楊仕升，申志敏，謝開仲，何 聲

(1.廣西大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，廣西 南寧 530004;2.廣西壯族自治區(qū)地震局，廣西 南寧 530022）

我國村鎮(zhèn)砌體房屋震害分析與抗震加固研究進(jìn)展

楊仕升1，2，申志敏1，謝開仲1，何 聲1

(1.廣西大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，廣西 南寧 530004;2.廣西壯族自治區(qū)地震局，廣西 南寧 530022）

大多數(shù)震害都發(fā)生在抗震設(shè)防較薄弱的村鎮(zhèn)地區(qū)，以村鎮(zhèn)民居最常見的砌體結(jié)構(gòu)形式為例，通過分析其建造特點(diǎn)、震害特征及抗震現(xiàn)狀，指出了村鎮(zhèn)砌體房屋抗震性能差的主要原因。參考中國砌體結(jié)構(gòu)研究方面的相關(guān)文獻(xiàn)，對增強(qiáng)砌體農(nóng)居抗震性能的構(gòu)造措施與加固方法提出了幾點(diǎn)建議，并展望了今后加強(qiáng)砌體農(nóng)居抗震性能的后續(xù)研究方向。

農(nóng)村房屋；砌體結(jié)構(gòu)；震害分析；抗震加固

0 引言

我國是世界上遭受地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。由于受太平洋板塊、亞歐大陸板塊和印度洋板塊的擠壓，地震斷裂帶縱深發(fā)育水平很高，導(dǎo)致我國地震活動頻度高、強(qiáng)度大[1]。大陸Ⅵ～Ⅸ度地震區(qū)占國土面積的80%以上，并且地震區(qū)中很大一部分為抗震設(shè)防相對較薄弱的村鎮(zhèn)地區(qū)。

作為一個農(nóng)業(yè)大國，我國農(nóng)村地域分布廣，人口數(shù)量多，抗震隱患重。改革開放以來，在建設(shè)新農(nóng)村這一宏偉目標(biāo)指導(dǎo)之下，我國村鎮(zhèn)地區(qū)新建了許多鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)新型房屋。但是，仍有大片20世紀(jì)中后期建造的砌體房屋存在，其數(shù)量明顯多于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋。且由于村鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)條件所限，在修建房屋時(shí)，費(fèi)用少、施工難度低的砌體結(jié)構(gòu)仍是其首選。這些村鎮(zhèn)房屋通常是由建筑工匠根據(jù)房主的經(jīng)濟(jì)能力及實(shí)際要求，按照當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)風(fēng)俗習(xí)慣建造的。建筑工匠們?nèi)狈镜目拐饻p震意識，所建房屋一般情況下也沒有經(jīng)過設(shè)計(jì)單位的專門設(shè)計(jì)，因此這類簡易砌體房屋在抗震方面存在相當(dāng)大的隱患，一旦地震來襲，會給這類建筑造成毀滅性的打擊，同時(shí)會造成無法估量的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失[2]。另一方面，由于我國村鎮(zhèn)抗震研究起步較晚，目前只有一些社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的省市區(qū)頒布了適用于當(dāng)?shù)氐目拐鸺夹g(shù)規(guī)程，在國家層面上還沒有專門針對全國范圍的農(nóng)村房屋抗震設(shè)計(jì)規(guī)范出臺。在沒有一本統(tǒng)一、專門的規(guī)范指導(dǎo)下，是很難在全國村鎮(zhèn)同時(shí)進(jìn)行全面、細(xì)致的抗震技術(shù)研究的。由此看來，我國村鎮(zhèn)地區(qū)整體抗震形勢依然相當(dāng)嚴(yán)峻，不容樂觀。

1 村鎮(zhèn)砌體民居的建造特點(diǎn)

1.1 設(shè)計(jì)方面

由于村鎮(zhèn)建筑工匠缺乏必要的房屋設(shè)計(jì)常識，所建房屋不會進(jìn)行嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，更不會考慮抗震設(shè)防；多數(shù)情況下只按照以往的建造經(jīng)驗(yàn)及當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)俗習(xí)慣來想當(dāng)然的進(jìn)行設(shè)計(jì)，片面的追求建筑外觀設(shè)計(jì)及使用居住功能而不考慮結(jié)構(gòu)安全度。在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)允許條件下，在建筑美觀要求、建筑面積方面耗費(fèi)大量資金，在結(jié)構(gòu)上卻不計(jì)后果的省錢，這樣必然會降低所建房屋的整體質(zhì)量，導(dǎo)致農(nóng)村 “花架子”房屋的大量出現(xiàn)[2]。

1.2 施工方面

經(jīng)驗(yàn)主義嚴(yán)重，不講求科學(xué)的施工管理與施工指導(dǎo)；施工隊(duì)伍素質(zhì)低，施工技術(shù)落后，缺乏專業(yè)的施工技術(shù)人員，導(dǎo)致所建房屋得不到質(zhì)量保證，卻同時(shí)浪費(fèi)了大量金錢。例如一些經(jīng)濟(jì)條件比較好的農(nóng)村家庭，想當(dāng)然的以為只要增厚樓板、大量設(shè)圈梁與構(gòu)造柱、一個勁兒往混凝土里面不計(jì)成本地放鋼筋，房屋就能很好地抗震了。殊不知這樣又會造成房屋的豎向與橫向剛度分布嚴(yán)重不均，地震到來必然會使房屋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，導(dǎo)致顧此失彼。

