蘇聰聰

(許昌學(xué)院土木工程學(xué)院，河南 許昌 461000)

0 引言

農(nóng)村自建房屋是指農(nóng)民就地取材，自請(qǐng)工匠或相互協(xié)作，沒(méi)有經(jīng)過(guò)正規(guī)設(shè)計(jì)和施工指導(dǎo)修建的房屋。由現(xiàn)場(chǎng)震害調(diào)查可知，在遭受同等地震烈度破壞條件下，農(nóng)村人口傷亡、建筑的倒塌破壞程度均遠(yuǎn)高于城市。但長(zhǎng)期以來(lái)，由于農(nóng)村地區(qū)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，居民防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)淡薄，國(guó)家又未將農(nóng)村地區(qū)建房納入規(guī)范管理，使得這一安全工程的實(shí)施困難重重，發(fā)展極為緩慢。汶川地震的發(fā)生再次給我們敲響了沉重的警鐘，加快農(nóng)村民居地震安全工程，徹底告別對(duì)各種自然災(zāi)害缺乏抵抗力的“不設(shè)防農(nóng)村”已成為擺在我們面前最為迫切的工作。

河南省地區(qū)農(nóng)村面積大，農(nóng)村人口密集，民居多采用自建房形式建造，忽視抗震設(shè)防問(wèn)題將會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。在農(nóng)村推廣應(yīng)用抗震技術(shù)，對(duì)新建農(nóng)房設(shè)計(jì)與建造進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)現(xiàn)有老舊農(nóng)房進(jìn)行適當(dāng)加固，使其具備一定的抗震震能力，對(duì)減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失具有重要意義。

1 自建房抗震現(xiàn)狀調(diào)查

調(diào)查采用入戶問(wèn)卷和實(shí)地查看的方式進(jìn)行，有效調(diào)查問(wèn)卷共210 份。

1.1 調(diào)查對(duì)象

本次調(diào)查對(duì)象分布涵蓋了河南省的絕大部分地區(qū)，主要調(diào)查地點(diǎn)有鄭州、許昌、開(kāi)封、信陽(yáng)、安陽(yáng)、三門(mén)峽等，調(diào)查數(shù)據(jù)較為全面，具有代表性。從統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，調(diào)查房屋涵蓋了不同的建造時(shí)間、造價(jià)、建筑面積、建筑層數(shù)及結(jié)構(gòu)類(lèi)型等因素，有利于進(jìn)行對(duì)比分析。

1)建造時(shí)間。見(jiàn)圖1，絕大多數(shù)建于20 世紀(jì)90 年代以后，最早的建于1960 年，1980 年之前建造的有10 戶，1981 年～1990 年建造的有19 戶，1991 年～2000 年建造的有48 戶，2001 年～2010 年建造的有116 戶，2010 年以后建造的有17 戶。

2)房屋造價(jià)。見(jiàn)圖2，1 萬(wàn)元以下的有30 戶，1～4 萬(wàn)的有66 戶，4～10 萬(wàn)的有47 戶，10～20 萬(wàn)的57 戶，20 萬(wàn)以上的10 戶。

3)建筑規(guī)模。見(jiàn)圖3，建筑規(guī)模差異性比較大，總建筑面積小于100 m2的有60 戶，100～200 m2之間的有65 戶，大于200 m2的85 戶。

4)房屋層數(shù)。見(jiàn)圖4，1 層房屋112 戶，建造時(shí)間較為分散，2 層房屋78 戶，建造時(shí)間都在1990 年以后，3 層及以上房屋20 戶，基本都是2005 年以后建造的。

5)結(jié)構(gòu)類(lèi)型。見(jiàn)圖5，以磚混結(jié)構(gòu)為主，磚混結(jié)構(gòu)的178 戶，鋼混結(jié)構(gòu)的9 戶，磚木結(jié)構(gòu)的19 戶，土木結(jié)構(gòu)的4 戶。

1.2 調(diào)查結(jié)果

1.2.1 農(nóng)戶的主觀抗震意識(shí)

