《四川省農(nóng)村居住建筑抗震技術(shù)規(guī)程》解析

肖承波，吳 體，高永昭，陳雪蓮，李德超

(四川省建筑科學(xué)研究院， 四川成都 610081)

《四川省農(nóng)村居住建筑抗震技術(shù)規(guī)程》解析

肖承波，吳 體，高永昭，陳雪蓮，李德超

(四川省建筑科學(xué)研究院， 四川成都 610081)

歷次大地震震害經(jīng)驗(yàn)表明，農(nóng)居房屋的震害及其帶來的人員傷亡和財產(chǎn)損失最為慘重，抗震設(shè)防區(qū)的農(nóng)村居住建筑必須進(jìn)行抗震設(shè)防，已成為政府強(qiáng)制性要求。文章結(jié)合四川省典型的農(nóng)居房屋震害及其分析，介紹了《四川省農(nóng)村居住建筑抗震技術(shù)規(guī)程》制定的基本思路和要求，以期牢固樹立農(nóng)居房屋的抗震防災(zāi)意識，掌握農(nóng)居房屋抗震設(shè)計概念和基本要求，達(dá)到加強(qiáng)和提高農(nóng)居房屋抗震能力。

農(nóng)居房屋； 抗震； 規(guī)程

四川在經(jīng)歷了汶川特大地震后，又遭遇了玉樹地震、蘆山地震等多次地震的襲擊，在歷次地震中農(nóng)村居住建筑震害最為慘重。據(jù)有關(guān)震害調(diào)查資料表明，2008年的汶川特大地震中，僅成都、德陽、綿陽、廣元、雅安、阿壩六個重災(zāi)區(qū)的農(nóng)村房屋倒塌就占城鎮(zhèn)倒塌房屋的81.33%。2013年的蘆山大地震中，整個雅安災(zāi)區(qū)遭嚴(yán)重破壞、倒塌或損毀的農(nóng)房達(dá)15.58萬戶。其中龍門鄉(xiāng)、清仁鄉(xiāng)、寶盛鄉(xiāng)、雙石鎮(zhèn)、太平鎮(zhèn)農(nóng)房幾乎全部毀損，寶興縣靈關(guān)鎮(zhèn)羅家村的177戶農(nóng)房中，只有1戶農(nóng)房可以使用，其余均為嚴(yán)重破壞，不具有修復(fù)加固價值。農(nóng)房毀損十分嚴(yán)重的主要原因在于：長期以來農(nóng)村建房缺乏抗震意識，缺乏房屋抗震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，缺乏抗震技術(shù)培訓(xùn)和有效的監(jiān)管機(jī)制等等。

早在2006年，四川省住房城鄉(xiāng)建設(shè)廳頒布了由四川省建筑科學(xué)研究院編制的了《四川省農(nóng)村居住建筑抗震設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則》，這是在全國較早制定的一本指導(dǎo)農(nóng)居房屋抗震設(shè)計的專項技術(shù)導(dǎo)則。汶川特大地震后，結(jié)合農(nóng)居房屋的震害調(diào)查分析，又及時對該技術(shù)導(dǎo)則進(jìn)行了修訂和頒發(fā)。農(nóng)居房屋的震害用慘重的代價再次告誡我們，抗震設(shè)防區(qū)的農(nóng)居房屋必須進(jìn)行抗震設(shè)防。為此，四川省人大、政府相繼制定了相關(guān)的法律、法規(guī)文件，要求加強(qiáng)對農(nóng)村自建的低層居住建筑抗震設(shè)防的管理，完善其抗震設(shè)防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對其建設(shè)、規(guī)劃、設(shè)計、施工人員的培訓(xùn)。四川省建筑科學(xué)研究院在既有的工作成果和新的震害調(diào)研基礎(chǔ)上，同有關(guān)單位共同編制了《四川省農(nóng)村居住建筑抗震技術(shù)規(guī)程》(DBJ 51/016-2013)[1](以下簡稱規(guī)程)，并由四川省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳批準(zhǔn)為地方強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。

