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《工程抗震與加固改造雜志》2016年第一期

［提要］

為了了解北京市農(nóng)村民居的抗震能力現(xiàn)狀，采用實(shí)地調(diào)查的方式對(duì)北京延慶的農(nóng)村民居現(xiàn)狀進(jìn)行隨機(jī)抽樣調(diào)查，并從建筑場(chǎng)地、地基基礎(chǔ)、建筑材料、構(gòu)件的連接、抗震構(gòu)造措施等方面對(duì)其抗震性能進(jìn)行分析，對(duì)目前發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了描述，并對(duì)提高北京農(nóng)村民居的抗震性能提出相應(yīng)的對(duì)策和建議，為北京市農(nóng)村防震減災(zāi)工作提供參考。

［關(guān)鍵詞］

農(nóng)村民居;建筑場(chǎng)地;地基基礎(chǔ);建筑材料;構(gòu)件的連接;抗震構(gòu)造措施;抗震性能

1概述

北京地區(qū)位于燕山地震帶與華北平原中部地震帶的交匯處，又緊鄰汾渭地震帶和郯廬深大斷裂地震帶，屬多震區(qū)，歷史上曾遭受過(guò)多次強(qiáng)烈地震的破壞和影響。受地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平限制和傳統(tǒng)建筑習(xí)慣的影響，我國(guó)農(nóng)村的民居建設(shè)未納入規(guī)范管理，居民防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)淡薄，大多數(shù)農(nóng)村民居未經(jīng)專(zhuān)業(yè)人員設(shè)計(jì)，由當(dāng)?shù)毓そ嘲唇?jīng)驗(yàn)施工或居民自行設(shè)計(jì)，抗震構(gòu)造設(shè)置不完整甚至沒(méi)有設(shè)置，從而造成房屋抗震安全隱患。為了提高農(nóng)村民居的抗震水平，減輕地震造成的損失，國(guó)務(wù)院頒布了《國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)防震減災(zāi)工作的意見(jiàn)》國(guó)發(fā)〔2010〕18號(hào)，明確要求全面加強(qiáng)農(nóng)村防震保安工作。加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施、公共設(shè)施和農(nóng)民自建房抗震設(shè)防的指導(dǎo)管理。村鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施、公用設(shè)施要按照抗震設(shè)防要求和抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工。各地區(qū)要從實(shí)際出發(fā)，制定推進(jìn)農(nóng)村民居地震安全工程的扶持政策，引導(dǎo)農(nóng)民在建房時(shí)采取科學(xué)的抗震措施。完善農(nóng)村民居建筑抗震設(shè)防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立技術(shù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)農(nóng)村建筑工匠培訓(xùn)，普及建筑抗震知識(shí)。

2現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

為了充分了解延慶農(nóng)村民居的抗震性能，筆者對(duì)北京延慶部分村鎮(zhèn)的民居開(kāi)展了隨機(jī)抽樣的散點(diǎn)入戶(hù)調(diào)研。調(diào)研對(duì)象包括既有的農(nóng)村民居和在建的農(nóng)村民居，共計(jì)走訪150戶(hù)，收集了農(nóng)村民居選址、結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)造措施、建筑材料和施工等方面的資料。本次調(diào)查的房屋類(lèi)型基本涵蓋了農(nóng)村常見(jiàn)的磚木承重、土木承重、生土承重和石結(jié)構(gòu)承重等類(lèi)型的房屋，多數(shù)為單層房屋，個(gè)別為二層房屋。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果顯示，延慶農(nóng)村民居建設(shè)年代跨度較大，目前正在居住的房屋最早的建設(shè)年代在1949年以前，見(jiàn)圖1所示。大量農(nóng)村民居的建設(shè)年代是在1970年代以后。對(duì)房屋的建設(shè)年代進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，1949年以前建造的房屋占調(diào)查總數(shù)的7.33%，1949年－1970年建造的房屋占調(diào)查總數(shù)的24.67%，1971年－1990年建造的房屋占調(diào)查總數(shù)的35.33%，1990年以后建造的房屋占調(diào)查總數(shù)的32.67%。選址方面，農(nóng)村民居的建設(shè)基本都是以村為單位聚集在一起，有的村落甚至具有很長(zhǎng)的歷史。在進(jìn)行房屋建設(shè)以前，幾乎都不進(jìn)行地質(zhì)勘察，但由于經(jīng)歷長(zhǎng)期的歷史選擇或總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，建筑物的選址都避開(kāi)對(duì)建筑物有潛在威脅或直接危害的滑坡、地裂、地陷、泥石流、崩塌以及巖溶、土洞強(qiáng)烈發(fā)育地段;建設(shè)場(chǎng)地避開(kāi)淺層故河道及暗埋的塘、浜、溝等場(chǎng)地;房屋地下沒(méi)有采空區(qū)。房屋的結(jié)構(gòu)類(lèi)型與建設(shè)年代密切相關(guān)。根據(jù)調(diào)查結(jié)果可知，受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)條件限制，1949年以前建設(shè)的民居均為生土木結(jié)構(gòu)房屋，基礎(chǔ)采用毛石砌筑，上部結(jié)構(gòu)的豎向受力構(gòu)件為木柱，屋蓋采用三角形木屋架，檁條上方鋪設(shè)毛草和粘土，上方鋪設(shè)青瓦，內(nèi)外墻體均為土坯墻，墻體粘結(jié)材料為泥漿，墻體轉(zhuǎn)角采用青磚砌筑。目前延慶農(nóng)村民居中最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型為砌體結(jié)構(gòu)，青磚、燒結(jié)普通粘土磚和毛石是最主要的墻體材料。一般情況下，基礎(chǔ)采用毛石砌筑，上部墻體采用粘土磚或毛石砌筑，墻體砌筑材料為石灰砂漿或水泥砂漿，屋頂類(lèi)型均為坡屋頂，采用三角形木屋架，屋面材料為水泥瓦或燒結(jié)紅瓦。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，近年來(lái)新建的房屋均采用燒結(jié)紅磚和水泥砂漿砌筑，部分建筑為地上二層。