1.3 用材方面

用材混亂，房屋通常使用多種材料混合砌筑，建筑的質(zhì)量分布不均衡，很容易產(chǎn)生剛度突變與扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；由于材料使用不連續(xù)，導(dǎo)致建筑的整體性也得不到保證，這更加重了砌體民居的抗震隱患。

2 村鎮(zhèn)砌體房屋的震害特點(diǎn)及其原因分析

2.1 磚木結(jié)構(gòu)房屋震害

磚木結(jié)構(gòu)民居一般為1至2層，房頂多為木屋架鋪瓦屋面或檁條鋪瓦屋面，墻片組砌方式與磚混結(jié)構(gòu)類似，也普遍存在縱橫墻連接弱、砂漿強(qiáng)度低等問題。另外，屋架與墻片以及檁條與墻片間缺乏有效的連接措施，此問題也常導(dǎo)致磚木結(jié)構(gòu)房屋發(fā)生破壞。破壞輕則鋪瓦掉落，重則墻片倒屋架塌。

2.1.1 縱墻開裂、外閃

磚木結(jié)構(gòu)民居常采用橫墻承重的方案，縱墻與屋蓋及橫墻間缺少有效連接措施，在平面內(nèi)易受剪切破壞，平面外易出現(xiàn)失穩(wěn)破壞，導(dǎo)致墻片頂部外閃或整體倒塌。

2.1.2 山墻倒、屋架塌

由于山墻一般較高，所受的水平地震力大，且山墻與檁條之間通常缺少有效連接，因此容易出現(xiàn)山墻的平面外失穩(wěn)破壞，并連帶造成屋架倒塌。

2.1.3木屋架完好，而砌體墻片發(fā)生破壞

采用木屋架鋪瓦屋面的房屋，其屋架擱置在墻片或磚柱上，部分有條件的民居會設(shè)置剪刀撐或屋架與墻片及磚柱的連接處采用鐵件進(jìn)行牢固連接。因此，有的木屋架會保持基本完好；而墻片通常會發(fā)生開裂或頂部外閃[3]。

2.2 磚混結(jié)構(gòu)房屋震害

磚混結(jié)構(gòu)房屋多見于近年來的新修住房，層數(shù)可達(dá)3至5層，其樓蓋與屋蓋一般采用裝配式或現(xiàn)澆式鋼筋混凝土構(gòu)件。受地震破壞較嚴(yán)重的磚混結(jié)構(gòu)一般具有以下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)未設(shè)多道防線，抗震體系薄弱；未設(shè)置構(gòu)造柱，部分房屋甚至未設(shè)圈梁，導(dǎo)致樓蓋或屋蓋直接搭在墻片上；預(yù)制樓板與墻片之間未進(jìn)行有效拉結(jié)。

2.2.1 基礎(chǔ)破壞

村鎮(zhèn)民居多為剛性基礎(chǔ)，抗剪承載力低，地震時(shí)容易發(fā)生剪切破壞而導(dǎo)致基礎(chǔ)頂部產(chǎn)生水平通縫。并且由于施工質(zhì)量的不合理也會削弱基頂與墻片底部之間的粘結(jié)力，同樣會引起上述震害的發(fā)生[4]。

2.2.2 地基不均勻沉降導(dǎo)致房屋破壞

村鎮(zhèn)民居多建在地基承載力條件較差的山區(qū)或丘陵地區(qū)，由于村民們?nèi)鄙傧嚓P(guān)的專業(yè)知識，忽視了對不良地基土進(jìn)行必要的處理。這種情況下，一旦地震襲來，由于地基的不均勻沉降，砌體墻片必將發(fā)生大面積開裂，甚至倒塌[4]。

2.2.3 墻體破壞

磚混結(jié)構(gòu)墻片在地震作用下會有不同型式的裂縫產(chǎn)生。裂縫迅速開展將導(dǎo)致整片墻體的破壞。

（1）X型裂縫。墻片在水平地震剪力作用下，當(dāng)內(nèi)部產(chǎn)生的主拉應(yīng)力值超過其應(yīng)力極限時(shí)，墻片將發(fā)生與水平方向成45°角的剪切破壞；在地震的往復(fù)作用下，即形成X型裂縫[13]。

（2） 水平裂縫。當(dāng)墻片受到垂直其高度方向的水平地震剪力作用時(shí)，會發(fā)生平面外的受彎和受剪，即產(chǎn)生水平裂縫。

（3）豎向裂縫。墻片連接處由于要承受兩個方向的地震力作用，受力復(fù)雜，易發(fā)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致沿墻高度方向的豎向裂縫產(chǎn)生[5、6]。