1 規(guī)程的意義、適用范圍及基本原則

1.1 規(guī)程的意義和適用范圍

四川省是多地震省份之一，地震活動居全國第五。龍門山斷裂帶、鮮水河斷裂帶與安寧河斷裂帶所形成的“Y”字形區(qū)域一直被國家確定為地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)。全省181個縣(市、區(qū))中有168個位于地震烈度6度及其以上的抗震設(shè)防區(qū)，占93%。如前所述，長期以來，農(nóng)居房屋缺乏抗震意識，缺乏房屋抗震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，缺乏抗震技術(shù)培訓(xùn)和有效的監(jiān)管機(jī)制等等，導(dǎo)致量大面廣的農(nóng)居房屋不具抵御地震襲擊的能力。規(guī)程的目的則是：針對四川農(nóng)村自建的低層居住建筑的實(shí)際情況，為使農(nóng)村居住建筑經(jīng)抗震設(shè)防后，減輕農(nóng)村居住建筑的地震破壞，避免或最大限度地減少人員傷亡和減少經(jīng)濟(jì)損失，提供適用的技術(shù)支撐。為此，規(guī)程強(qiáng)制性條文規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為6 度及以上地區(qū)的農(nóng)村居住建筑必須采取抗震措施。由此可見，規(guī)程的意義在于：針對四川廣闊的抗震設(shè)防區(qū)的農(nóng)居房屋，提供了強(qiáng)制性的抗震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支撐。

根據(jù)原建設(shè)部《關(guān)于加強(qiáng)村鎮(zhèn)建設(shè)工程質(zhì)量安全管理的若干意見》規(guī)定，農(nóng)村自建三層及其以上、建筑面積超過300 m2以上的居住建筑，均應(yīng)嚴(yán)格按照國家有關(guān)法律、法規(guī)和工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施監(jiān)督管理。因此，規(guī)程則是針對抗震設(shè)防烈度為6 度、7 度、8 度和9 度區(qū)的村民自建兩層(含兩層)以下，且單體建筑面積不超過300 m2的居住建筑抗震設(shè)計、施工與驗(yàn)收的抗震技術(shù)規(guī)定。

1.2 農(nóng)村居住建筑的抗震設(shè)防目標(biāo)

建筑的抗震設(shè)防目標(biāo)是指建筑遭遇不同水準(zhǔn)的地震影響時，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件、使用功能損壞程度及人身安全控制的總要求。規(guī)程對農(nóng)居房屋的抗震設(shè)防目標(biāo)表述為：當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時，主體結(jié)構(gòu)不受損壞或不修理可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時，主體結(jié)構(gòu)可能發(fā)生損壞，經(jīng)一般性修理仍可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震影響時，主體結(jié)構(gòu)不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。農(nóng)居房屋雖然體量小、造價低，但卻是村民生活時間最長、最頻繁和財產(chǎn)積聚的場所，因此，其抗震設(shè)防目標(biāo)應(yīng)與現(xiàn)行國標(biāo)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》[2](以下簡稱規(guī)范)確定的“小震不壞、中震可修、大震不倒”三水準(zhǔn)基本抗震設(shè)防目標(biāo)保持一致?？紤]到農(nóng)村建房的經(jīng)濟(jì)條件和房屋建造等實(shí)際情況的差異，對于遭遇“設(shè)防地震”和“罕遇地震”的損壞，以及震后修理估計的表述，較現(xiàn)行的規(guī)范[2]表述稍重些，即便如此，也是在“三水準(zhǔn)”設(shè)防目標(biāo)的控制范圍內(nèi)，體現(xiàn)“以人為本”的基本安全原則。

1.3 選擇有利的建設(shè)場地是抗震安全的首要環(huán)節(jié)

歷次地震震害表明，地震及次生災(zāi)害造成建筑的破壞，除地震動直接引起結(jié)構(gòu)破壞外，另一重要的原因則是場地條件，在具有不同工程地質(zhì)條件的場地上，建筑物的災(zāi)害程度是明顯不同的。汶川地震中地震地質(zhì)災(zāi)害尤為嚴(yán)重，青川縣紅光鄉(xiāng)東河口村發(fā)生大滑坡，滑坡縱向長度約3 000 m，橫向?qū)挾茸铋L約600 m，高40～80 m?；略斐?20多戶700多人受災(zāi)，其中死亡14人，310人失蹤。汶川地震在地表破裂帶經(jīng)過之處，所有的山脊水系和人類建筑均被錯斷毀壞，并形成大量的滑坡、山崩、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，與之相對應(yīng)的地表均是震災(zāi)最嚴(yán)重的地方。

