方向，長約3.9 km，短軸長約2.4 km。Ⅶ度區(qū)面積約7.7 km2，Ⅵ度區(qū)總面積約243 km2。地震共造成5人受傷，約740人失去住所，僅民居房屋建筑破壞損失就達(dá)5 236萬元［3］。

1.1 災(zāi)區(qū)房屋建筑類別與破壞特征

地震主災(zāi)區(qū)為農(nóng)村山區(qū)。農(nóng)村房屋類型以磚混結(jié)構(gòu)為主，也有相當(dāng)數(shù)量的土石結(jié)構(gòu)(土墻木屋架的土坯房和碎石(片石)砌筑房屋)。城鎮(zhèn)房屋以框架和磚混結(jié)構(gòu)為主，少量為土石結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)房屋主要集中在巴東縣城和少部分移民安置點(diǎn)。

地震中，土坯房和碎石(片石)房屋破損較嚴(yán)重，特別是在Ⅶ度極震區(qū)普遍破損(圖1(a));磚混結(jié)構(gòu)房屋以普通磚混平房和多層砌體樓房為主，有部分墻體破損(圖1(b))，而設(shè)置了圈梁或構(gòu)造柱的房屋則破損較輕;框架結(jié)構(gòu)基本完好(圖1(c))。

1.2 各類型房屋建筑的破壞情況

據(jù)調(diào)查［3］，本次地震造成的房屋結(jié)構(gòu)震害主要發(fā)生在Ⅵ和Ⅶ度區(qū)。從災(zāi)區(qū)各類型房屋建筑破壞統(tǒng)計(jì)(表1、表2)分析可以看出:1)農(nóng)村地區(qū)，不管是土石結(jié)構(gòu)還是磚混結(jié)構(gòu)房屋，其破壞程度在Ⅶ度區(qū)都比Ⅵ度區(qū)嚴(yán)重得多;2)在一同烈度區(qū)內(nèi)，同類型房屋，農(nóng)村的要比城市的破壞嚴(yán)重;3)框架結(jié)構(gòu)房屋損壞最輕，磚混結(jié)構(gòu)房屋次之，損壞最重的為土石結(jié)構(gòu)房屋。

圖1 地震災(zāi)區(qū)不同結(jié)構(gòu)民居的破壞現(xiàn)象Fig.1 The damage phenomenon of different structure in earthquake stricken area

表1 烈度Ⅶ度區(qū)各類房屋建筑破壞比(%)Tab.1 The damage loss ratio of different dwelling houses in theⅦdegree intensity area(%)

表2 烈度Ⅵ度區(qū)各類房屋建筑破壞比(%)Tab.2 The damage loss ratio of different dwelling houses in theⅥdegree intensity area(%)

1.3 各類型房屋建筑的損失情況

按湖北省巴東縣2012～2013年房屋建筑市場平均造價(jià)測算，災(zāi)區(qū)各類型民居建筑損失如表3。從表中可以看出，地震造成的民居建筑損失，農(nóng)村地區(qū)占90%以上，城市地區(qū)不足10%。同時(shí)，盡管土石結(jié)構(gòu)房屋損壞最重，但由于現(xiàn)在農(nóng)村這類房屋數(shù)量已經(jīng)在減少，其民居建筑損失比磚混結(jié)構(gòu)房屋損失要小?？傮w上，這次地震造成的磚混結(jié)構(gòu)房屋損失最大，框架結(jié)構(gòu)房屋損失最小。

表3 震區(qū)各類房屋建筑破壞損失總值(單位:萬元)Tab.3 The damage loss gross of different dwelling houses in earthquake area(unit:ten thousand Yuan)

2 湖北農(nóng)村地區(qū)不同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)居工程造價(jià)分析

一次中等強(qiáng)度的地震，就能在我國造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至人員傷亡，其原因主要是我國經(jīng)濟(jì)相對落后，農(nóng)村地區(qū)尤其是山區(qū)民居建筑長期不設(shè)防，或抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)偏低［4－5］。

