淺析農(nóng)村房屋抗震

楊洋 肖婉欣

摘 要：我國大多數(shù)破壞性地震都發(fā)生在農(nóng)村，通過分析我國農(nóng)村房屋建筑的主要結(jié)構(gòu)形式、震害特征及其建造特點，發(fā)現(xiàn)缺乏設(shè)防意識、缺乏抗震技術(shù)和經(jīng)濟條件差是農(nóng)房“小震致災、大震大災”的主要原因。通過對既有的結(jié)構(gòu)抗震、鑒定、加固、隔震技術(shù)的綜述，發(fā)現(xiàn)目前我國仍比較缺乏適合農(nóng)村房屋的抗震及加固技術(shù)。最后對農(nóng)村房屋抗震與加固方法提出建議，展望今后仍需重視的研究工作。

關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu);框架結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)抗震;抗震鑒定與加固;農(nóng)村房屋

我國的破壞性地震的震中大多在農(nóng)村。根據(jù)《中國古今地震災情總匯》和國家地震局的地震目錄的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從公元前2300至公元2000年歷史上共發(fā)生5級以上地震2048次，其中1905次，約93%的破壞性地震都是發(fā)生在縣級農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū);歷史上MS大于8的強地震16次，有15次發(fā)生在農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn);在2003 年全年我國發(fā)生成災地震21次，這些地震的震中均位于村鎮(zhèn)地區(qū)。上世紀我國發(fā)生的破壞性地震占全世界的三分之一，死亡人數(shù)為六十萬，占全球死亡人數(shù)的一半。農(nóng)村地區(qū)社會和經(jīng)濟發(fā)展水平較低，房屋大多由村民自行搭建，他們?nèi)狈镜姆勒饻p災意識，建筑簡陋，基本上處于不設(shè)防狀態(tài)。存在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計不當、類型選擇不合理，沒有采用抗震措施，沒有選擇抗震能力強的結(jié)構(gòu)類型等問題，建造缺乏管理，沒有抗震規(guī)范規(guī)程作指導，沒有示范工程作參考，抗震能力的強弱不太確定，對于突發(fā)的地震災害抵抗能力比較差。因此，對于建于地震區(qū)的村民建筑結(jié)構(gòu)，正確的評價其抗震能力，并據(jù)此進行抗震加固，對最大限度的降低地震災害，保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全具有重大的作用。

一、農(nóng)村房屋建筑的主要結(jié)構(gòu)形式及其震害特征

調(diào)查顯示，我國農(nóng)村民居房屋式樣較多，在不同的地域有不同的建筑方式和樣式，但歸納起來主要有五種：生土結(jié)構(gòu)房屋、木結(jié)構(gòu)房屋、石結(jié)構(gòu)房屋、底部框架-抗震墻砌體房屋、砌體結(jié)構(gòu)房屋和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋。生土結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)房屋基本建于上世紀80年代以前，該類房屋為木構(gòu)架承重，土坯墻作圍護墻，屋基處理比較簡易。到了上世紀80年代～90年代，農(nóng)村民居大體采用的是砌體結(jié)構(gòu)（磚木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)）的房屋，磚木結(jié)構(gòu)屋梁使用木料，墻體采用燒結(jié)磚，地基處理簡易，沒有鋼筋混凝土構(gòu)造柱和圈梁，由于該結(jié)構(gòu)建造簡單，材料容易準備，費用低，在既有房屋中占較大的比例。底部框架-抗震墻砌體房屋、磚混結(jié)構(gòu)（設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁）和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋是上世紀90年代后興起的結(jié)構(gòu)形式，特別是近幾年中，農(nóng)村新建的房屋基本采用磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)。

二、農(nóng)村房屋的建造特點

設(shè)計方面。不管是舊房屋還是新建房屋幾乎都沒有經(jīng)過設(shè)計，農(nóng)房建造缺乏技術(shù)，也更缺乏建筑抗震方面的技術(shù)。主要表現(xiàn)在：很多舊房屋同時采用多種材料混合砌筑，房屋的整體性差;片面的追求房屋的數(shù)量和面積，結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟條件下就降低了房屋的質(zhì)量;新建房屋注重居住條件和美觀要求，但是缺乏抗震防災意識，經(jīng)費使用不當。在結(jié)構(gòu)上省錢，卻在裝修上大量投資。過分的追求外表的美觀，居住房屋普遍追求豪華、高大、寬敞、明亮、舒適、氣派。