對(duì)農(nóng)戶的抗震設(shè)防意識(shí)、抗震知識(shí)和建房時(shí)是否考慮了抗震等問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)圖6。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)農(nóng)戶抗震設(shè)防的意識(shí)淡薄，憑著僥幸心理和從眾心理，或受經(jīng)濟(jì)條件制約，在建房時(shí)幾乎不考慮房屋的抗震設(shè)防問(wèn)題。同時(shí)由于缺乏房屋抗震方面的知識(shí)，即便有意或無(wú)意中采取了抗震設(shè)防的一些措施，這些措施也不合理或不全面，達(dá)不到預(yù)期的效果。

圖1 建造時(shí)間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖2 房屋造價(jià)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖3 建筑面積數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖4 房屋層數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖5 結(jié)構(gòu)類(lèi)型數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖6 農(nóng)戶抗震主觀意識(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1.2.2 設(shè)計(jì)圖紙和施工人員

對(duì)設(shè)計(jì)和施工人員的調(diào)查見(jiàn)圖7 和圖8。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，無(wú)論房屋何時(shí)建造、規(guī)模大小、造價(jià)多少、層數(shù)多少，幾乎所有房屋都沒(méi)有正規(guī)設(shè)計(jì)圖紙，絕大多數(shù)都是由農(nóng)村業(yè)余工匠建造而非正規(guī)設(shè)計(jì)單位施工建造，一些農(nóng)戶甚至自己動(dòng)手在親友協(xié)助下完成建房。

1.2.3 地基條件和基礎(chǔ)類(lèi)型

農(nóng)村自建房大多修建在中硬土地基上，但也有少部分修建在軟土地基上(見(jiàn)圖9)，造成房屋出現(xiàn)不均勻沉降及墻體裂縫等病害。自建房中基礎(chǔ)絕大多數(shù)采用磚基礎(chǔ)，個(gè)別有采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)的(見(jiàn)圖10)。

1.2.4 結(jié)構(gòu)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)布局

目前河南省農(nóng)村自建房絕大多數(shù)為磚混結(jié)構(gòu)，少數(shù)建造時(shí)間較早的為磚木結(jié)構(gòu)，土木結(jié)構(gòu)有極少存留，其中已無(wú)人居住(見(jiàn)圖11)。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)最近幾年建造的房屋中，個(gè)別富裕的農(nóng)戶采用了鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)。通常來(lái)講，鋼混結(jié)構(gòu)的房屋抗震性能優(yōu)于磚混房屋，但造價(jià)較高，磚混房屋在若采取合理的抗震措施也可達(dá)到抗震設(shè)防的要求。房屋結(jié)構(gòu)布局方面，一半以上的房屋布局規(guī)整，利于抗震，但也有一些房屋存在平面上凸凹和立面上錯(cuò)落的情況(見(jiàn)圖12)。

1.2.5 建筑材料

墻體材料幾乎全部是磚墻(見(jiàn)圖13)。墻體膠結(jié)材料是保證房屋質(zhì)量和抗震性能的關(guān)鍵因素之一，2/3 的房屋采用水泥混合砂漿，從外觀來(lái)看砂漿配合比大多不符合要求，另外近1/3 的房屋采用石灰砂漿，極少數(shù)為土坯墻或者僅由粘土作為粘結(jié)材料來(lái)砌筑的磚墻(見(jiàn)圖14)。屋蓋和梁的材料，絕大多數(shù)的房屋采用現(xiàn)澆或預(yù)制的鋼筋混凝土屋蓋和梁，其余少數(shù)房屋為木屋蓋和木梁(見(jiàn)圖15、16)。

1.2.6 抗震構(gòu)造措施

砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震構(gòu)造措施主要包括設(shè)置閉合圈梁、適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置構(gòu)造柱及施工時(shí)的砌體馬牙槎等，如圖17 中調(diào)查結(jié)果顯示，只有半數(shù)房屋設(shè)有閉合圈梁，兩成左右房屋設(shè)有構(gòu)造柱。部分房屋存在屋頂附屬物，如女兒墻、煙囪等，這些構(gòu)筑物對(duì)抗震是不利的。

圖7 設(shè)計(jì)圖紙數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖8 施工人員數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖9 地質(zhì)條件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖10 基礎(chǔ)類(lèi)型數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖11 結(jié)構(gòu)類(lèi)型數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖12 結(jié)構(gòu)布局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖13 墻體材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖14 墻膠結(jié)體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖15 屋蓋材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖16 梁材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖17 抗震構(gòu)造措施數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1.2.7 房屋病害及加固

