0 引言

木结构是云南省乡镇地区常见的一种民居建筑，调查发现云南省境内仍在大量新建木结构，主要原因可以归结于传统、旅游和经济三方面。

木结构使用年限长，在云南省内数量众多，在未来很长一段时间内依旧是云南省内的主要民居结构之一，但是木结构的抗震性能往往被高估。根据往年震害调查发现，相比于无约束砌体结构，穿斗式木结构表现出良好的抗震性能，但在地震作用下仍出现枋头拔榫、枋头折断和结构整体倾斜等破坏现象(曲哲等，2014；Qu et al，2015)。随着时代的发展和科技的进步，村镇自建房质量不断提升，圈梁和构造柱对砌体结构抗震性能的改善较大(熊立红等，2012)，但是大多数木结构的施工工艺未有较大改变，抗震性能没有本质上的提升，在榫卯结构上部分地区甚至出现了制作简化的现象，若较差的房屋结构遇上震源深度浅的地震，易造成较为严重的直接经济损失(纪星星等，2023)。根据统计的历年云南省地震中各类建筑破坏比，木结构的破坏和毁坏占比最多，可见云南省木结构已难于满足现行抗震设防要求。本文总结了云南省乡镇地区常见的五类木结构的结构特征、震害特点，并根据往年地震历史资料，分析云南省往年地震中木结构民居的震害在地震直接经济损失中的占比情况，旨在为片区房屋抗震能力、重点地区地震灾害预评估、抗震加固等工作提供参考。

1 云南省各类木结构民房的类型及结构特征

云南省木结构民房的类型因自然环境和民族传统的不同而不同，具有明显的地域分布特征，主要有五类木结构民居：穿斗式木结构、干栏式木结构、井干式木结构、平顶式木结构(木梁-木柱承重木结构)和“人字架”木结构。穿斗式木结构是云南省数量最多、分布最广的木结构民居类型；干栏式木结构主要分布在滇南地区，是哈尼族、傣族等民族的传统民居；井干式木结构主要分布在滇西北，是傈僳族、普民族、摩梭人等民族的传统民居；平顶式木结构主要分布在云南北部高寒地区和干热河谷地区，是藏族、彝族等民族的传统民居；“人字架”木结构常与穿斗式木结构民居混合分布，相比于穿斗式木结构，其制作工艺简单、用料较少、抗震能力较弱。

1.1 穿斗式木结构

穿斗式木结构的主要结构特征为：沿房屋的进深方向排列立柱，柱子的间距较小，柱子顶端与檩条相连，承受檩条所传来的荷载(付帅等，2021)。穿斗结构可以按有无瓜柱分为有瓜柱和无瓜柱的穿斗结构(范举国等，2017)。云南省境内的穿斗式木结构中将瓜柱及瓜柱位置处对应的落地柱均称为京柱(高洁，2018；潘曦，2014；解婧雅，2014)，因此，云南省穿斗式木结构又可以分为京柱落地(图 1(b))、京柱不落地(图 1(c))两种型式。

榫卯节点：穿斗式木结构常用的榫头类型有箍头榫、燕尾榫、二蹬榫、直榫(透榫和半透榫)(表 1)，根据连接部位的不同，这些榫头又可分作为平肩类(与方形构件连接)、抱肩类(与圆形构件连接)两大类，详见 图 2。

墙体构造：墙体分为外围护墙和内分割墙两种，一般外围护墙有砖墙(图 3(a))和土墙两种，土墙多用于滇西、滇西北等气候干燥地区。砖墙一般为二四墙，使用红砖或青砖；土墙又有土坯墙和夯土墙两种，土坯墙(图 3(b))所使用的土坯长度一般为长300~330mm，宽150~170mm，厚度为100~120mm左右，土坯墙厚度在500~600mm之间；夯土墙(图 3(c))厚度一般为400~600mm，部分地区会采用砖贴土的装饰做法，或使用四角砖柱(图 3(d))，采用中间夯土的做法来建造外围护墙。内分割墙主要有砖墙、土坯墙和木墙三种，对于使用木墙的木结构，为方便木墙安装，柱子之间会设置地脚枋，而使用砖墙或是土坯墙的房屋不会设置地脚枋。

