四川九寨溝7.0級(jí)地震震害調(diào)查的幾點(diǎn)啟示

余世舟

(中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所地震工程與工程振動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150080)

2017年8月8日，四川九寨溝發(fā)生7.0級(jí)地震。本次地震位于山區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重。九寨溝是國(guó)家五星級(jí)景區(qū)，日游客量很大。截至8月13日20時(shí)，地震造成25人死亡、525人受傷、6人失聯(lián)、73 671間房屋不同程度受損(其中倒塌76間)，并給景區(qū)部分景點(diǎn)帶來(lái)了永久性破壞。震后開展了震害調(diào)查和烈度評(píng)定工作，對(duì)本次地震的部分震害特點(diǎn)加以總結(jié)。歷次大地震后專家學(xué)者們都十分關(guān)注震害調(diào)查分析工作。清華大學(xué)、西南交通大學(xué)土木工程結(jié)構(gòu)專家組[1]等(2008)匯總了在四川地震主要災(zāi)區(qū)所調(diào)查的建筑震害資料,深入分析了震害狀況、建筑震害特點(diǎn),總結(jié)了結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和工程質(zhì)量管理等方面的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。對(duì)汶川8.0地震極震區(qū)的震害調(diào)查資料進(jìn)行分析[2]，岷縣漳縣6.6級(jí)地震震害特征等總結(jié)[3]都對(duì)該地區(qū)抗震設(shè)防工作水平的提高有益。另外，大地震后中國(guó)地震局的各科研機(jī)構(gòu)都會(huì)及時(shí)發(fā)布相關(guān)的地震應(yīng)急科技產(chǎn)品，為應(yīng)急救援、損失評(píng)估等提供參考。地震應(yīng)急科技產(chǎn)品眾多，如尼泊爾8.1級(jí)地震后地震應(yīng)急產(chǎn)品迅速發(fā)布[4]，而此次九寨溝7.0級(jí)地震同樣有震源機(jī)制解、震動(dòng)圖、烈度圖等，這些對(duì)地震應(yīng)急工作水平的提高具有重要意義。相比地震應(yīng)急科技產(chǎn)品，震害防御工作更重視細(xì)致調(diào)查后深入地對(duì)地震震害分布、特點(diǎn)總結(jié)、統(tǒng)計(jì)分析，以指導(dǎo)未來(lái)工作。本文匯集了震害調(diào)查的第一手資料，震后經(jīng)驗(yàn)總結(jié)將有利于減少抗震不利因素，提高區(qū)域整體抗震能力和促進(jìn)防震減災(zāi)事業(yè)的發(fā)展。九寨溝7.0級(jí)地震中自建房屋、附屬結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的建設(shè)、民族風(fēng)格建筑特點(diǎn)，以及烈度評(píng)定中存在的問(wèn)題等都應(yīng)予以重視。

1 建筑抗震性能

汶川地震后的重建及新建的建筑抗震性能好，但還存在一些薄弱環(huán)節(jié)。汶川地震后，新建的建筑都采取了抗震性能好的結(jié)構(gòu)形式，增加了抗震構(gòu)造措施，整體抗震性能大幅提高，倒塌的房屋相對(duì)較少，就大大減輕了人員傷亡的比例。但從本次地震的震害調(diào)查中仍發(fā)現(xiàn)存在的一些薄弱環(huán)節(jié)。

1.1 附屬構(gòu)件的震害

抗震性能好的結(jié)構(gòu)地震中震害較輕，主體結(jié)構(gòu)完好，但作為附屬構(gòu)件的破壞也會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。如九寨溝甲蕃假日酒店的大堂的填充墻體，空間大而空曠，長(zhǎng)大的填充墻體中間缺少構(gòu)造措施[5]，震時(shí)容易倒塌，如圖1所示；天堂酒店桁架的屋頂構(gòu)件掉落，附屬構(gòu)件的倒塌，造成了一定的人員傷亡，如圖2所示。在統(tǒng)計(jì)的因建筑破壞而死亡的6人中[6]，均是因附屬構(gòu)件破壞或墻體倒塌所致。