房屋最常見(jiàn)的病害為墻體的開(kāi)裂，其次是梁、柱的各種病害，出現(xiàn)病害的房屋中大約半數(shù)左右進(jìn)行了加固，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)圖18、19。

圖18 病害及加固部位數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖19 病害類(lèi)型數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

綜上所述，隨著建造年代的推進(jìn)或建筑規(guī)模的增大或造價(jià)的提高，農(nóng)村自建房的結(jié)構(gòu)類(lèi)型由簡(jiǎn)易的土木、磚木結(jié)構(gòu)逐漸升級(jí)為磚混甚至鋼混結(jié)構(gòu)；建筑材料使用上，木制的屋蓋、梁、柱逐漸過(guò)渡為鋼筋混凝土的屋蓋、梁柱、圈梁，墻體膠結(jié)材料由水泥混合砂漿逐漸代替石灰砂漿；抗震構(gòu)造措施方面，圈梁和構(gòu)造柱的數(shù)量有所增加，但仍有大部分房屋不設(shè)圈梁和構(gòu)造柱；同時(shí)房屋的病害逐漸減少。雖然農(nóng)民的居住環(huán)境和房屋質(zhì)量逐漸改善，但是，在所有被調(diào)查的房屋中，完全符合抗震要求的房屋幾乎不存在，絕大部分自建房存在很大的抗震安全隱患。需要另外指出的是，隨著農(nóng)民經(jīng)濟(jì)條件的改善和生活水平的提高，建筑面積增大，房屋的造型不再是單一的四方塊，出于對(duì)美觀的追求，部分房屋造型上開(kāi)始變化，出現(xiàn)平面上凸凹不平和立面上參差錯(cuò)落的情況，就抗震能力而言，這樣的造型反而是不利的。

2 農(nóng)村自建房存在的抗震技術(shù)問(wèn)題

通過(guò)對(duì)河南省農(nóng)村自建房的大量調(diào)查和詳細(xì)的實(shí)地查看，發(fā)現(xiàn)其抗震方面的技術(shù)問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面。

2.1 地基基礎(chǔ)

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶建房之前不作地質(zhì)勘察，甚至整個(gè)村莊都沒(méi)有地勘資料，普遍存在基礎(chǔ)面積不足，埋深不夠，甚至未達(dá)老土，也未對(duì)地基進(jìn)行處理等問(wèn)題。如此盲目施工，勢(shì)必引起房屋不均勻沉降，造成結(jié)構(gòu)變形；室外不設(shè)散水，造成墻體根部積水，地基浸泡，導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降不均，縱橫墻之間出現(xiàn)裂縫，甚至外墻傾斜。

2.2 結(jié)構(gòu)布局

盲目追求大開(kāi)間，房屋高度及高寬比嚴(yán)重違反規(guī)范，地震時(shí)底部極易發(fā)生破壞和傾斜。相鄰建筑間隔不夠，地震發(fā)生時(shí)房屋位移時(shí)易碰撞。盲目加層，這種現(xiàn)象在城市的城郊結(jié)合部最為明顯，不考慮地基能否承受，結(jié)構(gòu)是否允許，大量地震震害資料表明這類(lèi)盲目加層房屋在地震中的往往是破壞的更嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)倒塌。

2.3 主體結(jié)構(gòu)

無(wú)閉合圈梁和構(gòu)造柱，或僅僅有圈梁未設(shè)構(gòu)造柱。這種房屋整體性和延性較差，極大地降低了房屋的抗震能力。在汶川地震中，未設(shè)圈梁與構(gòu)造柱的砌體房屋呈明顯的脆性破壞，房屋瞬間倒塌，造成大量的人員傷亡。同時(shí)還存在許多結(jié)構(gòu)方面的問(wèn)題，例如：圈梁在衛(wèi)生間樓梯窗戶處斷開(kāi)；房屋盲目出挑，梁及檁條懸挑過(guò)長(zhǎng)，經(jīng)常頭重腳輕；隔墻直接砌筑在樓板上，樓板相應(yīng)位置無(wú)橫梁；樓層隔板、門(mén)窗過(guò)梁采用鑿斷的舊預(yù)應(yīng)力多孔板代替；同時(shí)用磚、石、土等多種材料混合承重，房屋的整體性差；出屋面女兒墻、樓梯間及小閣樓抗震措施不足，地震中往往最先破壞且破壞嚴(yán)重；盲目打墻、開(kāi)洞和更改用途，在不少震害資料中，造成房屋損壞嚴(yán)重的更為重要原因往往是不合理的改變對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷。