2.2.4 墻體外閃、倒塌

在強(qiáng)震作用下，當(dāng)墻片的砌筑砂漿強(qiáng)度較低、墻片之間無可靠連接或房屋未設(shè)圈梁和構(gòu)造柱時(shí)，由于結(jié)構(gòu)整體性不足，會發(fā)生墻體外閃、墻片局部或整體倒塌等震害情況。另外，有部分村鎮(zhèn)民居由于施工不嚴(yán)格，砌筑墻體時(shí)用材混亂，比如第一層采用實(shí)心磚臥砌第二層卻采用灰渣磚立砌，降低了墻片整體性與承載力，這種情況下更易發(fā)生墻體的外閃、倒塌[3]。

2.2.5 墻角破壞

墻角位于房屋的末端，因而受到的房屋整體約束力往往較弱，地震作用會在墻角處產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，使其出現(xiàn)應(yīng)力集中；縱橫墻的裂紋一般又在墻角處相遇，加重了其破壞程度，使其成為房屋抗震最薄弱環(huán)節(jié)之一。由于墻角受力復(fù)雜，因此其破壞形態(tài)多樣，如出現(xiàn)豎向的受壓裂縫、受剪斜裂縫，砌塊被壓碎或者發(fā)生墻角脫落[5]。

2.2.6 縱橫墻連接處破壞

村鎮(zhèn)砌體民居絕大多數(shù)為自建建筑，未經(jīng)過嚴(yán)格的抗震設(shè)計(jì)，墻片之間往往沒有可靠連接，這樣會嚴(yán)重削弱房屋的整體性能與空間剛度。另一方面，由于縱橫墻連接處受力復(fù)雜，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，而砌體房屋又缺乏必要的抗震構(gòu)造措施，因此在縱橫墻連接處極容易出現(xiàn)各種各樣的裂縫，從而導(dǎo)致墻體瞬間發(fā)生破壞，并使得房屋整體在短時(shí)間內(nèi)失去承載能力[4、7]。

2.2.7 樓屋蓋破壞

村鎮(zhèn)砌體民居多采用預(yù)制板樓屋蓋，當(dāng)預(yù)制板與墻體缺少有效的拉結(jié)措施，或者預(yù)制板支承在墻體上的長度不夠時(shí)，在地震作用下很容易發(fā)生預(yù)制板的整塊塌落[9]。

2.2.8 樓梯間破壞

樓梯間的開間與進(jìn)深一般較小，造成樓梯間的剛度比較大，因此其墻體承擔(dān)較多地震力。而樓板對樓梯間墻體的約束作用往往較弱，造成其空間穩(wěn)定性差，容易導(dǎo)致破壞[6、8]。2.2.9門窗洞口處破壞

由于村民們?nèi)鄙倩镜目拐鹪O(shè)計(jì)常識，往往按照自己的意愿或主觀使用要求在墻體上隨意開設(shè)門窗，且沒有按照規(guī)范設(shè)置門窗過梁，由于墻體截面尺寸與剛度發(fā)生突變而造成門、窗等部位出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)[7]。

2.2.10 附屬結(jié)構(gòu) （突出屋面結(jié)構(gòu)）破壞

由于房屋立面結(jié)構(gòu)改變，使頂部出現(xiàn)剛度突變，地震來時(shí)由于 “鞭端效應(yīng)”造成頂部結(jié)構(gòu)破壞。村鎮(zhèn)部分砌體民居的女兒墻、挑檐溝等非承重構(gòu)件由砌塊砌筑而成，與主體結(jié)構(gòu)沒有可靠的拉結(jié)，在地震力的作用下，這些構(gòu)件極易出現(xiàn)各種形式裂縫而導(dǎo)致破壞[4、8]。

2.2.11 房屋扭轉(zhuǎn)破壞

村民們在建造房屋時(shí)往往按照自己的想法和意愿來進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，因此許多民居在結(jié)構(gòu)體形選擇上相當(dāng)隨意。而且村鎮(zhèn)居民也不了解建筑外形對建筑的抗震能力有何影響，使得設(shè)計(jì)的房屋外形五花八門，甚是復(fù)雜。在此情況下，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的剛度分布嚴(yán)重不均衡，造成房屋的扭轉(zhuǎn)破壞[7]。

2.2.12 房屋倒塌

造成砌體民居倒塌的主要原因有兩類：一是由于在地震作用下房屋的底部剪力非常大，當(dāng)?shù)卣鸺袅Τ^了底層承重墻的抗剪承載力，引起墻體開裂甚至破碎，造成結(jié)構(gòu)的豎向承載力急劇下降導(dǎo)致房屋倒塌。二是由于農(nóng)村民居多數(shù)未經(jīng)正規(guī)抗震設(shè)計(jì)，且忽略了抗震構(gòu)造措施，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間不能很好的協(xié)調(diào)工作，嚴(yán)重削弱了建筑的整體性，導(dǎo)致房屋在地震時(shí)發(fā)生局部或整體倒塌[4]。