1.2 傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)房屋

木結(jié)構(gòu)房屋抗震性能相對(duì)較好。地震中震害較輕，主體結(jié)構(gòu)完好，但維護(hù)墻體缺少與結(jié)構(gòu)主體木梁柱的拉結(jié)措施，震時(shí)很容易沿木梁柱處開裂，甚至外閃、倒塌。震害程度判定及當(dāng)?shù)卣{(diào)查點(diǎn)烈度判定時(shí)，常因維護(hù)墻體的破壞而高估了災(zāi)情。

圖2 天堂酒店桁架的屋頂構(gòu)件震害

1.3 自建房屋

隨著當(dāng)?shù)芈糜魏徒?jīng)濟(jì)的發(fā)展，新建的自建房屋也在增多。但居民多是保留已有舊房屋，自建房屋與原老房屋相連或在上面加層。震時(shí)，由于結(jié)構(gòu)剛度變化、房屋之間的剛性連接差等原因，造成局部的破壞。另外，房屋間碰撞、突屋面結(jié)構(gòu)震害等也都是這類房屋常見的震害現(xiàn)象。

圖3 松潘縣城木結(jié)構(gòu)房屋

圖4 寺廟震害

1.4 民族風(fēng)格的建筑

藏式寺廟和羌族的碉樓是當(dāng)?shù)亟ㄖL(fēng)格，即使新建的框架結(jié)構(gòu)也會(huì)保留此類風(fēng)格。但震時(shí)，由于缺少抗震的結(jié)構(gòu)措施，這些附屬結(jié)構(gòu)大量開裂、倒塌。圖4為一座藏式寺廟，底層外部墻體多處開裂，局部倒塌。圖5為藏謎大劇院，其仿寺廟的裝飾墻體在本次地震中大量破壞。圖6是九寨溝甲蕃假日酒店的建構(gòu)筑物，可以發(fā)現(xiàn)石砌的裝飾墻體的破壞。這些風(fēng)格的裝飾普遍被當(dāng)?shù)夭捎?，尤其是旅游景點(diǎn)的建筑。由于缺少必要的抗震構(gòu)造措施，主體雖沒(méi)破壞，但這類裝飾體量大、分布廣，其破壞倒塌對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全是一個(gè)重大的威脅。

圖5 藏謎大劇院的震害

圖6 九寨溝甲蕃假日酒店

2 地震地質(zhì)災(zāi)害

災(zāi)區(qū)位于山區(qū)，滾石、滑坡等地震地質(zhì)災(zāi)害造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失在本次地震中表現(xiàn)得十分突出。同時(shí)，山區(qū)地形導(dǎo)致與外界聯(lián)通道路有限，多處地震地質(zhì)災(zāi)害就會(huì)造成災(zāi)區(qū)長(zhǎng)時(shí)間的交通阻斷，堵塞了進(jìn)入災(zāi)區(qū)的救援通道，為震后救援及其他應(yīng)急工作帶來(lái)了巨大的困難(如圖7所示)。由于地形的限制，建筑房屋多依山而建，易受到滾石和滑坡的威脅。對(duì)災(zāi)區(qū)內(nèi)的滾石、滑坡隱患應(yīng)及時(shí)排查和排險(xiǎn)。圖8是位于松潘縣城的居民點(diǎn)，多處邊坡已經(jīng)開裂，如不及時(shí)處理，滑坡將威脅旁邊的民居。

圖7 災(zāi)區(qū)地形圖與滑坡造成道路阻斷

圖8 民居旁的邊坡開裂失穩(wěn)

3 古城墻震害

松潘古城墻始建于明朝，當(dāng)時(shí)所用的青磚長(zhǎng)50 cm、厚12 cm，每塊磚重達(dá)30 kg，所用的灰漿由糯米、石灰加桐油熬成，因此城墻異常堅(jiān)固。松潘古城位于高烈度區(qū)，大地震頻發(fā)，相關(guān)部門應(yīng)開展相應(yīng)的調(diào)查，并采取有效的措施，對(duì)已有破壞加以修復(fù)，同時(shí)還需考慮適宜的加固措施。汶川地震時(shí)，古城墻就有一定程度的破壞，上次維修還沒(méi)有完工，這次又進(jìn)一步遭到破壞。主要震害是城墻開裂，已有裂縫擴(kuò)展，也有新的裂縫。很多裂縫是至下而上的貫穿裂縫，大的裂縫寬度達(dá)4厘米(如圖9所示)。另一現(xiàn)象是城門的震損，城門半月門頂石掉落，城門洞口邊緣石磚掉落，以及城門內(nèi)部拱形頂部磚石的掉落(如圖10所示)。古建筑本身就具有歷史、文化價(jià)值，其修復(fù)的成本、工藝以及時(shí)間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般的現(xiàn)代建筑，甚至有些失傳的工藝技法已不能再現(xiàn)。經(jīng)過(guò)幾百年來(lái)，材料自然老化和自然災(zāi)害的作用，結(jié)構(gòu)性能已大幅下降，需及時(shí)開展針對(duì)性的修復(fù)和加固。