無可非議，勘明建筑場地的地震危險性，避開在危險地段建造房屋，以及合理地選擇有利建筑場地及地基，是避免或減輕地震或次生災(zāi)害對建筑物破壞的首要環(huán)節(jié)。該規(guī)程對農(nóng)房建設(shè)選址提出要求，應(yīng)盡量選擇建筑抗震有利地段(穩(wěn)定基石，堅硬土，開闊、平坦、密實(shí)、均勻的中硬土等)；避開危險地段(地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流部位)；對不利地段(軟弱土，液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，非巖質(zhì)的陡坡，河岸和山坡的邊緣，平面分布上巖土性質(zhì)狀態(tài)明顯不均勻的土層：如古河道、疏松的斷層破碎帶、暗埋的塘浜溝谷和半填半挖地基等)應(yīng)先查明場地狀況，有針對性地采取處理措施后方可建設(shè)。

1.4 立足農(nóng)村居住建筑實(shí)際，以抗震概念設(shè)計和加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施為主，減少抗震計算

考慮到農(nóng)村一般技術(shù)人員或工匠的技術(shù)水平的現(xiàn)實(shí)情況，規(guī)程盡可能避免和減少繁瑣的抗震計算，多從抗震概念設(shè)計和加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施的途徑，保證房屋的抗震安全。規(guī)程針對四川農(nóng)村典型且量大面廣的農(nóng)居房屋的結(jié)構(gòu)類型、平立面布置，提出了不同抗震設(shè)防區(qū)合適的房屋高度、層高、抗震橫墻間距、墻體厚度及局部尺寸、建筑材料強(qiáng)度等級等，并通過抗震驗(yàn)算后確定為規(guī)程相關(guān)規(guī)定。因此，除規(guī)程有明確規(guī)定外，一般情況下可不再進(jìn)行抗震計算。如規(guī)程規(guī)定6度設(shè)防的預(yù)制或現(xiàn)澆混凝土樓蓋磚砌體房屋的抗震橫墻最大間距為7.2 m，這是根據(jù)四川農(nóng)居房屋的開間距多為3.3 m、3.6 m的實(shí)際情況提出的，單從樓蓋剛度傳遞地震作用力來考慮橫墻間距，則對實(shí)際中的農(nóng)居房屋沒有實(shí)際意義。就構(gòu)造柱、圈梁的設(shè)置而言，規(guī)程較規(guī)范要嚴(yán)，即使在6度區(qū)也要求在外墻轉(zhuǎn)角、房屋四大角、樓梯間四角處設(shè)置構(gòu)造柱，在房屋檐口處設(shè)置圈梁。這些規(guī)定均從四川農(nóng)居房屋的實(shí)際出發(fā)，以建筑抗震概念和抗震構(gòu)造為主，達(dá)到抗震設(shè)防的基本安全目標(biāo)。

2 規(guī)程的基本規(guī)定

2.1 地基基礎(chǔ)

針對四川量大面廣的農(nóng)居房屋多以墻體承重和木構(gòu)架承重的實(shí)際狀況，要求宜采用淺埋的無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)，包括磚砌體基礎(chǔ)、混凝土小砌塊砌體基礎(chǔ)、毛石基礎(chǔ)、灰土和三合土基礎(chǔ)等，不應(yīng)采用蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚基礎(chǔ)。規(guī)程規(guī)定：磚基礎(chǔ)磚的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于MU10，砌筑砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M5 的水泥砂漿；混凝土小型空心砌塊基礎(chǔ)的塊材強(qiáng)度等級不低于MU10，并用強(qiáng)度等級C20的混凝土將砌塊的孔洞灌實(shí)，砌筑砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于Mb5的水泥砂漿?；彝粱A(chǔ)和三合土基礎(chǔ)的抗水及抗凍性能較差，只適用于土質(zhì)較好、地下水較低的地區(qū)。毛石基礎(chǔ)應(yīng)做成剛性基礎(chǔ)，因此，規(guī)程通過限制基礎(chǔ)臺階的寬高比來必須保證基礎(chǔ)內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過相應(yīng)的材料強(qiáng)度設(shè)計值，同時規(guī)定砌筑砂漿應(yīng)采用強(qiáng)度等級不低于M5 的水泥砂漿。對于農(nóng)居房屋，一般情況下可不要求設(shè)置地圈梁。但當(dāng)房屋依坡而建出現(xiàn)半挖半填土和地基可能出現(xiàn)不均勻沉降等情況時，宜設(shè)置基礎(chǔ)圈梁。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)體系