3 村鎮(zhèn)砌體民居的抗震現(xiàn)狀分析

砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能可從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工管理、所選材料及建筑環(huán)境等幾個方面進(jìn)行分析評定。一般來說，充分考慮結(jié)構(gòu)的整體性能、嚴(yán)格規(guī)范施工工序、選用高強(qiáng)度砌體材料、合理進(jìn)行民居宅基地選址等均能夠有效提高砌體房屋的抗震性能。下面從幾個具體方面分析村鎮(zhèn)砌體民居的抗震現(xiàn)狀。

3.1 建筑場地現(xiàn)狀

經(jīng)過多名研究者的實(shí)地調(diào)研與走訪考察，發(fā)現(xiàn)我國村鎮(zhèn)地區(qū)的建筑場地存在幾個非常嚴(yán)重的問題：

（1）場地選址不合理。經(jīng)實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，由于地理?xiàng)l件的限制與缺乏科學(xué)的選址指導(dǎo)，多數(shù)農(nóng)居建筑選址均處于抗震不利地段，甚至是危險(xiǎn)地段。尤其是在一些山區(qū)丘陵地區(qū)，因地理環(huán)境所限，宅基地選址基本上處于危險(xiǎn)地段并且未采取任何有效的抗震加固措施。如一些修建在坡地上的村鎮(zhèn)建筑，平整場地采用半挖半填方式，并用毛石干壘填方，選址時(shí)完全沒有考慮到地質(zhì)災(zāi)害與地震會對民居有何影響。在此情況下，地震一旦發(fā)生，將極易造成地基與基礎(chǔ)承載能力的失效，并導(dǎo)致房屋的整體坍塌。在農(nóng)村民居修建過程中，宅基地環(huán)境條件的好壞是決定房屋安全與否的首要因素。如果建筑選址在斷層帶上、山谷之間等抗震危險(xiǎn)地段，那么就算建筑上部結(jié)構(gòu)建造的再牢固，地震一來，也同樣無濟(jì)于事[10]。

（2）地基處理不當(dāng)。由于地理因素所限，不均勻土層、軟弱地基、新進(jìn)填土地基及凍脹性或濕陷性地基土常見于村鎮(zhèn)中，在一些山區(qū)或丘陵地區(qū)農(nóng)村這些不良地基土分布更廣；這就要求村民們對這些不良地基土進(jìn)行必要的處理以滿足地基承載力要求。但由于經(jīng)濟(jì)能力所限或工匠們?nèi)狈Ρ匾膶I(yè)常識，往往忽視對上述不良地基土的處理，造成建筑物下盤不穩(wěn)。且由于地基埋于房屋之下，出現(xiàn)問題后也很難被發(fā)現(xiàn)，一旦地震襲來，將很難采取有效的補(bǔ)救措施。村鎮(zhèn)很多新建的砌體房屋一落成立馬在墻體上出現(xiàn)貫穿裂縫，原因都是因?yàn)槲磳Φ鼗M(jìn)行必要的處理而產(chǎn)生了地基不均勻沉降并導(dǎo)致墻體開裂[10]。

（3）未進(jìn)行專門的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。村鎮(zhèn)民居基礎(chǔ)多見于毛石基礎(chǔ)、卵石基礎(chǔ)、灰土基礎(chǔ)，一些經(jīng)濟(jì)情況較好的村鎮(zhèn)一般采用墻下條形基礎(chǔ)。由于地基處理不當(dāng)，經(jīng)常會發(fā)生地基的不均勻沉降。若采用墻下條形基礎(chǔ)，由于設(shè)置了基礎(chǔ)圈梁能夠抵抗一部分的地基沉降不均。但若采用如毛石基礎(chǔ)、卵石基礎(chǔ)等幾乎沒有抵抗沉降不均能力的簡易基礎(chǔ)形式，則將會產(chǎn)生嚴(yán)重的墻體開裂甚至房屋倒塌的隱患。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

由于缺乏專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)，很多情況下光憑經(jīng)驗(yàn)主義與主觀意愿想當(dāng)然，村鎮(zhèn)砌體民居的結(jié)構(gòu)安全一般存在嚴(yán)重的震害隱患。在一些村鎮(zhèn)地區(qū)片面追求建筑的面積與美觀，過分增加房屋空間而不進(jìn)行必需的結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)。房屋面積越大，層數(shù)越多，結(jié)構(gòu)平、立面布置越不規(guī)則，必將降低砌體結(jié)構(gòu)的整體性能與抗震能力。另一方面，由于我國目前農(nóng)居結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有一套完整的管理規(guī)范，不同村鎮(zhèn)地區(qū)往往是按照當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)俗習(xí)慣與以往積累的建造經(jīng)驗(yàn)來修建房屋。缺少規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的約束，農(nóng)居結(jié)構(gòu)安全很難得到有效保證[11]。

3.3 建筑材料現(xiàn)狀

農(nóng)村砌體民居的建筑用材一般有木材、砌塊 （多見粘土磚砌塊與混凝土空心砌塊）、水泥、砂漿 （水泥砂漿、石灰砂漿及混合砂漿）及鋼材。一些農(nóng)村地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)條件所限，使用的砌筑材料強(qiáng)度達(dá)不到要求。使用不同種材料做同一構(gòu)件或搭配使用新舊材料建造房屋的現(xiàn)象在村鎮(zhèn)地區(qū)也很普遍。比如說做墻體使用 “金包銀”、 “里生外熟”等外磚內(nèi)土坯的做法，使砌塊得不到有效的咬槎砌筑，降低了墻片的整體性能。還有的方法使用新舊磚混砌墻，這些舊材料強(qiáng)度已經(jīng)顯著降低，地震來時(shí)墻體會因?yàn)榫植砍休d能力不足而造成坍塌。