圖9 古城墻體裂縫

圖10 城門內(nèi)部拱形頂部磚石的掉落

圖11 諾日朗瀑布震前震后對(duì)比

4 自然景觀震害

九寨溝作為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，2007年評(píng)為中國(guó)首批5A級(jí)景區(qū)。本次地震中，諾日朗瀑布、火花海等主要景點(diǎn)受損嚴(yán)重，如圖11、12所示[7-8]。在自然景觀的保護(hù)方面，是很難防范地震作用所造成的破壞，而且還需要考慮保持景點(diǎn)的自然狀態(tài)，有些人工防護(hù)工程本身就會(huì)破壞景點(diǎn)的價(jià)值。在舊的景觀的破壞同時(shí)，也產(chǎn)生了新的景觀，這也反應(yīng)了自然景點(diǎn)固有演變的規(guī)律。

圖12 火花海震前震后對(duì)比

5 烈度調(diào)查

災(zāi)區(qū)的地形地貌給烈度評(píng)定工作帶來(lái)一定的困難。如烈度圖13中松潘縣至九寨溝縣的虛線之間很難找到居民點(diǎn)，缺少烈度判定的震害依據(jù)，無(wú)法直接界定烈度之間的分界線，需要綜合考慮其他方向的評(píng)定結(jié)果。在建筑物少的調(diào)查點(diǎn)，應(yīng)盡可能調(diào)查全部建筑，綜合給出調(diào)查點(diǎn)的烈度評(píng)估結(jié)果[9]。在近于甲蕃假日酒店的一個(gè)林場(chǎng)，建筑分布在道路的兩旁。林場(chǎng)對(duì)面的幾座老舊房屋為磚木房屋和不設(shè)防的磚混房屋，承重墻體嚴(yán)重開裂外閃，木屋架塌落。而道路另一側(cè)為設(shè)防的建筑，其中磚混房屋基本完好，出現(xiàn)框架房屋填充墻在梁柱處開裂(如圖14所示)。對(duì)照中國(guó)地震烈度表中對(duì)A、B、C三類房屋的在不同烈度下的指標(biāo)描述，應(yīng)綜合給出烈度評(píng)定結(jié)果[10-11]。