規(guī)程針對四川農(nóng)村較為普遍采用的磚砌體結(jié)構(gòu)、混凝土小型空心砌塊砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、生土墻結(jié)構(gòu)和毛石墻結(jié)構(gòu)等房屋結(jié)構(gòu)體系，提出了具體的抗震措施。對房屋結(jié)構(gòu)體系的規(guī)定為：7 度及以上時，不應(yīng)采用生土墻承重的結(jié)構(gòu)體系；8 度及以上時，不應(yīng)采用毛石墻承重的結(jié)構(gòu)體系；嚴(yán)禁采用空斗磚墻承重的結(jié)構(gòu)體系?？斩穳w的磚塊之間砂漿粘結(jié)面不到實(shí)心磚墻的一半，加之空斗墻體縱橫墻、內(nèi)外墻交接薄弱，其房屋的抗震性能極差，震害均較其他承重結(jié)構(gòu)房屋的震害要重得多，因此，在抗震設(shè)防區(qū)應(yīng)禁止采用。

農(nóng)居房屋中采用不同材料構(gòu)件混合承重的房屋較為普遍。如有的穿斗木結(jié)構(gòu)房屋的兩端省去端排架，而采用磚砌體或混凝土小型空心砌塊砌體作為承重山墻；有的采用木柱與磚柱混合、木構(gòu)架與磚砌體混合的承重結(jié)構(gòu)；有的采用磚、小砌塊、土坯磚和夯土墻混合墻體等。震害調(diào)研表明，這些房屋的震害表現(xiàn)多為端開間倒塌、不同材料連接部位嚴(yán)重開裂、錯位、局部塌落(圖1、圖2)。因此，規(guī)程強(qiáng)調(diào)了建筑結(jié)構(gòu)體系不應(yīng)混雜，承重結(jié)構(gòu)應(yīng)采用相同材料構(gòu)件；結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有簡明、合理的受力和傳遞地震作用的途徑；應(yīng)具備必要的抗震承載能力、良好的變形能力和消耗地震能量的能力；應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力；對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力或者考慮多道抗震防線。

圖1 磚木混雜結(jié)構(gòu)房屋的震害

圖2 小砌塊木混雜結(jié)構(gòu)房屋的震害

2.3 砌體墻承重房屋的墻體抗震要求

2.3.1 墻體厚度、材料強(qiáng)度等級要求

歷次調(diào)研發(fā)現(xiàn)，磚和小砌塊砌體的農(nóng)居房屋中多為橫墻承重結(jié)構(gòu)，單層房屋多采用120 mm厚的磚墻，或采用120 mm厚、140 mm厚的混凝土小型空心砌塊墻體；兩層的磚砌體房屋的承重墻多采用組砌的180 mm厚磚墻，縱墻和內(nèi)隔墻因不承受結(jié)構(gòu)豎向荷載而多采用120 mm厚磚墻；兩層的小砌塊房屋多為140 mm厚的墻體。由于120 mm厚磚墻、140 mm厚小砌塊墻體自身穩(wěn)定性較差，組砌的180mm厚磚墻中立磚與臥磚的粘結(jié)難以保證等原因，導(dǎo)致這些薄墻在地震作用下出現(xiàn)大量倒塌的震害(圖3～圖6)。

圖3 組合180 mm厚磚墻砌筑及破壞

圖4 120 mm厚磚墻砌筑及破壞

圖5 小砌塊房屋破壞

圖6 120 mm厚小砌塊

綜合農(nóng)居房屋震害及房屋體量小的特點(diǎn)，規(guī)程不但規(guī)定了墻體的厚度，而且采用區(qū)分不同抗震設(shè)防烈度對砌體塊材的強(qiáng)度等級、砌筑砂漿強(qiáng)度等級提出不同的要求(表1)，從而更為科學(xué)合理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用。

2.3.2 墻體的開洞與墻肢寬度的抗震要求

震害經(jīng)驗(yàn)表明，控制墻體上的開洞率、寬度和均勻布置，是避免因局部墻體的失效導(dǎo)致房屋倒塌的有效措施。房屋設(shè)置過大的門窗或門帶窗，以及房屋底層一側(cè)的縱墻上開大門洞，甚至完全取消縱墻，以用作營業(yè)的小商店的作法，忽視縱墻在地震中是抗御縱向地震作用的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其結(jié)果是導(dǎo)致房屋相當(dāng)慘重的震害(圖7、圖8)。規(guī)程結(jié)合地震震害經(jīng)驗(yàn)以及建筑抗震科研試驗(yàn)成果，規(guī)定橫墻承重的房屋的橫墻上門窗洞口所占的水平橫截面面積不應(yīng)大于總截面面積的25%；縱墻上門窗洞口所占的水平橫截面面積不應(yīng)大于總截面面積的50%。橫墻和內(nèi)縱墻上的門窗洞口寬度不宜大于1.5 m；外縱墻上的洞口寬度不宜大于1.8 m 或開間尺寸的一半中的較小值。當(dāng)開門窗洞口過大而削弱墻體截面時，應(yīng)對墻體采取加強(qiáng)措施。