4 提高村鎮(zhèn)砌體民居抗震性能的構(gòu)造措施與加固方法

針對村鎮(zhèn)砌體民居的震害特點(diǎn)，研究者總結(jié)以往的農(nóng)村房屋抗震經(jīng)驗(yàn)提出了可有效提高其抗震性能的幾類辦法。本文主要從兩個方面探討如何提高村鎮(zhèn)砌體民居的抗震性能水平。

4.1 抗震構(gòu)造措施

（1） 地基與基礎(chǔ)選擇。①不要在大量聚集淤泥和沙土的地區(qū)修建房屋，因?yàn)榈卣饋頃r(shí)將使這些土地發(fā)生液化。②房屋不應(yīng)修建在高聳山包、非巖質(zhì)的陡坡上及河岸旁，因?yàn)檫@類地區(qū)易產(chǎn)生地基滑移或地基不均勻沉降。③注意根據(jù)不同的場地條件合理的選擇基礎(chǔ)類型。④基礎(chǔ)的埋深不應(yīng)過淺。⑤處理好基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的連接問題。⑥ 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)有多道設(shè)防，增強(qiáng)安全儲備[2]。

（2） 結(jié)構(gòu)選型與布置。建筑形狀應(yīng)力求規(guī)則、對稱、均勻，平立面要避免過多的局部凹凸；結(jié)構(gòu)布置應(yīng)規(guī)則且對稱，房屋質(zhì)量與剛度的變化應(yīng)均勻，避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；樓梯不應(yīng)布置在結(jié)構(gòu)物的端部；應(yīng)優(yōu)先選用橫墻承重體系或者縱橫墻混合承重體系。

（3） 多層砌體房屋層數(shù)與建筑高度的確定。近幾年，為了適應(yīng)社會發(fā)展，我國村鎮(zhèn)砌體房屋的層數(shù)逐年攀升。根據(jù)以往震害統(tǒng)計(jì)情況表明：相同地震烈度下砌體房屋破壞程度與其層數(shù)成正比。層數(shù)越多，震害情況越嚴(yán)重。誠然，在土地有限的情況下，確實(shí)需要增加房屋的層數(shù)與高度來滿足日益加快的經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展需求。但對于強(qiáng)度低、變形差的砌體結(jié)構(gòu)而言，在地震反復(fù)動力荷載作用下，很難滿足其強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求。因此，在確定地震區(qū)砌體建筑的層數(shù)和高度時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)與安全兩方面因素。我國砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定磚砌體結(jié)構(gòu)的層數(shù)應(yīng)在7層之內(nèi)，高度應(yīng)控制在28m以下[8]。

（4） 橫墻間距的確定。作為房屋抵抗水平橫向地震作用的主要構(gòu)件，橫墻對砌體房屋的抗震性能起著決定性作用。對其間距加以限制，從而提高砌體結(jié)構(gòu)的整體性，滿足房屋的抗震性能。另外，對于橫墻的布置，也應(yīng)考慮連續(xù)、均衡與對稱[8]。

（5）圈梁與構(gòu)造柱的設(shè)置。①通過對以往震害情況調(diào)查表明，設(shè)置圈梁能大大減輕砌體房屋的破壞程度。作為樓、屋蓋的約束邊緣構(gòu)件，圈梁能對單塊樓板起到很好的約束作用，增強(qiáng)其剛度；圈梁還能使縱橫墻及樓屋蓋連為一體，從而增強(qiáng)了房屋的整體性。另外，設(shè)置圈梁能夠減少墻體的豎向長度，增強(qiáng)了房屋的穩(wěn)定性。同時(shí)，對于抵抗地基的不均勻沉降，圈梁也能起到很好的作用。②作為從唐山大地震中總結(jié)出的抗震經(jīng)驗(yàn)，我國于1978年正式將構(gòu)造柱的設(shè)置納入到了當(dāng)時(shí)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。 在2010年頒布的新抗震規(guī)范中，對構(gòu)造柱的設(shè)置又做了如下變動：一是樓梯間除在墻的四角設(shè)置構(gòu)造柱外，還應(yīng)在休息板與梯段上下支承處的墻體內(nèi)設(shè)置構(gòu)造柱。二是與樓梯間所對應(yīng)的內(nèi)橫墻在與外縱墻的連接處應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱。③ 內(nèi)縱墻與山墻的連接處應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱。新抗規(guī)也對房屋某些地震敏感部位的構(gòu)造柱間距做了加密規(guī)定。鋼筋混凝土構(gòu)造柱加強(qiáng)了縱橫墻的連接，增加了砌體房屋的整體性；同時(shí)構(gòu)造柱也能對房屋抵抗豎向地震力起到很好的作用。圈梁與構(gòu)造柱相連，在砌體墻周圍形成一榀榀小框架，增強(qiáng)了對砌體墻的約束作用。在墻片達(dá)到其受力極限而開裂后，構(gòu)造柱與圈梁的約束作用能使其 “裂而不倒”，增大了砌體墻塑性變形的能力，對實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物 “大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)發(fā)揮了重要作用。