我國板內(nèi)地震活躍，絕大多數(shù)地方都有發(fā)生中強(qiáng)以上地震的可能，如果要使農(nóng)村民居做到地震安全，就必須對農(nóng)居工程進(jìn)行抗震設(shè)防［6］。由于地震發(fā)生的偶然性和人類資源的有限性，不可能無限制地使用資源來保證房屋能抵抗百年不遇的地震，這樣既不經(jīng)濟(jì)也無必要。因此，怎么確定房屋的合理投入，已成為社會各界關(guān)注的一個(gè)重要問題，而搞清不同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)村民居建筑造價(jià)是解決這個(gè)問題的前提。

從部分專家［7－10］的觀點(diǎn)來看，提高民居房屋抗震能力所增加的工程造價(jià)目前還缺乏系統(tǒng)的科學(xué)研究，更沒有形成統(tǒng)一的看法。提高一級抗震設(shè)防烈度會使工程造價(jià)增加多少，不同領(lǐng)域的專家得出的結(jié)果差異很大，從高出2%到20%不等。也有專家認(rèn)為，抗震設(shè)防烈度提高1度，每平方米的工程造價(jià)成本增加不到100元。但從目前農(nóng)居工程的發(fā)展趨勢來看，必須有一個(gè)綜合考慮我國農(nóng)村房屋的結(jié)構(gòu)形式、當(dāng)?shù)胤课莸慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用材料、施工特點(diǎn)等各方面影響因素計(jì)算出的造價(jià)指數(shù)作為決策依據(jù)。

2.1 農(nóng)居工程的選擇

隨著我國農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土石結(jié)構(gòu)民居越來越少。本文選擇我國中東部，尤其是湖北農(nóng)村地區(qū)較常見的普通磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)農(nóng)居作為研究對象，分析采用不同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)引起的造價(jià)成本變化。

選擇農(nóng)居工程［11－12］的設(shè)計(jì)為:地上 2 層，無地下室，抗震設(shè)防為丙類，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，取50 a內(nèi)超越概率10%的地震烈度作為該地區(qū)抗震設(shè)防的依據(jù)。磚混結(jié)構(gòu)農(nóng)居工程基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)，建筑面積170.94 m2，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為三級?？蚣芙Y(jié)構(gòu)農(nóng)居工程基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，建筑面積254.31 m2，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級。

2.2 不同抗震設(shè)防農(nóng)居工程的造價(jià)預(yù)算

采用定額計(jì)價(jià)方式，其定額以2008年湖北省建筑工程消耗量定額及統(tǒng)一基價(jià)表［13］和2008年湖北省建筑安裝工程費(fèi)用定額［14］作為計(jì)價(jià)依據(jù)，計(jì)算得到不同抗震設(shè)防情況下磚混結(jié)構(gòu)農(nóng)居和框架結(jié)構(gòu)農(nóng)居預(yù)算的單方造價(jià)隨設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的提高而增加(表4)。從不設(shè)防到Ⅷ度設(shè)防，磚混結(jié)構(gòu)農(nóng)居單方造價(jià)從751元增加到1 057元，框架結(jié)構(gòu)農(nóng)居單方造價(jià)從909元增加到1 325元。

表4 不同抗震設(shè)防農(nóng)居預(yù)算單方造價(jià)表(單位:元/m2)Tab.4 Budget of rural residence construction costs under different seismic fortification criteria(unit:Yuan/per square meter)

2.3 在相同設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下不同結(jié)構(gòu)農(nóng)居造價(jià)的變化

通過表4計(jì)算，不同設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下磚混結(jié)構(gòu)農(nóng)居和框架結(jié)構(gòu)農(nóng)居的造價(jià)變化如表5所示。可以看出，在相同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下，框架結(jié)構(gòu)明顯高于磚混結(jié)構(gòu)。

