1920年海原大地震震害特征与启示
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王兰民，中国地震局黄土地震工程重点实验室主任，研究员，博士生导师，国务院政府特殊津贴专家，中国地震局科技委员会委员，中国地球物理学会和中国土力学与岩土工程学会的常务理事，国际岩土地震工程及其问题技术委员会委员，国际工程边坡稳定性技术委员会委员，亚洲岩土自然灾害技术委员会委员，《岩土工程学报》等多个刊物编委，曾任甘肃省地震局局长、中国地震局兰州地震研究所所长。长期致力于土动力学与岩土地震工程研究，作为第一完成人获国家科技进步奖二等奖1项，省部级科技进步奖7项，发表论文 200多篇，主编出版《黄土动力学》等3部专著。第23届“黄文熙讲座”主讲人，2007年和2017年分别被表彰为全国地震科技先进个人、全国地震科技创新突出贡献者，获“甘肃省先进工作者”
“甘肃省科技领军人才”等荣誉称号。引言
根据《中国近代地震目录》，1920年12月16日20：05′53″在宁夏海原发生8.5级地震，震中烈度XII 度，震中位置：N36.7°，E104.9°（仪器震中），宏观震中：N36.5°，E105.7°， 位于海原县干盐池一带，宏观震源深度17km，发震断裂带长度237km，极震区面积达20000km 2，造成23.4万人遇难。2010年，中国近现代重大地震考证研究宁夏项目组《关于1920年海原大地震死亡人数的调研报告》复核地震造成的
死亡人数为27万多人。
张掖旅游景点大全对于此次大震震害的调查，早期具有代表性调查成果的主要有3批次，第一批次是国际饥饿
救助组织委派的Upton Close 等人，在1921年
2—4月之间对震区的灾情调查，他们主要现场调查了极震区现场海原、固原、会宁、静宁等地的震害和人员伤亡情况，特别对地震引发的大规模黄土滑坡进行了考察和描述，绘制了灾情分布图。调查成果发表在1922年的美国《Journal of National Geography》。第二批次是北洋政府农商部委派的翁文灏、谢家荣等6人对震区的科学考察，这是我国第一次用现代科学方法进行的地震考察，通过对兰州、会宁、静宁、隆德、固原、平凉、华亭、秦安、通渭等灾区的现场考察，调查了地震宏观现象，分析了地震成因和活动规律，考察了灾情，绘制了地震烈度分布图。考察主要成果反映于翁文灏先生撰写的《民国九年十二月十六日甘肃的地震》一文和谢家荣先生所著《民
1920年海原大地震
震害特征与启示
王兰民　郭安宁　王平　马星宇
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国九年十二月甘肃地震报告》，前者发表于1922年《科学》第七卷第2期，后者的节要发表于《地学杂志》1922 年第 8、9 期合刊。第三批次考察为原国家地震局兰州地震研究所原所长郭增建先生主持开展的综合科学考察，此阶段的考察从1958年开始，于1980年结束，参加人员主要为国家地震局兰州地震研究所、宁夏地震队的科技人员。考察内容涉及发震构造、震源机制、构造应力场、地震活动性、地震前兆、地震预报、震害与抗震经验等方面。主要成果是两个单位编著、于1980年出版的《一九二〇年海原大地震》专著。
海原大地震虽然过去100周年了，但这次大震在房屋抗震和地震滑坡风险防控方面给我们留下了珍贵的启示与经验，本文基于对已有震害调查资料和文献的分析，补充了相关现场调查，对此次大地震造成重大人员伤亡的两大直接主因——房屋倒塌破坏和黄土地震滑坡的特征进行了分析研究，评价了震区主要结构类型房屋的抗震能力，提出了地震滑坡设防
目标应与建筑物抗震设防目标协同匹配，从建设抗震韧性城乡的角度阐述了此次大震的震害启示。
震害分布特征
1920年海原8.5级地震是我国近代发生的两次最大地震之一，这次地震在极震区造成了大量的房屋倒塌破坏和大规模密集的黄土地震滑坡，这是造成人员伤亡惨重的两大原因。极震区建筑物完全倒塌的居民点分布如图1中的深蓝圆点所示。我们可以看出，建筑物完全倒塌的居民点位于极震区X—XII 度地震烈度区内，距发震断裂带的垂直距离在20km 以内。而建筑物未完全倒塌的居民点（橙黄圆点）都位于地震烈度IX—X 度区内。极震区涉及的宁夏南部和甘肃中东部当时经济社会发展十分落后，房屋主要结构类型为穿斗木
结构、混合承重结构、墙体承重结构、土窑洞等，这些房屋
图1　1920年海原大地震极震区震害分布图（据相关文献清绘）