（6）發(fā)展約束配筋砌體。砌體結(jié)構(gòu)過低的抗拉和抗剪強(qiáng)度一直是阻礙其發(fā)展應(yīng)用的一大軟肋。給砌體結(jié)構(gòu)設(shè)置圈梁與構(gòu)造柱的確能顯著提高其抗震性能，但這些約束構(gòu)件只能增強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)的整體性與抗倒塌能力，并不能顯著提高砌體的抗拉與抗剪強(qiáng)度。在此情況下，砌體內(nèi)加筋，發(fā)展約束配筋砌體則能克服砌體結(jié)構(gòu)這一致命弱點(diǎn)。砌體墻配筋必將改變墻體的承載能力。圈梁與構(gòu)造柱對于砌體墻的貢獻(xiàn)在于其開裂后能阻礙裂紋的發(fā)展并防止砌體墻垮塌；而墻體內(nèi)配筋則能推遲其裂紋出現(xiàn)的時(shí)間，并有效阻止裂紋延伸，避免墻體產(chǎn)生貫通裂縫。砌體內(nèi)的拉結(jié)筋能耗散更多的地震能，從而增強(qiáng)了砌體結(jié)構(gòu)的延展性。這對于砌體結(jié)構(gòu)抗震是至關(guān)重要的[8]。

研究者們應(yīng)總結(jié)出有效的抗震構(gòu)造措施，并將其制定成國家規(guī)范的形式來強(qiáng)制村鎮(zhèn)民居實(shí)行，以保證全國的農(nóng)村房屋都得以受到抗震構(gòu)造措施的約束。從而完成對整個國家村鎮(zhèn)民居的抗震改造；這是我國村鎮(zhèn)民居抗震發(fā)展的必然趨勢。

4.2 抗震加固方法

4.2.1 常規(guī) （傳統(tǒng)）加固方法

（1）建筑層數(shù)與高度超限時(shí)：當(dāng)現(xiàn)有的多層砌體結(jié)構(gòu)層數(shù)超過規(guī)定限制時(shí)，應(yīng)考慮降層減高或改變用途。如果層數(shù)或用途無法改變，必須采取有效措施增強(qiáng)砌體墻片的約束力，使其承載能力高于一般砌體結(jié)構(gòu)。

（2）抗震承載能力不滿足要求時(shí)：① 拆除并重新砌筑強(qiáng)度過低的原墻體。重啟墻體選用的材料應(yīng)與原墻體相同，并且要注意新墻片與其周圍構(gòu)件的有效連接。② 設(shè)置夾板墻。夾板墻可選用單面層或雙面層加固，按選用材料可分為鋼筋混凝土夾板墻與鋼筋網(wǎng)砂漿夾板墻。所設(shè)的夾板墻與樓板、原墻及被加固墻體應(yīng)有可靠連接[13]。③ 包角或鑲邊加固。 在墻角、磚柱或門洞邊用混凝土進(jìn)行包角或鑲邊；墻垛、磚柱還可以外包現(xiàn)澆的鋼筋混凝土進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。④外加構(gòu)造柱。 在縱橫墻連接處增設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱進(jìn)行加固。新加的構(gòu)造柱應(yīng)與結(jié)構(gòu)原有的圈梁、撐桿或拉桿有可靠連接。⑤噴射修補(bǔ)或壓力灌漿。當(dāng)墻體產(chǎn)生裂縫而影響其強(qiáng)度時(shí)，可采用壓力灌漿法進(jìn)行墻片修補(bǔ)[12、13]。

（3）房屋整體性不能滿足抗震要求時(shí)：①門窗洞口過多、過大時(shí)，會嚴(yán)重削弱房屋的整體性與抗震性能，此時(shí)應(yīng)封堵一些不必要開設(shè)的門洞。②墻體在平面內(nèi)不閉合時(shí)，可增補(bǔ)墻段使其閉合，或在墻段開口處增設(shè)構(gòu)造柱形成閉合。③縱橫墻連接較差時(shí)，可采用錨桿、拉桿或加構(gòu)造柱及圈梁等方法進(jìn)行連接處的加固補(bǔ)強(qiáng)。④梁、板構(gòu)件支承長度不滿足規(guī)范要求時(shí)，可采取增設(shè)托梁的措施；對于不設(shè)下弦的人字形屋架應(yīng)增設(shè)下弦拉桿。⑤構(gòu)造柱與圈梁的設(shè)置不符合鑒定要求時(shí)，可增設(shè)外加柱及抗震圈梁。當(dāng)墻體采用了夾板墻加固，且在縱橫墻連接處增設(shè)了拉結(jié)筋加強(qiáng)帶時(shí)，可不另設(shè)外加柱?？拐鹑α阂瞬捎矛F(xiàn)澆鋼筋混凝土，當(dāng)墻體采用夾板墻加固，且在墻體上下兩端增設(shè)了拉結(jié)筋加強(qiáng)帶時(shí)，可不必增設(shè)抗震圈梁。⑥ 預(yù)制樓、屋蓋不滿足抗震要求時(shí)，可在其支承處外包一圈鋼筋混凝土現(xiàn)澆層，或者在支承處增設(shè)托梁來補(bǔ)強(qiáng)加固預(yù)制樓、屋蓋。⑦當(dāng)懸挑構(gòu)件的錨固長度不滿足規(guī)范要求時(shí)，應(yīng)采取減小其外伸長度或增設(shè)鋼拉桿等補(bǔ)強(qiáng)措施[12]。