3抗震性能分析

影響農(nóng)村民居抗震性能的主要因素有建筑場(chǎng)地、地基基礎(chǔ)、建筑材料、構(gòu)件的連接、抗震構(gòu)造措施以及施工質(zhì)量等。

3.1建筑場(chǎng)地在本次調(diào)查過(guò)程中，未發(fā)現(xiàn)建筑物所在場(chǎng)地屬不利地段，如河流、湖泊、池塘岸邊、山頂、陡崖和不均勻土層等，但由于農(nóng)民自建房屋在建設(shè)初期均未進(jìn)行勘察，場(chǎng)地內(nèi)可能存在斷裂帶、軟弱土層或可液化土層，一旦遭遇地震作用極易發(fā)生地表錯(cuò)動(dòng)、軟土震陷和砂土液化等危險(xiǎn)情況，從而導(dǎo)致地基失效，房屋主體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。

3.2地基基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查并對(duì)當(dāng)?shù)毓そ尺M(jìn)行走訪調(diào)查表明，當(dāng)?shù)剞r(nóng)村自建房屋普遍采用磚砌和毛石條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深一般為0.6～1.2m，基底清理干凈以后進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，如采取鋪砂墊層并夯實(shí)。在1990年以前建設(shè)的房屋基本不設(shè)置圈梁，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)民抗震意識(shí)的提高，在1990年以后建設(shè)的房屋基本設(shè)置了圈梁，部分房屋甚至設(shè)置了構(gòu)造柱。從現(xiàn)場(chǎng)來(lái)看，1949年以前建造的房屋由于時(shí)間較長(zhǎng)，基礎(chǔ)均出現(xiàn)了不同程度的材料腐蝕、砂漿風(fēng)化現(xiàn)象，部分建筑出現(xiàn)基礎(chǔ)不均勻沉降，造成上部結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，見(jiàn)圖2所示，嚴(yán)重影響了房屋的抗震能力。1949年～1990年間建造的房屋基本采用毛石基礎(chǔ)，砌筑粘結(jié)材料多為混合砂漿。由于長(zhǎng)年暴露在外，受環(huán)境侵蝕作用，砂漿風(fēng)化流失嚴(yán)重，粘結(jié)作用嚴(yán)重削弱，導(dǎo)致基礎(chǔ)不均勻沉降和上部墻體的開(kāi)裂，見(jiàn)圖3所示。建于1990年以后的房屋，由于基礎(chǔ)基本采用毛石或燒結(jié)磚砌筑，粘結(jié)材料多為水泥砂漿，基礎(chǔ)上方基本都設(shè)置了圈梁并且基礎(chǔ)外表面都采用水泥砂漿進(jìn)行抹面，因此，未發(fā)現(xiàn)此類(lèi)房屋基礎(chǔ)出現(xiàn)開(kāi)裂和沉降等現(xiàn)象。