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绝大多数没有专业抗震设计措施，而且抗震性能相对较好的穿斗木结构房屋很少，主要为城楼、鼓楼、清真寺、庙宇、官府等建筑物以及极少数富户房屋。很显然，无论上述哪种结构类型的房屋，只要在地震烈度XI—XII 度区内或距发震断裂带20km 范围内，基本上都全部倒塌（图2，图3所示）。而随着离开发震断裂带的距离增大，房屋破坏情况显著减轻，在X 度区就出现了未完全倒塌的居民点，IX 度和VIII 度区，已没有完全倒塌的居民点，都是未完全倒塌的居民点。这充分说明断层两侧附近的地震动异常强烈，没有专业设计抗震或减隔震措施的房屋难于抗御。
另外，地震在断裂带的东南侧黄土塬梁地区引发了成连片的大规模滑坡（图4，图5），密集分布区面积达4000km 2。大规模滑坡主要分布在IX—X 度区的西吉、固原、会宁、静宁、通渭等地，在VIII 度和VII 度区也有小规模滑坡及崩塌分布。据许冲等2018年最新Google Earth 卫星影像解译，在极震区20000km 2范围内，识别出此次地震引发的滑坡达5384个。而在断裂带的北东侧没有发生大规模
滑坡，这可能是北东侧主要为低缓的丘陵地貌，加之黄土覆盖层较薄，不易引发滑坡。
由于房屋倒塌破坏严重区和滑坡密集区呈南北向展布，Upton Close 和翁文灏、谢家荣给出的震害分布图和极震区图都是近南北向分布（图6，图7所示）。考虑到发震断层南侧为上盘，该侧黄土塬梁地形高差变化大，一般在几十米至200多米，黄土覆盖厚度也在几十米至100多米，极震区等震线向东南方向衰减较慢，破坏范围更大，因此，房屋震害和地震滑坡震害严重区的分布可能也受到了发震断层上盘效应和黄土塬梁地形及其厚覆盖土层放大效应的显著影响。
震区主要结构类型房屋的
破坏特征与抗震能力
震区五种结构类型房屋在地震作用下的破坏特征具有明显的差异性，反映出具有不同的抗震能力。根据调查文献资料，本文对震区五种主要结构类型房屋的破坏情况进行了综
图2　海原县城内破坏情况（XI—XII度区）图4　西吉县一黄土山体连片地震滑坡（X度区）
图5　静宁县齐家大山连片黄土地震滑坡（IX度区）
图3　甘肃靖远锁罕堡全村倒平（X—XI度区，翁文灏、谢家荣摄）
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合统计分析，结果如表1所示。对其破坏特征和抗震能力分述如下。　
（一）穿斗木构架房屋
震区穿斗木构架房屋主要有马鞍架和偏厦2类4种形式（图8），这种结构房屋在柱间与檐口登高处均有木梁拉结，起到了圈梁的作用，加之梁、柱、檩、椽等主要木构件之间多有拉结和套铆措施，因此，屋架的整体性、稳定性和延性较好，除了在XI—XII 度区全部倒塌外，在X 度及以下烈度区表现出相对较好的抗震性能，其抗震薄弱环节主要为墙体以及墙体与屋架之间联结较弱（图9、图10、图11、图12
所示）。从大震不倒的设防目标评价，应该具有抗御地震烈度VIII 度的能力。这类房屋当时在震区县城占20%～60%，在农村占比小于10%。
（二）混合承重房屋
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震区混合承重房屋为局部空间屋架或木构架与墙体共同承重。前者往往为三间一栋的“滚椽房”，房中有一间屋架承重，两端为硬山搁檩（图13a）。后者没有空间屋架，仅纵向中间有一通檩，构成单排排架，前后均靠墙体承重（图13b），前者抗震性能比后者略好。混合承重房屋由于有部分木架承重，仍
有一定的柔性，但由于木构架整体性差，檩端
图6　1920年海原大地震震害分布图
（据Upton Close等, 1921，本文清绘）图7　1920年海原地震极震区分布图（据翁文灏等，1921，本文清绘）
表1　海原大地震极震区各类房屋破坏情况及其抗震能力评价
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林宥嘉好听的歌CITY AND DISASTER REDUCTION
图9　西吉县硝河镇一座穿斗木屋架铺面房受震墙倒架歪（X度区，翁文灏、谢家荣摄）图13　震区混合承重房屋结构形式
图11　靖远县打拉池一高质量穿斗木构架偏厦房屋建于清末，受震部分墙倒，屋架完好，震后稍做维修，直至1979年仍在使用（X度区）（a）滚椽房
图12　天水吴家寺一简单木构架房屋，建于清光绪年间，受震仅墙体轻微破坏，直至1971年仍在使用（VIII度区）义乌旅游景点大全
（b）通檩房
图10　固原县前提都赏门受震墙倒架正（IX度区，翁文灏、谢家
死亡人数最多的地震
荣摄）
图8　穿斗木结构房屋的主要的屋架形式（依据相关文献清绘）
（d）四檩四噙口
（a）马鞍架（对称）（b）马鞍架（不对称）
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（c）偏厦

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