我国农村民居量大面广, 从规划选址到设计施工, 都没有正规的监督和管理。农村民居抗震能力要远远低于城市的建筑, 大量的抗震能力研究和实际震害已经证明了这一点^[1]。农村民居抗震能力的强弱和农民自身经济条件、防震减灾意识、当地的传统做法、政府的重视程度等息息相关。农村民居尤其是老旧民居材料老化、腐蚀严重, 基本无任何抗震措施^[2]。在当前形势下对农村民居进行抗震能力评价和研究是迫在眉睫的一项工作。

　　 天津属于东部强震危险区, 农村民居占一定比例, 尤其是第五代中国地震动参数区划图已经于2015年实施, 天津市一些地区的抗震设防烈度有了提高, 虽然有法不溯往的原则, 但目前对天津开展农居抗震能力的研究却较少。因此开展天津农居地震易损性分析和抗震能力分布研究, 可以为现有农居地震安全提供技术支持和科学依据^[3,4]。本文在国内外农村民居抗震能力评价、研究和地震安全工程分析背景的基础上, 以天津地区有代表性的3个区县农居结构为研究对象, 提出了农居抗震性能三级调查方法, 对天津农居的抗震性能开展了调查与分析工作。进行农居的抗震能力调查是进行农居抗震能力评价的关键步骤, 调查质量的好坏直接决定了评价结果的准确性。农居分布量大面广, 而相应的调查人员数量有限, 如何合理的设计调查方案, 实施调查计划是一个重要的问题。

　　 将天津农居的抗震能力调查分为三级进行, 第一级为天津市3个区县, 静海区、宁河区和蓟县, 其中根据蓟县的抗震设防情况分为南部8度设防区和北部7.5度设防区;第二级为各区县自然村农居抗震能力基础资料调查和分析;第三级为各村典型农居抗震能力基础资料调查和分析。通过三级调查来看, 天津地区的农居结构类型简单, 各区县内每个自然村的农居结构类型相似, 不同结构类型农居占比也相似, 每一类农居的抗震性能基本相似, 但是各区县间农居抗震性能有一定的差别, 因此可以根据建造年代、结构类型等要素对各区县内的农居进行划分。区县内同类农居具有高度相似性, 因此只需要对各区县农居进行典型的农居调查即可。

　　 在第三级中, 根据现场实际调查情况, 给出每栋农居的单体抗震情况调查表和结构平面图 (图1～3) , 在对第三级中农居进行抗震能力分析的基础上, 将每一种结构类型再按照建造年代进行了详细的划分, 以便于二级工作的开展。在第二级中, 给出每个自然村的整体抗震情况调查表, 按照结构类型、建造年代以及结构尺寸和抗震构造措施作为分类。在第一级中, 将各调查自然村整体抗震情况进行综合, 得到各区县农居抗震情况表, 此表包含的内容和第二级调查表一致, 只是范围有所不同。通过调查发现, 以区县为单位, 各区县间同一农居结构抗震情况差别较大, 而各区县内部同一农居结构抗震情况相差不大, 调查的3个区县中, 农居结构类型基本相同, 基于以上原则, 抽取的典型农居结构抗震情况代表了自然村农居的抗震情况, 再通过各个自然村农居抗震情况推算得到各个区县的农居抗震情况, 实现了三级资料的合理衔接, 起到了事半功倍的效果, 针对天津农居的调查这种三级方法是合理的, 调查的单栋农居和自然村抗震情况数量越多, 其抗震能力评价越准确。

　　 天津农村人口约300万, 初步计算认为农居约100万栋, 本文在26 403栋农居调查的基础上, 对其中典型的187栋农居进行了详细调查, 形成了187个单体农居结构抗震能力调查表, 并对每栋尺寸进行了详细测量, 得到187个结构平面图。图1～3分别为土坯、砖木和砖混结构的结构平面图, 这是第一级调查资料;对43个自然村的整体抗震情况进行了调查, 得到了自然村整体抗震情况表, 形成第二级调查资料;再将每个村的资料进行整合, 形成每个区县的抗震情况表, 即第三级调查资料。