3.3建筑材料房屋建筑材料是決定建筑類(lèi)型主要因素，材料的選擇與建造時(shí)期的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)情況密切相關(guān)，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能影響顯著。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，既有民居所采用的建筑材料主要有木材、生土、毛石、燒結(jié)磚等。木材主要用作門(mén)窗以及屋蓋系統(tǒng)中的木構(gòu)件，木構(gòu)件用作豎向受力構(gòu)件主要是集中在1949年以前的建筑中。在此類(lèi)建筑中，基本是按照傳統(tǒng)“四梁八柱”模式進(jìn)行建造的。由于此類(lèi)房屋年代較為久遠(yuǎn)，部分建筑的木構(gòu)件暴露在外，在建造時(shí)未采取防腐和防蟲(chóng)蝕措施，并且常年遭受環(huán)境侵蝕，目前構(gòu)件表面普遍出現(xiàn)干裂、腐朽和蟲(chóng)蝕現(xiàn)象，大大削弱了構(gòu)件的有效截面，降低了構(gòu)件的承載力，部分建筑的屋蓋出現(xiàn)下陷變形，部分木柱甚至出現(xiàn)傾斜變形等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的抗震性能。在木結(jié)構(gòu)建筑中，墻體基本為土坯墻，其施工完全依賴(lài)于傳統(tǒng)工藝。經(jīng)歷多年的風(fēng)吹雨淋以及環(huán)境侵蝕，墻面剝落，墻體遭受?chē)?yán)重的破壞(見(jiàn)圖4所示)，甚至嚴(yán)重開(kāi)裂，墻體抗震承載力削弱(見(jiàn)圖3所示)，影響結(jié)構(gòu)的抗震性能。毛石主要用作砌筑基礎(chǔ)，部分建筑的墻體或墻體的下部也采用毛石和混合砂漿進(jìn)行砌筑，此類(lèi)建筑的建造年代多為1990年以前。由于毛石形狀不規(guī)則，采用毛石砌筑墻體時(shí)墻體轉(zhuǎn)角基本都采用燒結(jié)磚進(jìn)行砌筑，毛石之間采用砂漿進(jìn)行勾縫處理。由于毛石和磚的形狀差異，導(dǎo)致在砌筑時(shí)二者之間不能很好的搭接，隨著時(shí)間的推移，二者之間會(huì)逐漸出現(xiàn)開(kāi)裂，見(jiàn)圖5所示。燒結(jié)粘土磚是目前農(nóng)村砌體結(jié)構(gòu)民居中最常使用的墻體材料。粘土磚具有就地取材，價(jià)格便宜，經(jīng)久耐用，抗壓強(qiáng)度高、易于施工、防火、隔熱、隔聲、吸潮等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)村民居建設(shè)中得到廣泛使用。除上述主體材料外，農(nóng)村民居建造過(guò)程中采用的粘結(jié)材料也具有多樣性的特點(diǎn)，大致經(jīng)歷了泥漿或草泥漿、石灰砂漿、混合砂漿和水泥砂漿幾個(gè)階段。大致說(shuō)來(lái)，1970年以前的房屋多使用泥漿和草泥漿作為粘結(jié)材料，1971年至1990年的房屋多使用石灰砂漿和混合砂漿，1990年以后的房屋多使用水泥砂漿?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可知，在農(nóng)村民居建設(shè)過(guò)程中，砂漿攪拌過(guò)程中都憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行配比，水泥用量也與戶(hù)主的經(jīng)濟(jì)條件相關(guān)，施工質(zhì)量也無(wú)法保證，甚至使用隔夜擱置的砂漿和落地砂漿，從而導(dǎo)致砂漿強(qiáng)度較低?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對(duì)于采用泥漿或草泥漿作為粘結(jié)材料的房屋，經(jīng)過(guò)多年的環(huán)境侵蝕，墻體受害嚴(yán)重，泥漿風(fēng)化流失;部分房屋外墻體以白灰砂漿或混合砂漿為粘結(jié)材料，由于外層沒(méi)有抹灰層，磚縫之間砂漿風(fēng)化嚴(yán)重，削弱了墻體的有效截面，影響結(jié)構(gòu)的安全性和抗震性能。

3.4構(gòu)件的連接在農(nóng)村民居中，構(gòu)件的連接主要包括木柱與基礎(chǔ)和填充墻體的連接、墻體之間的連接以及木屋架與墻體的連接。木柱與基礎(chǔ)和填充墻體的連接主要存在于一些老的農(nóng)村民居建筑中，基礎(chǔ)土夯實(shí)以后，將木柱立在柱礎(chǔ)石上，然后砌筑墻體并回填夯實(shí)。一般情況下，木柱端部沒(méi)有進(jìn)行防腐處理，或進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，如進(jìn)行燒烤使其表層碳化。后墻的木柱嵌于墻體之中，墻體與木柱之間沒(méi)有任何拉結(jié)措施，前墻木柱在窗臺(tái)以下部位嵌于墻體之中，木柱頂部與屋架榫卯在一起。木柱、屋架、椽條和檁條一起形成房屋的整體?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在以木柱為豎向受力構(gòu)件的房屋中，木柱和墻體之間普遍出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。房屋內(nèi)外墻之間以及外縱橫墻之間基本不設(shè)置拉結(jié)措施，甚至部分內(nèi)外墻之間在交接部位沒(méi)有咬槎砌筑，交接部位出現(xiàn)開(kāi)裂。對(duì)于砌體承重的房屋，由于墻體頂部未設(shè)置圈梁或梁墊，三角形木屋架直接擱置在墻體上。