（4）民居中存在易倒塌部位時(shí)：① 窗間墻的寬度過小而導(dǎo)致不能滿足抗震能力要求時(shí)，可在窗洞處增設(shè)鋼筋混凝土窗框，或采用夾板墻等措施對其進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。② 當(dāng)支承有大梁等構(gòu)件的墻段不滿足抗震要求時(shí)，可增設(shè)外加柱 （多為鋼筋混凝土柱）或設(shè)置夾板墻。③當(dāng)支承有懸挑構(gòu)件的墻段不滿足抗震要求時(shí)，應(yīng)在懸挑構(gòu)件的端部增設(shè)外加柱 （多為鋼筋混凝土柱）進(jìn)行加固。④當(dāng)突出屋面的結(jié)構(gòu)物如樓梯間、水箱間等不滿足抗震鑒定要求時(shí)，可用外加柱或設(shè)夾板墻對其加固，且應(yīng)保證附屬結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接。⑤當(dāng)突出屋面的附屬結(jié)構(gòu)如煙囪、門臉、無拉結(jié)女兒墻等立面尺寸超過規(guī)定高度時(shí)，應(yīng)拆除或降低其高度，或者采用外包型鋼法對其加固[14]。

4.2.2 隔震加固方法

傳統(tǒng) （常規(guī)）的加固措施只是對已有建筑 “哪痛醫(yī)哪”，這類方法往往指標(biāo)不治本，結(jié)構(gòu)物的整體抗震性能增幅不大，達(dá)不到從根本上降低地震影響的目的。因此，有必要發(fā)展新的抗震加固方法，隔震技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。采用隔震加固的方法對建筑物進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，能夠減少上部結(jié)構(gòu)的地震輸入能量，降低地震對上部結(jié)構(gòu)物的破壞程度。與傳統(tǒng)的抗震加固方法比較而言，其加固思想從原來的單純提高結(jié)構(gòu)物剛度以抵抗地震力 （硬扛法）轉(zhuǎn)變?yōu)閷Φ卣鹆M(jìn)行 “疏導(dǎo)”。結(jié)構(gòu)的整體剛度越大，輸入到結(jié)構(gòu)上的地震力就越多，因此對于硬扛法的抗震效果而言可以說是 “傷敵一千，自損八百”。而隔震加固方法將原來由結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生塑性變形以吸收地震能量，轉(zhuǎn)變?yōu)橛筛粽饘訉Φ卣鹆M(jìn)行吸收或疏導(dǎo)，大幅減少了地震對上部結(jié)構(gòu)的破壞，達(dá)到了 “以柔克剛”的效果。而且隔震加固技術(shù)一般只在隔震層進(jìn)行施工，不影響上部結(jié)構(gòu)的正常使用，是一種 “性價(jià)比”較高的抗震加固技術(shù)[15]。上世紀(jì)60年代末，國家工程力學(xué)研究所李立教授提出了隔震耗能的觀點(diǎn)并提倡廣泛開展隔震加固方法的應(yīng)用研究，且與80年代采用沙礫隔震法在北京中關(guān)村的國家強(qiáng)震觀測中心成功修建了一座四層砌體結(jié)構(gòu)建筑，這是我國最早應(yīng)用隔震技術(shù)的實(shí)際工程[2]。目前廣州大學(xué)的工程防震研究中心進(jìn)行的纖維橡膠支座的研究已成功應(yīng)用于映秀鎮(zhèn)的災(zāi)后重建工程。