施工方面。房屋的施工質(zhì)量沒有保證，從材料的來源到使用，沒有施工技術(shù)的指導，使房屋存在大量的安全隱患。例如經(jīng)濟條件好的家庭，希望把房子蓋得結(jié)實些，但是沒有技術(shù)的指導，認為只要多加構(gòu)造柱和圈梁或把梁柱斷面尺寸做的大些，房屋就結(jié)實抗震了。所以，不惜投資，層層設(shè)圈梁，間間加構(gòu)造柱，但是卻忽視了構(gòu)件的強度均衡和聯(lián)結(jié)，出現(xiàn)顧此失彼，造成許多局部強度過高而浪費材料和經(jīng)費的現(xiàn)象，也出現(xiàn)了不少局部強度或聯(lián)結(jié)過弱，形成抗震的薄弱環(huán)節(jié)。

三、結(jié)構(gòu)抗震與加固的研究方法

（一）抗震實驗方法的發(fā)展

根據(jù)試驗的對象不同，結(jié)構(gòu)實驗可以分為構(gòu)建試驗和材料試驗、結(jié)構(gòu)局部試驗、結(jié)構(gòu)整體性試驗。整體試驗是根本目的，局部和構(gòu)件試驗是有針對性地分析結(jié)構(gòu)整體的組成部分的性能，材料試驗是基礎(chǔ)。從加載方式上可以分為靜力和動力試驗兩種，靜力包括單調(diào)加載和循環(huán)加載，動力包括自由振動（自由釋放或沖擊） 和強迫振動。強迫震動又可分為簡諧振動與模擬地震動和天然振動。從發(fā)展上經(jīng)歷了：靜力試驗階段、偽靜力試驗階段、偽動力試驗階段、自由振動試驗階段、共振試驗階段、模擬地震動試驗等。

（二）我國抗震鑒定與加固工作的發(fā)展

我國抗震鑒定與加固工作的發(fā)展分為三個階段。啟動階段（1968年開始）;發(fā)展階段（1975年）;初步成熟階段（1994年）。

四、農(nóng)村建筑抗震與加固技術(shù)

（一）農(nóng)村房屋的抗震技術(shù)

葛學禮等在大量研究及調(diào)查農(nóng)村房屋建筑抗震性能上，制定了《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村建筑抗震技術(shù)規(guī)程》用于指導農(nóng)村地區(qū)房屋的抗震措施，該規(guī)程中提出了農(nóng)村建筑的抗震設(shè)防目標（二水準）：“小震不壞，中震不倒”。

房屋地基及基礎(chǔ)選擇與設(shè)計。①不要在含有大量砂土或淤泥的區(qū)域建設(shè)房屋;②非巖質(zhì)的陡坡上、高聳山包、條狀突出的山嘴及河岸旁，這類地區(qū)的地基容易產(chǎn)生不均勻沉降或產(chǎn)生滑移，因此不宜建造房屋;③注意基礎(chǔ)的選型，加強其整體性和剛性，同一建筑單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上;④建筑物基礎(chǔ)的埋置深度不易淺;⑤加強基礎(chǔ)和上都結(jié)構(gòu)的整體性;⑥土地基上的基礎(chǔ)應有較多的安全儲備，以防止建筑物在地震效應和豎向荷載作用下的震動過大，引起房屋沉降和傾斜。