表1 四川農(nóng)居房屋砌體材料強(qiáng)度等級和厚度的抗震要求

注：石砌體房屋的材料強(qiáng)度等級抗震要求詳見該規(guī)程相關(guān)要求。

圖7 寬度過窄窗間墻房屋的震害

圖8 寬度過窄門窗間墻房屋的震害

2.3.3 第二層外縱墻外延的砌體房屋抗震加強(qiáng)措施

四川磚和小砌塊砌體的農(nóng)居房屋，以第二層外縱墻外延的建筑形式較為典型和普遍，特別是在村莊、集鎮(zhèn)的沿路、沿街的農(nóng)居房屋。這種形式的農(nóng)居房屋方便了農(nóng)民的生活、經(jīng)營、生產(chǎn)的習(xí)慣，較受農(nóng)民的歡迎。但由于第二層外縱墻外延，使底層外縱墻與第二層外縱墻上下不連續(xù)，以及底層縱向兩側(cè)墻體的布置差異較大，導(dǎo)致地震作用傳力途徑不合理，縱向抗側(cè)向能力薄弱(圖9、圖10)。規(guī)程采用了四川省建筑科學(xué)研究院對這類典型農(nóng)居房屋的研究成果，針對這類結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)采取了加強(qiáng)措施，規(guī)定磚砌體房屋第二層外延縱墻與底層縱墻的軸線外延尺寸為：6 度時不應(yīng)大于1.2 m(小砌塊結(jié)構(gòu)不應(yīng)大于1.0 m)，7 度時不應(yīng)大于1.0 m(小砌塊結(jié)構(gòu)不應(yīng)大于0.8 m)，8 度時不應(yīng)大于0.6 m(小砌塊結(jié)構(gòu)不應(yīng)大于0.5m)，9 度時不應(yīng)外延。并且，在砌體塊材和砌筑砂漿的強(qiáng)度等級，樓蓋、屋蓋、懸挑梁板及鎖口梁的材料強(qiáng)度等級和構(gòu)造措施，抗震橫墻間距，外延縱墻一側(cè)底層外縱墻肢寬度，圈梁和構(gòu)造柱設(shè)置等均規(guī)定了相應(yīng)的加強(qiáng)措施。

圖9 外縱墻外延的農(nóng)居房屋

圖10 外縱墻外延房屋的震害

2.3.4 加強(qiáng)圈梁、構(gòu)造柱等抗震構(gòu)造，是提高房屋抗震能力行之有效的措施

汶川、蘆山地震再一次證明，設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱對于提高砌體結(jié)構(gòu)房屋的整體性和抗震能力是行之有效的抗震措施。房屋墻體的四大角、樓梯間是房屋抗震的薄弱環(huán)節(jié)，震害最為常見(圖11)，樓梯間又是人員疏散極為重要的安全通道。因此，規(guī)程規(guī)定房屋檐口處應(yīng)設(shè)置圈梁，房屋的四大角和樓梯間的四角應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱，作為圈梁和構(gòu)造柱的基本設(shè)置要求，并隨房屋抗震設(shè)防烈度、房屋層數(shù)、墻體平面布置的不同而規(guī)定不同的設(shè)置要求。如對于磚砌體房屋，規(guī)程規(guī)定6 度、7 度時，在屋蓋檐口處的墻頂應(yīng)設(shè)置圈梁；8 度、9 度時，在屋蓋檐口及樓蓋處的墻頂均應(yīng)設(shè)置圈梁。磚砌體房屋構(gòu)造柱的設(shè)置如表2。

圖11 未設(shè)構(gòu)造柱房屋的震害

針對農(nóng)房震害特點(diǎn)，規(guī)程還要求樓梯間不宜設(shè)在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處，且不應(yīng)采用板式單邊懸挑樓梯的錯誤做法(圖12)。8度時宜優(yōu)先采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓屋蓋，9度時應(yīng)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓屋蓋等規(guī)定。