圖13 發(fā)布的地震烈度圖

圖14 林場(chǎng)調(diào)查點(diǎn)震害

6 結(jié)論

經(jīng)上述分析，對(duì)本次地震中應(yīng)予以重視的問(wèn)題總結(jié)如下：(1) 建筑的抗震性能較好。經(jīng)歷汶川地震后，新建房屋結(jié)構(gòu)形式及抗震設(shè)防情況較好，老舊的房屋多以木結(jié)構(gòu)為主，總體上抗震性能大幅度提高，但還存在薄弱環(huán)節(jié)。(2)自建房屋應(yīng)予以規(guī)范和管理。由于城鄉(xiāng)的自建房屋量大，居民缺乏抗震意識(shí)和房屋建設(shè)的專業(yè)知識(shí)，自建房屋一直存在著抗震的眾多不利因素。如房屋加層、新舊建筑連接、突屋面結(jié)構(gòu)等，震時(shí)相應(yīng)的震害現(xiàn)象就會(huì)大量產(chǎn)生。地方管理部門應(yīng)采取多種方式對(duì)自建房屋的建設(shè)予以規(guī)范管理，給與必要的規(guī)劃建設(shè)建議，甚至政策的獎(jiǎng)勵(lì)引導(dǎo)，提高這部分房屋的抗震性能，減少地震損失。(3)注意規(guī)范附屬結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的建設(shè)。在地震高危險(xiǎn)區(qū)，采用抗震性能好的結(jié)構(gòu)形式，提高設(shè)防等級(jí)是必要的，但同時(shí)也要注意附屬結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的建設(shè)。這次地震中這類震害造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡不容忽視，不合理的設(shè)計(jì)施工會(huì)增加這部分損失。(4)提高民族風(fēng)格建筑的抗震性能。建筑具有地方和民族特色，也能很好的反應(yīng)和宣傳旅游城市的特點(diǎn)。但在高烈度區(qū)，應(yīng)防范其震時(shí)造成的損失。原有的民族風(fēng)格形式，材料多為石砌筑，傾斜或缺少拉結(jié)的墻體很容易在地震作用下破壞倒塌。應(yīng)在選取輕質(zhì)材料時(shí)增加必要的拉結(jié)加固措施等方面，在保持原有民族建筑風(fēng)格特點(diǎn)的同時(shí)，改進(jìn)其抗震性能。(5)研究烈度評(píng)定中存在的問(wèn)題。由于山區(qū)的特點(diǎn)，有些地方很難找到滿足規(guī)范要求的調(diào)查點(diǎn)，給烈度判定造成一定的困難，應(yīng)綜合考慮其他評(píng)價(jià)指標(biāo)，甚至結(jié)合周邊方向的震害情況給出。在結(jié)構(gòu)抗震性能好且集中的區(qū)域，應(yīng)研究如何綜合考慮主體震害及附屬構(gòu)件的破壞，判定調(diào)查點(diǎn)烈度。(6)注意地震地質(zhì)災(zāi)害。山區(qū)地形導(dǎo)致與外界聯(lián)通道路有限，多處地震地質(zhì)災(zāi)害就會(huì)造成災(zāi)區(qū)長(zhǎng)時(shí)間的交通阻斷，堵塞了進(jìn)入災(zāi)區(qū)的救援通道，為震后救援及其他應(yīng)急工作帶來(lái)了巨大的困難，同時(shí)地震地質(zhì)災(zāi)害也是景點(diǎn)破壞的主要原因。(7)加強(qiáng)古建筑的維修保護(hù)工作。古建筑具有無(wú)法估計(jì)的歷史、文化價(jià)值，其修復(fù)的成本、工藝以及時(shí)間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般的現(xiàn)代建筑，甚至有些失傳的工藝技法已不能再現(xiàn)。經(jīng)過(guò)幾百年來(lái)，材料自然老化和自然災(zāi)害的作用，結(jié)構(gòu)性能已大幅下降，所以需及時(shí)開展針對(duì)性的修復(fù)和加固。

[1] 清華大學(xué)專家組等，汶川地震建筑震害分析，建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2008, 29(4): 1-9.

[2] 李建亮等，汶川8.0級(jí)特大地震極震區(qū)不同結(jié)構(gòu)形式建筑物震害簡(jiǎn)析，四川地震，2009(1): 1-4.

[3] 王蘭民等，岷縣漳縣6.6級(jí)地震震害特征及其啟示，地震工程學(xué)報(bào)，2013, 35(3): 401-420.

[4] 亢川川等，2015年4月25日尼泊爾Ms8.1地震應(yīng)急科技產(chǎn)品，國(guó)際地震動(dòng)態(tài)，2015，437(5)：1-4.

[5] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB 50011-2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S] //國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版,2010.

[6] 四川九寨溝7.0級(jí)地震現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì). 四川九寨溝7.0級(jí)地震災(zāi)害直接損失評(píng)估報(bào)告[R].2017年8月.

[7] 九寨溝地震前后對(duì)[EB/OL].http://tech.sina.com.cn/roll/2017-08-19/doc-ifykcirz3066321. shtml 2017年08月19日.

[8] 景點(diǎn)不同程度受損[EB/OL]. http://www.sohu.com/a/163499164_355490，2017-08-09.

[9] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB/T 18208.3—2011 地震現(xiàn)場(chǎng)工作第三部分：調(diào)查規(guī)范[S] //國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011.

[10] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). GB/T 24335-2009 建(構(gòu))筑物地震破壞等級(jí)劃分 [S] //國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[11] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB/T 17742—2016中國(guó)地震烈度表(修訂)[S] //國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2016.