　　 农村地区民居抗震能力依照中华人民共和国行业标准《镇 (乡) 村建筑抗震技术规程》 (JGJ 161—2008) 中对村镇建筑的抗震设防目标, 抗震目标是:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时, 一般不需修理可继续使用;当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时, 主体结构不致严重破坏, 围护结构不发生大面积倒塌^[5]。

　　 本文在第四代和第五代地震动参数区划图基础上, 对天津3个区县抗震设防情况的变化进行了分析, 《中国地震动参数区划图》 (GB 18306—2015) ^[6]于2015年颁布, 于2016年6月1日起正式实施, 新的国家标准对天津市的地震动参数提出了更高的要求。根据《建筑抗震设计规范》 (GB 50011—2016) 要求, 静海区及蓟县北部山区的地震基本设防烈度为7度, 静海区Ⅱ类场地地震动峰值加速度为0.15g, 场地特征周期为0.40s, 水平地震影响系数最大值为0.38;宁河区和蓟县南部平原区的地震基本设防烈度为8度, Ⅱ类场地地震动峰值加速度为0.20g, 场地特征周期为0.40s, 水平地震影响系数最大值为0.50。

　　 根据《中国地震动参数区划图》 (GB 18306—2015) 要求, 除蓟县北部山区外, 天津市北部区域的抗震设防烈度从7.5度提高到了8度, 对3个区县来讲, 变化比较大的是蓟县南部平原区, 从7.5度调整到了8度。对于同样的农居结构类型, 在1976年唐山地震时, 蓟县南部平原区的农居震害程度要重于蓟县北部山区农居的震害程度, 这应该和农居所在的场地条件有很大关系。蓟县北部属于山区, 场地坚硬, 覆盖层厚度很小, 唐山地震时基本没有地震地质灾害, 而蓟县南部属于平原地区, 个别地区属于山地和平原的缓冲丘陵地带, 有的村子建在丘陵上, 村子地面落差达几十米, 位置高的农居震害程度明显较重, 应该是地震动的局部场地放大效应所致。蓟县南部大部分平原地区, 场地较软, 覆盖层厚度较大, 地下水位较浅, 唐山地震时, 多处有喷砂冒水、砂土液化现象, 农居震害程度也较重。

　　 根据天津市地震活动性构造图和1976年唐山地震烈度图及地质灾害情况, 采用均布的原则, 重点调查断层周边和1976年唐山地震时震害较重的农村, 共抽样详查了天津市静海区、宁河区和蓟县34个乡镇43个自然村不同年代的187栋典型农居, 并调查了26 403栋农居, 见表1。可以看出天津农居主要有土坯结构、石木结构、砖木结构和砖混结构四种结构类型, 见图4。

　　 土坯结构一般用少量的砖石做基础, 上部墙体为土坯块, 土坯间一般用干土找平, 墙体厚度多为50cm, 屋盖采用硬山搁檩, 石木结构和土坯结构尺寸和房型类似, 只是砌块材料采用土坯。

　　 砖木结构用普通烧结砖做砌块材料, 一般用泥浆、炉渣砂浆、水泥砂浆砌筑, 外墙厚度一般为37cm, 内墙厚度多为24cm或12cm, 一般采用配筋砖圈梁或现浇混凝土圈梁, 极少采用构造柱, 采用构造柱的砖木结构主要分布在宁河区, 砖木结构的构造柱尺寸比土坯结构的构造柱大。砖混结构墙体采用普通烧结砖, 水泥砂浆砌筑, 外墙厚度多为37cm, 内墙厚度多为24cm或12cm, 采用现浇混凝土圈梁, 部分采用构造柱, 屋盖为现浇混凝土屋盖。在所有结构中, 砖木结构比例最大, 占比90.64%, 见图5, 在3个区县中均为主要结构类型;其次为土坯结构, 占比6.42%, 基本为70年代所建, 土坯结构主要分布在蓟县, 部分分布在静海区, 极少数分布在宁河区, 见图5。

　　 在所有调查农居中, 砖混结构占比为2.65%, 为20世纪90年代和2000年代之后所建, 主要分布在蓟县, 部分分布在静海区, 极少数分布在宁河区;在所有调查农居中, 极少量石木结构占比为0.28%, 为70年代所建, 均分布在蓟县北部山区。

　　 通过图6可以看出, 静海区、宁河区农居结构类型的分布比例大致相同, 而蓟县农居结构中, 土坯结构占23.89%, 占比较大, 主要分布在蓟县南部农村地区, 而砖混结构占9.08%。