表2 磚砌體房屋構(gòu)造柱設(shè)置部位要求

注：1.大房間指房間的開間為4.2m及其以上，較大洞口指洞口寬度在2.1m及其以上。

2.外墻轉(zhuǎn)角指房屋平面為L形、T形等翼緣較大時，其平面折轉(zhuǎn)處的外墻轉(zhuǎn)角。

3.小砌塊砌體房屋構(gòu)造柱設(shè)置部位要求詳見該規(guī)程相關(guān)要求。

圖12 板式單邊懸挑樓梯

2.4 木結(jié)構(gòu)房屋

2.4.1 木結(jié)構(gòu)房屋抗震基本要求

四川木結(jié)構(gòu)農(nóng)居房屋較為典型的是穿斗木構(gòu)架房屋和具有藏區(qū)特色的崩科房，尚有少量的木柱木屋架、木柱木梁房屋。規(guī)程針對四川木結(jié)構(gòu)農(nóng)房的特點(diǎn)，提出了相適應(yīng)的木結(jié)構(gòu)用材的要求和相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施。

傳統(tǒng)的穿斗木構(gòu)架房屋的墻體多為竹籬笆或木板，具有較好的變形能力和抗震性能。但現(xiàn)有的房屋中，將墻體改為磚砌體并嵌砌于木構(gòu)架的框內(nèi)，約束了木構(gòu)架的變形；由于磚與木構(gòu)架間無連接或僅靠砌筑砂漿連接，地震時不是磚砌體頂壞木構(gòu)架，就是磚砌體掉落傷人。因此，規(guī)程要求穿斗木構(gòu)架框內(nèi)不應(yīng)嵌砌磚、土坯等砌體。結(jié)合四川農(nóng)村穿斗木構(gòu)架房屋的實(shí)際，規(guī)程規(guī)定房屋木柱的橫向柱距為：6 度、7 度時，不應(yīng)大于4.2 m；8 度、9 度時，不應(yīng)大于3.6 m。木柱的縱向柱距：6 度、7 度時，不應(yīng)大于6.0 m；8 度、9 度時，不應(yīng)大于4.2 m；房屋長度大于30 m 時，在中段且間隔不大于20 m 的柱間應(yīng)設(shè)交叉或斜撐(圖13[3])。規(guī)定了房屋兩端應(yīng)設(shè)置端屋架或木梁，不應(yīng)采用木構(gòu)架與砌體墻混合的承重結(jié)構(gòu)體系；對木柱木屋架房屋的柱頂與屋架的連接處，應(yīng)在屋架與木柱連接處加設(shè)斜撐并做好連接(圖14[3])。

圖13 木柱間木支撐的設(shè)置

圖14 木柱與屋架加設(shè)斜撐

崩科房的“崩科”在藏語里意為“木頭架起來的房子”，是藏區(qū)民間工匠在傳承傳統(tǒng)文化、民俗的基礎(chǔ)上，結(jié)合地理環(huán)境等特點(diǎn)建成民族風(fēng)格濃厚的建筑，主要分布在四川道孚、爐霍、甘孜、新龍、白玉、德格、金川、壤塘、木里等縣境內(nèi)。崩科房的承重結(jié)構(gòu)為木柱木梁，圍護(hù)墻的材料多數(shù)底層為夯土墻、土坯墻、毛石墻，二層為圓木或半圓木的木材。這類房屋的震害特點(diǎn)多為生土或毛石的圍護(hù)墻垮塌、木構(gòu)架嚴(yán)重歪斜或垮塌。提高這類木構(gòu)架房屋的抗震性能，同樣在于保證木構(gòu)架的完整、木構(gòu)件之間的可靠連接和處理好圍護(hù)墻設(shè)置的三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此，規(guī)程要求木柱木梁的連接除隼接外，尚應(yīng)設(shè)置梁托和扒釘或螺栓連接措施(圖15、圖16[3])。

圖15 木柱木梁的連接(一)

圖16 木柱木梁的連接(二)

2.4.2 木結(jié)構(gòu)房屋圍護(hù)墻的抗震要求

地震震害表明，木結(jié)構(gòu)房屋的磚砌體、土坯砌體、毛石砌體和生土墻等圍護(hù)墻的破壞，往往導(dǎo)致墻倒架歪斜甚至倒塌(圖17、圖18)。因此，規(guī)程規(guī)定木結(jié)構(gòu)房屋的砌體或生土圍護(hù)墻僅限于底層，第二層應(yīng)采用輕質(zhì)墻體材料。并且，底層砌體或生土圍護(hù)墻應(yīng)保證墻體自身的穩(wěn)定，且應(yīng)采用貼砌于木柱外的方式。圍護(hù)墻與主體結(jié)構(gòu)的連接應(yīng)掌握的原則是：當(dāng)圍護(hù)墻的破壞可能通過連接件對主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生安全影響時，連接件應(yīng)先失效，斷開圍護(hù)墻將作用力傳遞到主體結(jié)構(gòu)。規(guī)程還要求，底層毛石砌體或生土圍護(hù)墻的木柱間應(yīng)設(shè)置交叉木桿或水平木桿等支擋措施，用于防止底層圍護(hù)墻向內(nèi)傾倒傷及人員。