屋面构造：屋面最常见的材料为小青瓦，一般为板瓦和筒瓦的组合，使用“两椽支一”(图 4(a))的方式铺设瓦面屋顶，椽条一般使用直径为60~80mm的圆木，椽条间距220~240mm。板瓦放置于相邻的椽条间，按窄头朝下宽头朝上的顺序搭接，在板瓦铺作中，上下瓦片之间相互搭接的长度约占板瓦长的1/4~1/3(范雪峰，2005)，部分地区在瓦片与瓦片之间会刷上粘结剂，常见的粘结剂为石灰和参入麦秆、麦壳的素泥，少数村民也有使用混凝土做粘结剂(图 4(b))。除小青瓦外，也有使用彩钢瓦、树脂瓦和石棉瓦的房屋。

基础构造：从基本构成上看，穿斗式木结构房屋的基础由地下基础、台基、柱础石三部分组成(王现伟等，2024)(图 5(a))。大多数穿斗式木结构采用外围护墙墙下石基础(图 5(b))结合柱下点式基础(图 5(c))的方式建造基础；部分穿斗式木结构会采用墙下石基础，中间挖至硬土层后用碎石土壤回填，夯实土层。

1.2 干栏式木结构

干栏式木结构是滇南地区傣族、哈尼族、布朗族、佤族等民族的传统居住房屋，其最大的特点是柱子数多，均使用方柱，又称为“千脚落地房”(图 6)。干栏式木结构的屋顶坡度较大，屋脊成“人”字型，分为不等坡的两端，上端为歇山形式，为了减少暴雨对建筑的屋顶产生过重的负荷，所以坡度设置较大，坡度角由45°到60°不等，下段做重檐，因考虑在同样体量基础上，产生更大的阴影，所以坡度设置较小(刘一，2011)。

榫卯节点：干栏式木结构的榫卯结构相对简单，主要用到的是馒头榫、直榫(透榫和半透榫)和齿接，馒头榫主要用于人字架屋顶与下部木框架的安装，透榫主要用于穿枋(滇南地区称为穿条)与柱子的穿插连接，与其他木结构不同，纵向穿枋与横向穿枋不在一个平面(图 7(a))，有一定垂直距离，一般为30cm左右。半透榫主要用于人字架屋顶中中柱与大梁的连接。齿接主要用于人字架屋顶中斜梁与中柱的连接及横梁的连接，均为单齿接(图 7(b))。

墙体构造：干栏式木结构的墙体一般一层不设墙体，二层设置木制围护墙及分割墙。木墙板厚度为20~25mm，木板用钉子固定于穿条上(马若予，2015)

屋顶构造：屋顶使用坡度较大的人字坡屋顶，一般为不等的两坡。檩条通过钉子装订的方式固定在斜梁上，在垂直于檩条的方向装订椽条，椽条之间装订挂瓦条，在挂瓦条上挂上缅瓦(挂瓦)(郭建伟，2022)。上层瓦片直接盖在下层瓦片上面，上下两层瓦片垂直缝隙需要错缝处理(图 7(c))。屋面交接的突起位置及屋脊处采用筒瓦，并用水泥填塞缝隙(王文淞，2017)。现在也有部分干栏式木结构使用树脂瓦、彩钢瓦或石棉瓦。

基础构造：干栏式木结构的基础一般为点式基础，将柱础石半埋于土中，在柱础石上立柱。另有部分干栏式木结构不设基础，木柱直接置于地面。

1.3 井干式木结构

井干式木结构又称为木垛房、木楞房等，是云南地区普米族、摩梭人、傈僳族等民族的传统民居，主要分布在滇西北地区。井干式结构独具特色，井干式结构民居的墙体整体均由圆木或方木横置交叉叠放成墙，围护结构也是承重结构(姚瑞恺，2021)。