表5 不同結(jié)構(gòu)農(nóng)居在相同設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下造價(jià)對比Tab.5 Comparison of construction costs under same seismic fortification criteria

2.4 不同結(jié)構(gòu)農(nóng)居造價(jià)變化的主要原因分析

從文獻(xiàn)［11－12］可以看出，在相同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下，磚混結(jié)構(gòu)農(nóng)居和框架結(jié)構(gòu)農(nóng)居的人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)及綜合費(fèi)相差不大，僅材料費(fèi)相差較大(表6)。

表6 不同結(jié)構(gòu)農(nóng)居在相同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下材料費(fèi)對比(單位:元/m2)Tab.6 Comparison of construction material costs under same seismic fortification criteria(unit:Yuan/m2)

目前，我國農(nóng)居的抗震設(shè)防主要是通過增加配筋率、混凝土構(gòu)件截面尺寸和使用數(shù)量來增強(qiáng)房屋構(gòu)造的抗震能力。從表6可以看出，在相同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下，框架結(jié)構(gòu)農(nóng)居的材料費(fèi)高出磚混結(jié)構(gòu)的20% ～45%。

對比分析兩種結(jié)構(gòu)農(nóng)居在相同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下的鋼筋和混凝土使用量(表7、8)可以看出，在相同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下，磚混結(jié)構(gòu)的鋼筋和混凝土使用量均小于框架結(jié)構(gòu)，且從Ⅵ度設(shè)防提高到Ⅷ度設(shè)防增加率越大，對造價(jià)的影響也越大，鋼筋和混凝土的使用量變化帶來的造價(jià)變化占總造價(jià)增加量的50%以上。

表7 每100 m2不同結(jié)構(gòu)房屋鋼筋使用量(單位:t)Tab.7 Rebar consumptions per 100 m2of buildings(unit:t)

表8 每100 m2不同結(jié)構(gòu)房屋混凝土使用量(單位:m3)Tab.8 Concrete consumptions per 100 m2of buildings(unit:m3)

3 提高農(nóng)居工程抗震能力的造價(jià)分析

通過不同結(jié)構(gòu)農(nóng)居提高抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)帶來的工程造價(jià)的變化(表9)可以看出，提高農(nóng)居工程的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，建筑物造價(jià)將持續(xù)增高。磚混結(jié)構(gòu)從不設(shè)防提高到Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ度設(shè)防，每平方米造價(jià)分別連續(xù)增加125、76和105元;對框架結(jié)構(gòu)，從不設(shè)防提高到Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ度設(shè)防，每平方米造價(jià)分別連續(xù)增加43、172和201元。

表9 不同結(jié)構(gòu)農(nóng)居造價(jià)的增量(單位:元/m2)Tab.9 The incremental quantity of construction cost about the rural residence project of different structure(unit:Yuan/m2)

假設(shè)建設(shè)一棟建筑面積為200 m2的農(nóng)居，結(jié)合表9可以計(jì)算出，從不設(shè)防提高到Ⅵ度設(shè)防、Ⅶ度設(shè)防、Ⅷ度設(shè)防，對磚混結(jié)構(gòu)，工程總造價(jià)分別連續(xù)增加25 000、15 200和21 000元;對于框架結(jié)構(gòu)，分別連續(xù)增加8 600、34 400和40 200元。

據(jù)文獻(xiàn)［15］，湖北省農(nóng)村地區(qū)2012年農(nóng)民人均總收入為10 525.66元。從當(dāng)前農(nóng)民自身能力來看，將磚混結(jié)構(gòu)農(nóng)居從不設(shè)防提高到Ⅵ度設(shè)防存在較大困難，而要提高至Ⅷ度設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，或建設(shè)抗震性能更好的框架結(jié)構(gòu)農(nóng)居，農(nóng)民無法承擔(dān)其增加的費(fèi)用，需要政府給予積極的政策支持和適當(dāng)?shù)呢?cái)政幫助。