圖17 夯土圍護(hù)墻房屋的震害

圖18 毛石圍護(hù)墻房屋的震害

2.5 屋蓋系統(tǒng)的抗震要求

農(nóng)村砌體居住房屋中的屋蓋多為小青瓦坡屋蓋和預(yù)制板平屋蓋。坡屋蓋多為硬山擱檁，檁條直接浮擱在山尖墻的磚塊或砌塊上，檁條對接處也未加設(shè)錨釘連接。坡屋蓋(屋架或硬山擱檁)很少設(shè)有豎向交叉支撐，因此，屋蓋的震害較為普遍且嚴(yán)重(圖19、圖20)。

圖19 屋蓋震害

圖20 山尖墻傾斜

規(guī)程要求木結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)設(shè)置端屋架或木梁；8 度、9 度時，坡屋蓋不應(yīng)采用硬山擱檁；嚴(yán)禁在木屋架的木框內(nèi)砌筑土坯、磚、混凝土小砌塊；房屋兩端開間屋架、中間隔開間屋架，應(yīng)設(shè)置豎向交叉支撐(豎向剪刀撐)和縱向水平系桿；檁條應(yīng)采用扒釘與屋架釘牢等。對硬山擱檁的坡屋蓋，規(guī)定應(yīng)設(shè)置斜向爬山圈梁(或配筋砂漿帶)和檁條連接的要求(圖21、圖22[3])。采用順坡的斜向圈梁、水平圈梁、豎向支撐等措施加強(qiáng)屋蓋系統(tǒng)各構(gòu)件的連接，提高屋蓋的整體性和剛度，確保地震作用下山尖墻的穩(wěn)定性，防止局部倒塌。

圖21 檐口圈梁及爬山斜向圈梁

圖22 木檁條與爬山配筋砂漿帶連接

地震震害調(diào)研表明，傳統(tǒng)的崩科房和木柱木梁的房屋多為平屋蓋，其平頂木屋蓋上覆300～500 mm的土，而且每次翻修時只去除表層土，卻添加150～200 mm的新土，使得屋蓋荷載越來越重，加重了房屋的震害(圖23、圖24)。因此，規(guī)程要求屋蓋應(yīng)采用輕質(zhì)的防水保溫屋面；當(dāng)采用草泥、焦渣屋面時，其厚度：6 度、7 度時不宜大于150 mm，8 度、9 度時不宜大于100 mm，翻修時應(yīng)清除原土層再覆新土。

圖23 屋蓋厚覆土房屋的震害(一)

圖24 屋蓋厚覆土房屋的震害(二)

2.6 生土墻房屋和石結(jié)構(gòu)房屋

四川生土墻房屋的墻體土質(zhì)黏性較差、雜質(zhì)多，加之氣候潮濕，因此，生土墻墻體材料性能最大的不利特性是強(qiáng)度低、耐候性差、易開裂等。墻體建造完后不久即逐步出現(xiàn)開裂，而且隨著時間的推移和雨水的浸濕等，墻體開裂和毀損越往嚴(yán)重。再則，生土墻對連接件(無論是木材、鋼筋、荊條還是竹材)幾乎不具粘結(jié)握裹作用，使得墻體之間的連接件不起作用。在四川及云南歷次地震中，生土墻房屋在6度時就出現(xiàn)較為普遍的墻體開裂，或者墻體震前的開裂越往加重，而且無法修補(bǔ)。7度時，嚴(yán)重破壞和倒塌的比例就不小(圖25、圖26)。據(jù)有關(guān)單位進(jìn)行的生土墻縮尺模型墻體擬靜力試驗(yàn)結(jié)果表明，在7度時已超過開裂荷載。試驗(yàn)結(jié)果和歷次震害經(jīng)驗(yàn)表明，生土墻的抗震性能太差，不宜在抗震設(shè)防區(qū)應(yīng)用。隨著我國改革開放的進(jìn)程，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)條件得到了顯著的改善，生土墻房屋已逐步趨于淘汰。鑒于四川農(nóng)村生土墻房屋的狀況和部分農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件所限的原因，規(guī)程將生土墻房屋限制在6度區(qū)的單層，并且要求采用改良的灰土土料制作墻體，不采用原始土料的生土墻房屋。