木楞墙的安装方式：目前云南省内现存的井干式木结构墙体安装方式主要有两种，样式一(图 8)是利用榫卯结构将纵向、横向的木构件拉结在一起，层层拼装；样式二(图 9)是利用柱体(图 10(d))将纵向、横向的木构件拼装在一起，层层叠装。

屋顶构造：屋顶结构总共有三个类别，分别为纯木楞墙搁檩、穿斗式屋顶(图 10(a))和木楞墙结合穿斗式(图 10(b))，目前使用最多的是后两种。屋面材料主要有青瓦和闪片瓦(图 10(c))，青瓦屋顶和穿斗式木结构同样采用“两椽支一”的做法。闪片是用劈刀顺木纹劈成的一根长100~120cm、宽15~18cm、厚2~3cm的青松(或罗汗松)木板片，不同地区闪片规格差距较大(范雪峰，2005)。

基础构造：井干式木结构基础根据房子的地形主要分为两类，使用最多的一类是在平地地区，在木楞墙下铺设石基础，另一类位于山区，在起伏的坡地上修建垛木房时，先用短柱及梁、板搭成一个平座或平台，地形高差利用平座支柱的高矮来调节，然后再在平座上建垛木房，这种垛木房巧妙地结合了坡地空间，自成一体，因有别于在地面上修建的垛木房，这种方式比其他地区的木楞房多了一个平座，因此称之为“平座式”垛木房(杨大禹等，2009)。

1.4 平顶式木结构

云南省境内的平顶式木结构主要分为两大类，一类是闪片房，又称为土墙板房，虽然现在闪片瓦使用较少，但习惯上仍称此类房屋为闪片房(图 11)；一类是土掌碉楼，又称为土库房(图 12)，主要存在于迪庆地区，是藏族的传统民居。迪庆藏族自治州为干热河谷地区，主要以德钦为代表，藏族的民居主要以土掌碉房为主，迪庆藏族自治州为低纬高山寒性季风气候，气候相对寒冷，降水较少，日照较强，建筑形式主要为闪片房(李萨，2021)。闪片房最明显的特点是厚重的土墙和粗壮的梁柱(图 13(d))，外柱柱径在0.6~1m之间，一层内柱方形断面多见，柱径0.24~0.5m之间，二层圆形断面多见，柱径0.4~0.6m之间，中心柱在0.8m左右(强明礼，2016)，一般为两层；碉楼存在于迪庆干热河谷地区，柱径在0.15~0.25m之间，柱子多为分体柱，一般为二层半或三层半。

榫卯结构：闪片房梁柱之间的节点使用的榫卯结构为燕尾榫、二登榫或直榫(一般一栋房屋只使用一种类型)，值得注意的是，闪片房一层柱与二层柱是断开的(图 13(a))。闪片房建造时须先立柱，然后将纵横两个方向的大梁用力砸入柱顶的十字卯槽中，彼此联系成网状，之后按照相同的做法安装二层的柱网和梁(潘静等，2007)。土掌碉楼梁柱之间采用暗梢将元宝木、托木和梁、柱连接起来，与闪片房相同，先架设一层梁柱框架，铺设二层楼面后再架设二层梁柱框架，二层框架置于一层楼面上。

围护墙：闪片房与土掌碉楼的墙体大多采用夯土墙，此类墙体较为厚重，夯筑后的建筑外墙存在十分显著的自下而上的向内收分，底宽0.6~0.7m，顶宽度0.4~0.5m；少数墙体采用砖墙，一般为二四墙。