4 結(jié)語

1)提高農(nóng)居工程的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，建筑物造價(jià)會持續(xù)增高。對造價(jià)影響最大的是材料費(fèi)，而在所有材料費(fèi)中，又以鋼筋和混凝土的費(fèi)用影響最大，占總造價(jià)增加量的50%以上。

2)在相同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下，框架結(jié)構(gòu)的抗震性能優(yōu)于磚混結(jié)構(gòu)，但框架結(jié)構(gòu)的造價(jià)也明顯高于磚混結(jié)構(gòu)。

3)提高農(nóng)居的抗震性能，能從根本上緩解我國農(nóng)村地區(qū)地震災(zāi)害的危害性，對保障人民生命與財(cái)產(chǎn)安全、滿足人民心理安全，推動(dòng)社會經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展將有重要作用，但政府應(yīng)給予積極的政策支持和適當(dāng)?shù)呢?cái)政幫助。

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3 湖北省地震局巴東5.1級地震現(xiàn)場工作隊(duì).2013年12月16日湖北巴東5.1級地震災(zāi)害直接損失評估報(bào)告［R］.武漢:湖北省地震局，2013.(The Earthquake Field Work Team of M5.1 Earthquake Administration of Hubei Province.The disaster loss assessment report for Badong M5.1 earthquake，on Dec.16，2013，Hubei Province［R］.Wuhan:Earthquake Administration of Hubei Province，2013)

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13 湖北省建設(shè)工程造價(jià)管理總站.湖北省建筑工程消耗量定額及統(tǒng)一基價(jià)表(2008年)［S］.湖北省建設(shè)廳，2008.(Hubei Province Management Station of Construction Engineering Cost.Unified basic price list as consumption quotas of construction engineering in Hubei Province(2008)［S］.Construction Department of Hubei Province，2008.)

14 湖北省建設(shè)工程造價(jià)管理總站.湖北省建筑安裝工程費(fèi)用定額(2008年)［S］.湖北省建設(shè)廳，2008.(Hubei Province Management Station of Construction Engineering Cost.The cost quotas of construction and installation engineering in Hubei Province(2008)［S］.Construction Department of Hubei Province，2008)

15 湖北省統(tǒng)計(jì)局，國家統(tǒng)計(jì)局湖北調(diào)查總隊(duì).湖北統(tǒng)計(jì)年鑒—2013年［M］.北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社，2013.(Hubei Province Bureau of Statistics，NBS Survey Office in Hubei Province.Hubei statistical yearbook—2013［M］.Beijing:China Statistics Press，2013)

SIGNIFICANCE OF IMPROVING THE SEISMIC FORTIFICATION CRITERIONS OF RURAL RESIDENTIAL PROJECT LOOKING FOR BADANG 5.1 EARTHQUAKE

Yuan Li1)，Li Heng2)，Wang Qiuliang2，3)，Chen Yuanyuan2)and Feng Jing1)
1)Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430073
2)Key Laboratory of Earthquake Geodesy，Institute of Seismology，CEA，Wuhan 430071
3)Wuhan Base of Institute of Crustal Dynamics，CEA，Wuhan430071

Investigation of the damage characters and disaster loss of local-style dwelling houses，caused by Badong Ms5.1 earthquake，on Dec.16，2013，Hubei Province indicates that the main reason causing the change of the rural construction cost is the cost of raw materials.In all the cost of raw materials，the increased cost of rebar and concrete is the greatest impact.It is neccessary to improve seismic-resistance ability of the rural projects，and the government must give appropriate financial support.

Badong earthquake;rural residential project;seismic resistance fortification criterion;project cost;cost per square meter

P315.9

A

1671-5942(2014)03-0023-05

2014-03-13

中國長江三峽集團(tuán)公司科研專項(xiàng)(SXSN/3354，SXSN/3511)。

袁麗，女，1963年生，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事工程管理、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)及災(zāi)害管理等方面的教學(xué)與研究。E－mail:957728122@qq.com。