圖25 夯土墻開裂毀損

圖26 夯土墻房屋震害

在四川采用料石砌體承重的房屋極少，部分地區(qū)尚有采用毛石砌體的房屋。毛石砌體以夾層(墻體內(nèi)外表面整齊，中間填泥砂、小石塊、雜土)方式和采用泥漿或摻有少量石灰的泥漿砌筑。這種墻體的抗震性能差的主要原因是砌筑漿體材料強(qiáng)度極低和砌筑方式錯誤所致，在汶川地震中的震害極為嚴(yán)重。鑒于毛石尚有一定的強(qiáng)度的情況，規(guī)程規(guī)定在6度、7度可建單層毛石砌體房屋，毛石砌體應(yīng)采用強(qiáng)度等級不低于M2.5砂漿滿漿砌筑，不應(yīng)采用干墊片填漿和夾層的砌筑方式。該規(guī)程針對實(shí)際做法，規(guī)定縱橫墻交接處應(yīng)設(shè)置拉結(jié)石(圖27、圖28)；在房屋四大角、大房間的四角應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱；檐口處設(shè)置圈梁等等抗震措施。

圖27 墻體轉(zhuǎn)角處拉結(jié)石的設(shè)置

圖28 墻體拉結(jié)石的設(shè)置

3 結(jié)束語

(1)農(nóng)居房屋是村民生活時間最長、最頻繁和財產(chǎn)積聚的場所，因此，抗震設(shè)防區(qū)的農(nóng)村居住建筑必須按國家頒布的抗震設(shè)防烈度進(jìn)行設(shè)防。其抗震設(shè)防目標(biāo)應(yīng)與“小震不 壞、中震可修、大震不倒”的三水準(zhǔn)基本抗震設(shè)防目標(biāo)保持一致。

(2)農(nóng)居房屋的抗震措施應(yīng)因地制宜選取，盡可能避免和減少繁瑣的抗震計算，多從抗震概念設(shè)計和加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施的途徑來保證房屋的抗震安全。

(3)農(nóng)居房屋尤其要注重選擇抗震安全的建設(shè)場地，結(jié)構(gòu)體系應(yīng)完整、傳力途徑應(yīng)合理、構(gòu)件連接應(yīng)牢靠、材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以及加強(qiáng)整體性和延性的抗震構(gòu)造措施。

(4)抗震設(shè)防區(qū)應(yīng)禁止采用空斗磚墻承重的結(jié)構(gòu)體系；生土墻和毛石墻房屋應(yīng)限制在一定條件下應(yīng)用，并逐步予以淘汰。

[1] 四川省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.DBJ 51/016-2013 四川省農(nóng)村居住建筑抗震技術(shù)規(guī)程[S].

[2] GB 50011-2010 建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[3] 四川省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.DBJT20-63 四川省農(nóng)村居住建筑抗震構(gòu)造圖集[S].

[4] 肖承波，高永昭，吳體. 四川村鎮(zhèn)典型磚砌體房屋抗震構(gòu)造措施研究[J].四川建筑科學(xué)研究, 2007，33(增刊)：53-56.

[5] 吳體，凌程建，高永昭，等. 丹巴甲居藏寨建筑結(jié)構(gòu)調(diào)查[J]. 四川建筑科學(xué)研究,2009,35(4):197-201.

[6] 高永昭，吳體，肖承波，等. 四川農(nóng)村房屋震害特征及抗震能力分析[J].四川建筑科學(xué)研究,2009,35(3):136-140.

[7] 高永昭，吳體，肖承波，等. 汶川特大地震中綿竹市混凝土小型空心砌塊建筑的震害分析[J]. 四川建筑科學(xué)研究，2009，35(2)：162-167.

[8] 肖承波，王德華，高永昭. 四川新農(nóng)村建設(shè)中農(nóng)村居住建筑的抗震設(shè)防問題[J].工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，2014(6)：57-60.

肖承波(1974～)，男，碩士，教授級高級工程師，一級注冊結(jié)構(gòu)工程師，主要從事建筑工程結(jié)構(gòu)鑒定、加固與改造、結(jié)構(gòu)抗震等相關(guān)研究。

TU352.11

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[定稿日期]2015-06-16