吳主龍 王維康 馬逸成

(寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

1 概述

寧夏南部山區(qū)位于寧夏南部，地處黃土高原西北端，屬于黃河中游黃土丘陵溝壑區(qū)。轄區(qū)內(nèi)包括固原市五縣一區(qū)和同心、鹽池部分地區(qū)，為回族聚居地區(qū)，總土地面積1.68萬km2，占全區(qū)總面積的32.4%。寧南山區(qū)地形地勢(shì)復(fù)雜，絕大多數(shù)地區(qū)干旱少雨溫差大，光能利用率低。該區(qū)干旱缺水，水土流失嚴(yán)重，屬于典型的半干旱退化山區(qū)。砌體結(jié)構(gòu)因其取材方便、造價(jià)低廉而在寧夏南部山區(qū)被廣泛應(yīng)用。然而，砌體建筑在長期使用過程中，通常會(huì)產(chǎn)生不同形式和程度的病害與損傷，其中裂縫是諸多病害中最為常見的一種。

由于墻體既是砌體結(jié)構(gòu)的圍護(hù)構(gòu)件又是承重構(gòu)件，其裂縫的產(chǎn)生可能造成不滿足正常使用極限狀態(tài)甚至是承載力極限狀態(tài)，從而危及結(jié)構(gòu)安全，因此，有關(guān)砌體結(jié)構(gòu)裂縫的成因和防控方法研究是國內(nèi)外廣大學(xué)者多年以來關(guān)注的重要課題。自20世紀(jì)90年代以來，借助理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬等手段，研究人員針對(duì)砌體結(jié)構(gòu)中脆性材料的開裂機(jī)理開展了大量深入細(xì)致的研究[1-5]。

盡管廣大學(xué)者針對(duì)砌體結(jié)構(gòu)開展了大量研究，也提出了很多行之有效的加固改進(jìn)措施，但地域性和針對(duì)性普遍不強(qiáng)。寧夏南部山區(qū)砌體房屋受當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、經(jīng)濟(jì)水平等多種因素影響，建造技術(shù)和形式具有一定的特殊性，現(xiàn)有研究成果難以完全適用。對(duì)寧夏南部山區(qū)砌體結(jié)構(gòu)房屋損傷現(xiàn)象開展系統(tǒng)性研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

2 村鎮(zhèn)房屋現(xiàn)狀調(diào)查

寧夏南部山區(qū)村鎮(zhèn)建筑多以砌體結(jié)構(gòu)為主，而砌體結(jié)構(gòu)在服役過程中，不可避免會(huì)受到自然環(huán)境、外部荷載和其他因素的作用而產(chǎn)生損傷。墻體的損傷破壞，通常都會(huì)對(duì)房屋居住者在心理和感官上產(chǎn)生負(fù)面影響而無法完全滿足正常使用極限條件。對(duì)于以砌體結(jié)構(gòu)為主的村鎮(zhèn)建筑，墻體外觀上的裂縫還可能是承載不足或結(jié)構(gòu)損傷的外在表現(xiàn)，然而房屋損傷和裂縫的產(chǎn)生原因十分復(fù)雜。要想確定房屋損傷破壞的真正原因，就必須開展實(shí)地調(diào)研，針對(duì)房屋結(jié)構(gòu)和構(gòu)造形式、工作環(huán)境等多方面內(nèi)在和外在因素綜合分析。探索并確定造成結(jié)構(gòu)損傷的主要原因，建立降低結(jié)構(gòu)損傷程度的有效對(duì)策，提高寧夏南部山區(qū)村鎮(zhèn)房屋抵御自然災(zāi)害能力，對(duì)于改善經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)群眾生活和居住條件具有重要現(xiàn)實(shí)意義，更是寧夏精準(zhǔn)扶貧計(jì)劃順利實(shí)施的重要保障。

2.1 磚砌體結(jié)構(gòu)

當(dāng)?shù)仄鲶w建筑建造年代大多較近，從外觀來看，這類建筑普遍外觀較為整潔，內(nèi)部空間寬敞。從結(jié)構(gòu)承載力來看，縱橫向承重墻體布置相對(duì)合理，從而保證承重結(jié)構(gòu)雙向水平剛度均勻，消除了水平承載力驟減的突出薄弱環(huán)節(jié)。然而，目前我國村鎮(zhèn)房屋建造尚無統(tǒng)一設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)，基本上是工匠們根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及當(dāng)?shù)亟ㄔ祜L(fēng)格和傳統(tǒng)來建造的，這就導(dǎo)致磚砌體房屋中不可避免的存在一定缺陷，如圖1所示。圖1所示為磚砌體建筑門窗洞口斜裂縫，通常情況下引起砌體結(jié)構(gòu)的因素有很多種，例如溫度收縮、地基沉降、干縮變形、地震破壞等。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近些年當(dāng)?shù)貫榘l(fā)生烈度較高地震，且該砌體建筑其他部位未出現(xiàn)明顯破壞，排除地震破壞的可能性；干縮變形和溫度收縮引起的裂縫多為豎向裂縫，且大多出現(xiàn)于長度較大的縱墻中；圖中所示的斜裂縫多由剪切荷載引起，而剪切荷載的產(chǎn)生又源自結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的相對(duì)位移，由此可以初步確定裂縫由地基不均勻沉降所致。進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，濕陷性黃土廣泛分布于寧夏境內(nèi)，尤其是寧夏南部山區(qū)的固原市，濕陷性黃土地基的濕陷特性給建筑物帶來多種不同程度的危害，如沉降、裂縫、傾斜，甚至影響其安全使用。由此綜合分析可知，可以確定該磚砌體建筑門窗洞口斜裂縫主要由地基不均勻沉降所致。

2.2 生土結(jié)構(gòu)

生土建筑是一種典型的傳統(tǒng)建筑，由于其取材容易，施工方便，保溫隔熱性能良好，建造成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，而在我國廣大農(nóng)村地區(qū)被廣泛應(yīng)用。近年來在經(jīng)歷和目睹多次地震震害后，人們對(duì)生土建筑的劣勢(shì)逐漸被人們所認(rèn)識(shí)：由于生土材料本身粘結(jié)性能較差，地震往復(fù)荷載作用時(shí)承重墻體極易發(fā)生破壞，甚至倒塌；

為了保證一定的豎向承載力，墻體通常被制作的較厚，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自重增大；另外，為了防止受壓的生土墻體不發(fā)生平面外失穩(wěn)，墻體普遍設(shè)置較為低矮，這就造成房間門窗洞口較小，采光和通風(fēng)效果不佳等問題。

除了上述生土房屋通病外，在現(xiàn)場調(diào)查過程中還發(fā)現(xiàn)一些較為特殊的損傷現(xiàn)象，生土房屋裂縫如圖2所示。從圖2中可以看出，單坡屋頂生土房屋和雙坡屋頂生土房屋的山墻部位均存在不同寬度的豎向貫通裂縫，而該裂縫頂部對(duì)應(yīng)于房屋主梁。結(jié)合生土房屋構(gòu)造可知，房屋主梁需要承受上部檁條和椽子傳遞的屋面豎向荷載，并將其傳遞至下部承重墻體。在此荷載傳遞過程中，由于受力不均勻或劈裂荷載作用，墻體極易發(fā)生破壞。對(duì)于這一問題，可以在主梁底部設(shè)置面積較大的墊塊以保證荷載均勻傳遞，或者在墻體內(nèi)部設(shè)置有效的水平拉結(jié)措施從而提高墻體的整體性。

注：指導(dǎo)教師：包超。