　　 天津市农居结构中构造柱的设置比例比较低, 见图7, 8, 共有2 139栋农居设置了构造柱, 占调查总数的8.10%, 一般为砖混结构、少数为砖木结构。20世纪90年代后才有3.26%比例的农居结构设置了构造柱, 2000年以后有7.62%比例的农居结构设置了构造柱。构造柱的截面尺寸一般为30cm×30cm, 一般设置在纵横墙交接部位和梁下作为承重柱, 主要分布在宁河区和蓟县。

　　 圈梁设置情况见图7, 8, 在调查的农居中, 设置基础圈梁的农居占比为49.63%, 设置上圈梁的农居占比为50.07%。大约有20%比例的农居既没有上圈梁也没有基础圈梁, 大约有35%的农居既有上圈梁又有基础圈梁。圈梁一般分为配筋砖圈梁和现浇圈梁两种, 配筋砖圈梁农居一般分布在静海区和蓟县南部区域, 现浇圈梁农居分布在宁河区以及静海区和蓟县。设置圈梁的结构主要分布在20世纪80年代之后, 宁河区农居圈梁的设置比例较高, 蓟县和静海区则较少。20世纪70年代的土坯结构农居抗震构造措施较少, 墙体强度较低, 墙体一般较厚, 土坯结构墙体厚度一般为50cm;20世纪70年代的砖木结构内外墙的墙体厚度一般为37cm。随着居住条件的改善, 为了追求大开间, 中间开间屋盖处设置人字形木屋架或角钢屋架, 屋架两端搭接在前后纵墙上, 屋架下面砌筑内横墙, 出现了24cm和12cm的墙体厚度。

　　 墙体砌筑材料决定了砌体的强度和墙体的抗剪能力。由图9, 10可知, 在调查的农居中34%比例的农居采用泥浆砌筑或干土砌筑, 27%比例的农居采用炉渣砂浆砌筑, 只有39%的农居采用水泥砂浆砌筑。从调查的情况来看, 20世纪80年代的农居采用泥浆和炉渣砂浆砌筑的数量占有很大比例, 20世纪90年代后, 采用水泥砂浆砌筑的农居的数量才比较多, 2000年后大多数农居采用水泥砂浆砌筑, 仍有少量的农居采用泥浆或炉渣砂浆砌筑。具体到每个区县情况有有所不同, 比如即使2000年后, 静海区新建的农居仍有部分农居采用泥浆砌筑, 静海区泥浆砌筑的农居占调查总数的20.76%。

　　 本文将农居抗震情况调查分为三级, 即典型单栋农居结构抗震情况调查、自然村整体抗震情况调查、各区县不同结构抗震情况调查, 并分析了三级调查方案所依据的两个原则。

　　 本文对3个区县的2万多栋农居进行了抗震情况调查, 给出了天津农居土坯结构、石木结构、砖木结构、砖混结构的空间和时间分布比例和相应的构造特点, 并对抗震现状进行了分析。可以看出砖木结构在天津农居中的占比最高, 达到了90%, 砖混结构和土坯结构、石木结构所占比例最少。

　　 从抗震能力上来看, 砖混结构的抗震能力最好, 基本上按照国家标准和规范设计。砖木结构因砂浆强度和抗震构造措施不同, 其抗震能力差别较大, 比如宁河区和蓟县有较少的砖木结构采用标号较高的水泥砂浆砌筑, 并且有圈梁和构造柱, 而且采用桩基础, 其抗震能力较好;而静海区部分砖木结构农居采用泥浆砌筑, 无抗震构造措施, 基础也较浅, 其抗震能力较差。土坯结构和石木结构基本无砌筑砂浆, 墙底抗剪强度极低, 抗震能力最差。

　　 天津农居中的砖木结构、土坯结构、石木结构屋盖都采用硬山搁檩的方式, 在7度区尚可采用, 采用时也要按照相应规程, 增加檩条与墙体的拉结。而在8, 9度的高烈度区是不应采用的。

　　 在现存农居的基础上。天津农居抗震情况调查是一项重要的基本工作, 取得了农居结构的数据, 为进一步分析农居结构的抗震能力奠定了基础。