基础构造：围护墙体基础是条型基础，柱基础为点式基础，整个基础是条形基础和点式基础相结合(赵西子，2018)。墙下的条形基础一般使用毛石基础灌浆的做法，柱下点式基础一般选择平整的石块，半埋在地下，柱子平摆浮搁在柱础石上。

屋顶构造：闪片房和碉楼的顶部做法均为在梁上铺设密集的檩条，檩条上铺设木板，木板上均匀铺设干草，再铺设厚约200mm的夯土层(图 13(b))。一般，闪片房会在图层上加设斜坡屋顶，但是此类屋顶与露面拉结性较差，多数仅用简易木架支撑在土层上(图 13(c))。

1.5 “人字架”木结构

“人字架”木结构的屋面构造、墙体和地基与穿斗式木结构基本相同，二者的区别主要在于承重构件，“人字架”木结构最主要的特点是有两根斜梁承受来自屋顶的重量，通过斜梁将屋面荷载传递到大梁及柱，斜梁与中柱采用单齿接的方式连接，斜梁与大梁采用单齿接或双齿接的方式进行连接(图 14、15)。“人字架”木结构是一种简易的木结构，构造简单，连接方式简单，能快速安装，造价低。

2 云南省各类木结构民房的震害总结

云南省木结构的震害主要分为承重构件的震害及非承重构件的震害，承重构件主要是指承受上部荷载的木构件，如木梁、木柱、枋等构件，非承重构件主要是围护墙、分割墙、屋顶等附属构件，除木框架外，其他构件材料详见 表 2。

2.1 穿斗式木结构

(1) 屋顶的震害。穿斗式木结构的瓦片由于仅靠石灰粘结，甚至干铺于檩条上，因此在地震中易出现梭瓦、掉瓦、跳瓦等现象。若木构件老化、虫蛀严重或是遭遇较高的地震烈度时，椽条、檩条等构件也容易损坏(图 16(a))，使用石棉瓦或树脂瓦的屋顶则会随着木构件的变形、损坏被拉裂、掉落。

(2) 墙体的震害。由于木构件和墙体在地震中会出现相互作用，因此墙体也易在地震中损坏，其中，外围护墙尤其是山墙在低烈度区易出现开裂或局部坍塌(山尖墙)(图 16(b))，在高烈度区，外围护墙常会大面积坍塌甚至整面外闪倒塌(图 16(c))。内分割墙随木框架的变形受到挤压和拉伸也会造成相应的破坏(可类比为框架结构填充墙)，在中低烈度区以开裂为主，在高烈度区以墙体局部坍塌或是整面外闪为主(图 16(d))。

(3) 木构架的震害。由于木材具有良好的延性，在低烈度区，除部分木构件因虫蛀、腐蚀、开裂等原因使得木构件强度降低，出现震害外，鲜有损坏现象，在高烈度区，木框架由于自身“强构件，弱节点”的特性，震害往往先出现于节点，常见的震害现象有榫头脱榫、拔榫或榫头断裂(图 16(e))。木构架的歪斜(图 16(f))本质上是因为榫卯结构各节点出现了不同程度的拔榫甚至榫头断裂的现象。在高烈度区，木构架可能会因为构件和节点的破坏导致整体坍塌或局部坍塌(图 16(h))。

(4) 基础的震害。低烈度区常见的基础震害是柱角位移，云南穿斗式木结构常将柱子平摆浮搁在柱础石上，当地震力大于二者摩擦力时柱角就会出现一定位移，承台的开裂或承台条石的错动也是常见震害现象。

2.2 干栏式木结构

近年来，存在干栏式木结构的区域发生大震的次数不多，主要参考震例为2011年缅甸东北部7.2级地震，我国西双版纳傣族自治州景洪市、勐腊县、勐海县等部分区域被划为Ⅵ度区。从此次地震来看，干栏式木结构虽然被称为“千脚落地房”，拥有多根柱子，但是简易的榫卯结构和简单的上部构造导致了干栏式木结构无法很好地抵御地震。