2.4 施工質(zhì)量

水灰比過(guò)大，標(biāo)號(hào)低，混凝土澆筑無(wú)震搗措施，漏漿現(xiàn)象嚴(yán)重，蜂窩孔洞大量存在；砌筑磚墻砂漿標(biāo)號(hào)底，砂漿配合比不準(zhǔn)，非機(jī)械攪拌，強(qiáng)度普遍較低；砌體組砌方法混亂，灰縫控制不嚴(yán)。農(nóng)房主要由工匠隊(duì)或由親友幫忙修建，由于技術(shù)素質(zhì)差，施工技術(shù)落后，無(wú)專(zhuān)業(yè)施工機(jī)具，或偷工減料，建筑質(zhì)量無(wú)法保證，甚至一些必要的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施也被忽略，房屋的抗震問(wèn)題著實(shí)堪憂。

3 農(nóng)村自建房的抗震技術(shù)措施

3.1 從抗震角度對(duì)房屋進(jìn)行合理布局

1)控制房屋總高度、層高、層數(shù)和高寬比等，避免整體彎曲變形。多層砌體住宅應(yīng)設(shè)置不少于3 道承重縱墻，每道縱墻還應(yīng)沿各自軸線對(duì)齊、貫通，應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重體系并控制最大橫墻間距，以減少樓蓋平面內(nèi)變形的不利影響。多層砌體房屋不應(yīng)采用砌體墻與現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻混合承重。

2)限制砌體房屋局部尺寸，避免因局部失效而導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的破壞甚至倒塌。墻體宜均勻?qū)ΨQ(chēng)、對(duì)齊；豎向應(yīng)上下連續(xù)，防止側(cè)向剛度的突變。較小房間的隔墻可改用非抗震墻。

3)樓接梯間布置于房屋的盡端或轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)采取加強(qiáng)墻體約束等措施，提高樓梯間的安全性。

4)對(duì)于豎向和平面嚴(yán)重不規(guī)則的房屋，如立面高差大于6 m、較大錯(cuò)層、或各部分結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量截然不同，宜設(shè)置防震縫并符合規(guī)范規(guī)定的最小縫寬要求。

3.2 設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱

構(gòu)造柱可增大墻體的變形能力和墻段塑性變形后的約束作用，使房屋有較大延性，降低地震來(lái)臨時(shí)房屋垮塌的危險(xiǎn)性。在樓層處設(shè)置圈梁可以有效加強(qiáng)房屋整體性，提高墻體的抗震承載力。構(gòu)造柱的設(shè)置位置是內(nèi)外墻交接處、墻體轉(zhuǎn)角、或在連接構(gòu)造比較薄弱和易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位，砌筑時(shí)加設(shè)水平拉結(jié)筋和咬槎砌筑應(yīng)注意構(gòu)造柱截面不宜過(guò)大，配筋不宜過(guò)多，構(gòu)造柱的間距不能過(guò)大。

樓蓋圈梁可增強(qiáng)拉接，提高結(jié)構(gòu)整體性，減少地基不均勻沉降，加強(qiáng)墻體與樓板連接等。構(gòu)造柱需與各層縱橫墻的圈梁或現(xiàn)澆板連接，才能發(fā)揮約束作用。

3.3 其他抗震技術(shù)措施

做好地基與基礎(chǔ)處理，同一房屋應(yīng)建在地質(zhì)相同的地基上，且基礎(chǔ)埋深應(yīng)足夠，不宜跨陡坎；對(duì)嚴(yán)重不均勻土層，宜采取換填夯實(shí)等措施；板的支座長(zhǎng)度不小于120 mm，內(nèi)墻陽(yáng)角處梁支座長(zhǎng)度不小于500 mm；挑梁埋入砌體長(zhǎng)度與挑出長(zhǎng)度比宜大于1.2，當(dāng)挑梁上無(wú)砌體時(shí)，宜大于2；240 mm厚的磚墻，跨度大于6 m 時(shí)，大梁支承處宜加設(shè)壁柱，或采用其他加強(qiáng)措施。

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