結(jié)構(gòu)的平面和立面布置要對抗震有利。結(jié)構(gòu)布置宜對稱且有規(guī)則，質(zhì)量和剛度的變化要均勻，避免樓層錯層。

房屋要輕。減輕樓蓋和屋蓋自重，盡量采取輕質(zhì)材料;圍護結(jié)構(gòu)要輕，承重墻體更要輕;屋頂不要做笨重的附屬物。

重視圈粱和構(gòu)造柱的布置。①圈梁能大大減輕震害，不設(shè)置圈梁或設(shè)置不當震害就比較嚴重。圈梁能使縱墻、橫墻及樓蓋或屋蓋連成一體，增強旁屋的整體性，能箍住樓蓋或屋蓋，增強其整體剛度，能提高墻體抗彎剛度和約束墻面裂縫開展，能減少墻體的豎向自由長度，增自嘴體的穩(wěn)定性;抵抗由于地震或其他原因引起的不均勻沉降對房屋的破壞作用。②設(shè)置構(gòu)造柱是唐山大地震后總結(jié)出來的非常有效的抗震措施。鋼筋混疑土構(gòu)造柱可以加強旁屋抵抗豎向地震力作用的能力，可以加強縱墻和橫墻的連接，增強房屋的整體性，特別是把設(shè)置在墻體內(nèi)的圈粱和構(gòu)造柱連接成-個空間框架，對縱墻和橫墻起到約束作用。在墻體達到強度極限后，破碎的墻體因為有圈粱和構(gòu)造柱的約束而防止碎塊散落，從而支撐樓蓋或屋蓋不致倒塌。鋼筋混凝土構(gòu)造拄在很大程度上提高了磚砌房屋的抗倒塌性能，使墻體材料從脆性向延性過渡。

（二）農(nóng)村房屋的加固技術(shù)

對各類建筑物進行加固方法通?？煞譃閮纱箢悾阂活愂腔謴涂拐鹉芰Φ姆椒?一類是增強、提高抗震能力的方法?；謴涂拐鹉芰Φ姆椒ㄍǔ２捎脡毫酀{法和化學灌漿法，增強、提高抗震能力的方法有增強強度、提高延性法，加強整體性法和改變傳力途徑法。增強強度、提高延性主要采用水泥砂漿面層法、鋼筋混凝土面層法、型鋼網(wǎng)箍法、噴射混凝土法、替換構(gòu)件法和粘貼鋼板法等;加強結(jié)構(gòu)整體性主要有加設(shè)圈梁法、加設(shè)構(gòu)造柱法和加設(shè)拉桿（梁）法等;改變傳力途徑主要有增設(shè)抗震墻法和增設(shè)支撐法等。值得指出的是，加設(shè)圈梁、加設(shè)構(gòu)造柱和加設(shè)拉桿（梁），增設(shè)抗震墻和增設(shè)支撐法也可增強和提高結(jié)構(gòu)的強度和延性。各加設(shè)構(gòu)件和原結(jié)構(gòu)通?？刹捎娩摻罨炷龄N鍵、干硬性水泥砂漿錨桿、108 膠水泥砂漿錨桿、水玻璃水泥砂漿錨桿、樹枝錨桿、楔縫式錨桿、普通螺栓和鋼筋短拉桿等方法加強相互間的連接，以利于地震發(fā)生時，新老構(gòu)件共同抵抗地震作用。對混凝土構(gòu)件來說，增強與保證新舊混凝土結(jié)合也是必要的，通常要采用增大結(jié)合面，嚴格清理舊混凝土表面和涂膠結(jié)劑等措施。

五、結(jié)論及展望

農(nóng)村房屋盡管總高度較低，層數(shù)較少，但是歷次地震震害表明，在遭遇地震時，農(nóng)村房屋的損壞最為嚴重，地震造成絕大部分的人員傷亡也是農(nóng)民，甚至5 級左右的地震都會造成了人員的傷亡，沒有設(shè)防的村鎮(zhèn)公共設(shè)施和農(nóng)村民居成為危害農(nóng)民生命安全的重要隱患，農(nóng)村房屋抗震薄弱（基本不設(shè)防） 的原因，不僅僅是經(jīng)濟上，更主要的是缺少抗震意識，即便有了抗震意識，也缺乏抗震的基本知識和抗震技術(shù)指導。

從工程抗震的角度來說，提高農(nóng)村房屋自身的抗震能力是降低震害損失的最有力措施。新建農(nóng)村房屋的設(shè)計要嚴格按照國家頒布的地震動參數(shù)區(qū)劃圖和地震烈度區(qū)劃圖的規(guī)定以及抗震規(guī)范中的設(shè)防要求進行設(shè)防，滿足建筑物“大震不倒，中震可修，小震不壞”的抗震設(shè)計原則;并且適當增加一些抗震構(gòu)造措施，還要重視非主體結(jié)構(gòu)的抗震施工、設(shè)計和管理;對已建結(jié)構(gòu)而未采取抗震設(shè)防措施的，按照抗震性能的鑒定方法，采取有效的抗震加固措施來增強結(jié)構(gòu)的抗震能力。目前要求大面積提高農(nóng)村房屋抗震設(shè)防標準，投資大幅增加，仍有難度。若采用有效，成熟的結(jié)構(gòu)隔震減震技術(shù)，投資增加不多但能明顯提高結(jié)構(gòu)抗震安全性，并實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)備雙保護。