(1) 屋顶的震害。即使使用带钩的缅瓦作为屋顶覆盖材料，但是在地震中常见的梭瓦、落瓦现象并未因此得到改善，在Ⅵ度区此类震害现象依旧常见(图 17(a))。

(2) 木构架的震害。虽然干栏式木结构承重柱较多，但是在现场调查中发现多数柱体卯口粗糙，卯口与榫头不贴和，常常需要填塞木楔子等物件以固定榫头和卯口，这是导致干栏式木结构在Ⅵ度区会发生不少的拔榫(图 17(b))甚至整体歪斜的原因。根据现有资料可见，此类房屋在Ⅵ度区便出现房屋歪斜现象(图 17(c))，在中高烈度区则会出现倒塌(图 17(d))。

2.3 井干式木结构

对于样式一的井干式木结构，其总体上抗震性能较好，虽在多次地震中发现屋顶瓦片易出现梭瓦、落瓦现象(图 18(a))，但是房屋的承重结构没有明显的震害，总体基本完好，部分毛石干砌基础会出现散落或错动(图 18(b))。对于样式二的井干式木结构，其抗震性能有所下降，因为木楞墙构件与拉结柱仅采用直榫拼插的方式连接，无法有效抵御地震，易在地震中出现脱榫、拔榫现象导致承重墙体失效，房屋倒塌(图 18(c))。

2.4 平顶式木结构

(1) 屋顶的震害。平顶式木结构的屋顶，尤其是斜坡屋顶，与主体的拉结性弱，仅仅靠简易木架支撑，在中高烈度区会出现整体滑落、坍塌的震害现象(图 19(a))。

(2) 木构架的震害。无论是闪片房或是土掌碉楼，最显著的特征之一就是采用分体柱，一层柱子与二层柱子不连续，导致建筑物整体性较差，二层建筑若出现节点破坏可能会导致局部坍塌(图 19(b))。

(3) 墙体的震害。由于气候寒冷，迪庆地区的墙体都会建造得非常厚重，厚重的墙体无疑会吸收更多的地震能，平顶式木结构墙体与木构件拉结较弱，地震中二者会相互作用。从地震现场的震害情况看，厚重的墙体依旧会出现严重的震害现象(图 19(c))。

2.5 “人字架”木结构

“人字架”木结构由于建筑特征与穿斗式木结构相似，因此二者有相似的震害现象，二者的主要区别是二层屋架的构造不同。由于“人字架”木结构的人字屋架斜梁主要依靠简单的齿接来连接大梁与中柱，“人字架”木结构的二层屋架在中高烈度区易发生构件连接处脱开、屋架整体坍塌等震害现象。由于二层的简易结构，在同一烈度区，“人字架”木结构的震害往往要比穿斗式木结构的震害严重(图 20)。

3 云南省各类木结构民房的震害统计及分析

本文统计了2005—2023年云南省境内存在木结构区域的地震(表 3)，为方便直观查看，将破坏等级由五类简化为三类，将轻微破坏、中等破坏、严重破坏合并为破坏。从 表 3可知，几乎每次地震中木结构的破坏情况比其他结构严重；随着烈度的增大，木结构与其他结构的破坏程度差距逐渐加大；使用砖墙作为围护墙的木结构抗震表现并非绝对比使用土墙作为围护墙的木结构要好，这主要是由于村镇之中施工人员的技术水平参差不齐，且户主所选的建筑材料如砖、砂浆配比等质量较差所致。