隔震加固技術(shù)分為基礎(chǔ)隔震與層間隔震，基礎(chǔ)隔震是把隔震層設(shè)置在基礎(chǔ)頂面與上部結(jié)構(gòu)底部之間，上部結(jié)構(gòu)在地震力作用下只會作整體的水平平動。層間隔震是在原結(jié)構(gòu)某些層間安裝隔震支座，地震來時(shí)隔震支座吸收并耗散掉地震能，從而減小隔震層之上結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)[16]。近年來，我國在村鎮(zhèn)砌體民居的隔震加固技術(shù)方面也取得了長足進(jìn)步。尤其是在汶川大地震之后，吸取抗震經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，房屋隔震技術(shù)在災(zāi)區(qū)村鎮(zhèn)重建中得到大范圍推廣。劉開康[17]在對比分析現(xiàn)有隔震加固技術(shù)后提出應(yīng)用摩擦滑移隔震技術(shù)對村鎮(zhèn)的農(nóng)房結(jié)構(gòu)進(jìn)行減震加固。北京工業(yè)大學(xué)的曹萬林[18]等針對村鎮(zhèn)砌體民居的建造特點(diǎn)提出了一種新型基礎(chǔ)滑移隔震構(gòu)造技術(shù)且已獲得了國家發(fā)明專利。此專利設(shè)置了 “石墨－玻璃絲布板 －石墨”復(fù)合而成的滑移隔震層，并在滑移層上下基礎(chǔ)梁軸線上根據(jù)需要設(shè)置限位裝置 （即設(shè)置若干豎向限位圓孔，可抵御不同水平地震方向的作用）。此裝置取得了很好的實(shí)驗(yàn)效果，并正進(jìn)一步考慮投入到村鎮(zhèn)砌體民居的隔震加固改造中去。

5 結(jié)論與展望

我國是一個地震不斷且大震多發(fā)的國家，村鎮(zhèn)民居布局較分散，地震所造成的損失雖不如城市重，但我國村鎮(zhèn)區(qū)域廣，農(nóng)居人口多，村民們又缺乏抗震意識與專業(yè)的抗震技術(shù)指導(dǎo)，村鎮(zhèn)房屋的抗震底子也因?yàn)橄忍觳蛔愣鄬Ρ∪酰椅覈l(fā)生的幾次強(qiáng)震都覆蓋了村鎮(zhèn)范圍，因此農(nóng)村房屋的抗震問題絕不容忽視。

作為我國農(nóng)居最主要的建筑結(jié)構(gòu)形式之一，加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)抗震性能的研究對于我國農(nóng)村抗震形勢而言有著戰(zhàn)略性的意義。由于我國村鎮(zhèn)范圍廣，農(nóng)村人口多，要在短時(shí)間內(nèi)大面積的提升我國村鎮(zhèn)砌體民居的抗震性能難度太大，這就要求政府相關(guān)部門采取相應(yīng)政策與措施，層層遞進(jìn)，逐步實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)居的抗震規(guī)劃。

對于今后的砌體農(nóng)居抗震研究工作，本文認(rèn)為側(cè)重點(diǎn)應(yīng)在以下幾個方面：① 砌體農(nóng)居的地震反應(yīng)模擬，研究其地震破壞模式及倒塌模式。②制定出完備的村鎮(zhèn)民居抗震設(shè)計(jì)規(guī)范來指導(dǎo)與約束農(nóng)居的建造。③不要忽視房屋的抗震概念設(shè)計(jì)，應(yīng)增加農(nóng)居的規(guī)則性判斷指標(biāo)。④高度重視砌體農(nóng)居抗震圈梁與構(gòu)造柱的設(shè)置，有太多的震害經(jīng)驗(yàn)表明圈梁與構(gòu)造柱能大大提高砌體結(jié)構(gòu)房屋的整體抗震能力。⑤ 由于農(nóng)居所受地震力的大小與其質(zhì)量成正比，因此開發(fā)輕質(zhì)高強(qiáng)的砌筑材料對降低砌體結(jié)構(gòu)震害損失有著重要的意義。⑥ 加強(qiáng)村鎮(zhèn)自建住宅的監(jiān)督管理與技術(shù)指導(dǎo)；政府相關(guān)部門應(yīng)在村鎮(zhèn)地區(qū)大范圍普及抗震知識，提高村民們自主抗震的意識[19]。⑦ 抗震工作者應(yīng)根據(jù)村鎮(zhèn)民居特點(diǎn)研究出操作簡便且切實(shí)可行的抗震構(gòu)造措施與加固方法。

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Research progress on seismic damage analysis and seismic strengthening of rural masonry housing in China

YANG Shi-sheng1,2，SHEN Zhi-min1，XIE Kai-zhong1，HE Sheng1

(1.College of Civil and Architectural Engineering,Guangxi University,Nanning 530004,China; 2.Seismological Bureau of Guangxi autonomous Region,Nanning 530022,China)

Most destructiv e earthquakes occurred in rural areas with weak seismic resistance infrastructures.This paper takes the most common form of masonry structures as an example, through the analysis of its construction characteristics,seismic damage characteristics and seismic situation,it points out the main reason for poor performance of rural masonry housing in seismic resistance.With the support from relevant study literature in Chinese masonry structures,a few proposals on structuring measures and reinforcing methods for strengthening rural masonry housing seismic resistance are put forward.This paper ends in prospects of subsequent studies on seismic resistance of rural masonry housing in the future.

Rural housing;Masonry structure;Seismic damage analysis;Seismic resistance and reinforcement

P315.925

A

1001-8662（2012）03-0001-10

2012-04-10

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 (桂科攻0990027-12)

楊仕升，男，1960年生，教授級高級工程師.主要從事地震監(jiān)測和建筑結(jié)構(gòu)抗震研究。

申志敏，男，1987年生，碩士研究生.主要從事防災(zāi)減災(zāi)工程與防護(hù)工程研究. E-mail:yangss01@163.com