将2005—2023年的地震按震级分为三个区间：M5.0~5.4、M5.5~5.9和M6.0~6.4，统计每次地震中因木结构震害造成的经济损失在民房经济损失中的占比(按时间顺序)，如 图 21、22所示。在历次地震造成的民房经济损失中，因木结构震害导致的经济损失占比最大，在M5.0~5.4地震中，木结构的震害造成的经济损失占比最大，在M5.5~5.9地震中，木结构的震害造成的经济损失占比有所下降，而在M6.0~6.4地震中，木结构的震害造成的经济损失占比又有所回升。这是因为在震级较小时，木结构的附属结构易在地震中损坏，当震级有所上升，其他结构出现的震害现象增多，在M6.0~6.4地震中木结构自身抗震能力有所不足，加之地震影响范围远，低烈度区范围大，受到损坏的木结构基数上升，而其他结构抗震性能较好，因此木结构震害造成的经济损失占比又有所回升。

同时，将2005—2023年存在木结构区域的地震中各评估区内各类型建筑结构占比进行统计，虽然木结构的占比有所下降，但是占比依旧很大。根据2019年至今云南省历次地震的地震灾害直接经济损失报告，木结构重置单价均小于砖混结构及框架结构，木结构在 表 3所列出的历次地震中，破坏与毁坏的面积均高于砖混结构及框架结构，根据统计结果，木结构震害造成的经济损失依旧是民房经济损失中的绝大部分，说明木结构对地震的抵御作用不够好。依据泸定6.8级地震中的统计数据可见，木结构的倒塌和局部坍塌是造成人员伤亡的主要因素之一(张翼等，2023)。

4 木结构的破坏等级划分及不同烈度区的破坏情况

根据相关规范，各类建筑结构破坏等级可划分为五类：基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、毁坏，经研究并结合多次地震中的地震现场调查发现，在实际烈度评定过程中，云南省木结构在直观上难以区分轻微破坏、中等破坏、严重破坏三者的界限。为方便统计，将木结构的破坏等级划简化分为三类：基本完好、破坏、毁坏(表 4)。同时，根据往年地震震害资料，对各烈度区下各类木结构的震害进行了总结(表 5)。

5 结论

本文总结了云南省常见的五类木结构民居的结构特征及其震害现象，根据2005—2023年云南地区存在木结构区域的地震资料，统计了这些地震中各类结构破坏比、木结构震害造成的经济损失在民房经济损失中的占比以及这些地震中评估区内各类结构的占比，得出以下结论：

(1) 云南省境内目前存在五种木结构民居，因为气候及民俗的影响，这些木结构的构造特征不同，采用的节点连接方式、构件尺寸也有所差别，因此这些木结构的抗震能力不能等而视之，需要进一步进行研究并结合往年震例进行抗震能力细分，以便更好地适应地震灾害损失预评估等相关工作。

(2) 木结构的抗震能力在实际中被高估，事实上木结构已无法满足现行抗震设防要求，根据实地调查发现，部分新修建的木结构出现了榫卯结构简化的情况。在低烈度区，木结构的非承重构件易被破坏，在中高烈度区，木结构开始出现拔榫、脱榫等结构性破坏，Ⅶ度区会有个别木结构出现毁坏，在Ⅷ度区则会有不少木结构出现毁坏。

(3) 在云南历次地震中，木结构的震害现象均比其他结构严重，随着烈度的升高，木结构与其他结构的破坏比差距逐渐增大。

(4) 在民居中木结构的占比虽然逐年下降，但目前其所占比例仍比较高，加之部分地区因为民俗、旅游及经济因素仍在兴建木结构，木结构在未来长时间内仍然是云南省境内的主流民居建筑结构之一。尤其大研古城、大理古城、景迈山基诺村寨、翁丁村等旅游区不仅在保存现有木结构，新建房屋也必须是木结构，因此对木结构的保护、抗震加固等研究很有必要。

(5) 根据实地调查研究结合地震现场调查，云南省境内的木结构破坏等级在震后实地调查中难以清晰界定轻微破坏、中等破坏、严重破坏三个级别，为快速进行烈度判定等工作，将云南省木结构的破坏等级划分简化为三类：基本完好、破坏和毁坏。

致谢: 感谢云南省地震局地震应急现场工作队灾评组提供的地震现场震害照片。