3.5抗震構(gòu)造措施砌體房屋設(shè)置抗震構(gòu)造措施是增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震能力，降低地震災(zāi)害的有效手段。實(shí)踐證明，在農(nóng)村地區(qū)的單層房屋設(shè)置上下混凝土圈梁和構(gòu)造柱不僅能夠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，抵抗基礎(chǔ)不均勻沉降，而且能夠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體抗震性能?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在1990年以前建設(shè)的房屋基本未設(shè)置混凝土圈梁和構(gòu)造柱，目前多數(shù)出現(xiàn)由于基礎(chǔ)不均勻沉降引起的墻體開(kāi)裂，部分建筑墻體開(kāi)裂嚴(yán)重，影響房屋的安全性，見(jiàn)圖6所示。1990年以后建設(shè)的房屋在基礎(chǔ)頂部基本都設(shè)置了圈梁，但在墻體頂部未設(shè)置圈梁，基本未設(shè)置構(gòu)造柱。對(duì)既有的二層房屋進(jìn)行調(diào)查，所有房屋均在基礎(chǔ)頂部和墻頂設(shè)置了混凝土圈梁，個(gè)別部位設(shè)置了構(gòu)造柱，見(jiàn)圖7所示。對(duì)一棟在建二層房屋采取的抗震措施進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，并對(duì)當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)人員進(jìn)行咨詢(xún)。據(jù)介紹，該房屋是當(dāng)?shù)啬壳白畛Ｒ?jiàn)的房屋類(lèi)型，其所用的建筑材料以及采取的抗震措施都具有代表性。現(xiàn)場(chǎng)查看，該房屋基礎(chǔ)頂部和各層墻體頂部都設(shè)置了混凝土圈梁，見(jiàn)圖8所示。房屋四角設(shè)置了混凝土構(gòu)造柱，但是外墻與內(nèi)墻交接處未設(shè)置構(gòu)造柱。施工過(guò)程中在設(shè)置構(gòu)造柱的部位能夠做到先砌墻，后澆筑構(gòu)造柱，但是構(gòu)造柱與墻體連接部位未設(shè)置拉結(jié)鋼筋。此外，為了增加采光面積，新建房屋南立面墻體門(mén)窗洞口過(guò)大，容易造成墻體抗震承載力不足，同時(shí)房屋整體受力不均，存在抗震安全隱患。

4建議與對(duì)策

對(duì)延慶農(nóng)村民居的抗震性能進(jìn)行抽樣調(diào)查，基本了解了延慶農(nóng)村民居的抗震性能，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果并進(jìn)行分析，給出相應(yīng)的建議與對(duì)策如下:(1)為了防止在使用過(guò)程中出現(xiàn)突發(fā)安全事故，建議對(duì)1970年以前建造的農(nóng)村民居進(jìn)行全面安全排查，尤其是生土墻體和以泥漿或草泥漿作為粘結(jié)材料的房屋應(yīng)重點(diǎn)檢查，對(duì)于存在安全隱患的房屋應(yīng)及時(shí)進(jìn)行技術(shù)處理，消除安全隱患。(2)對(duì)于未設(shè)置抗震構(gòu)造措施的房屋進(jìn)行全面抗震普查。對(duì)抗震性能不滿(mǎn)足要求的房屋，要結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)和農(nóng)村住宅節(jié)能改造，進(jìn)行抗震加固。(3)在農(nóng)村采用多種方式進(jìn)行地震科普宣傳，結(jié)合汶川地震和玉樹(shù)地震的實(shí)例進(jìn)行科普教育，使得廣大農(nóng)民從根本上重視房屋抗震;對(duì)農(nóng)村工匠進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，逐步做到持證上崗，使得房屋施工過(guò)程滿(mǎn)足抗震要求。(4)組織有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位根據(jù)農(nóng)村居民的生活習(xí)性和要求以及不同的場(chǎng)地，繪制抗震設(shè)防的民居施工圖集，供廣大農(nóng)民選用。

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作者：欒桂漢 任志林 王飛 何西令 單位：北京市建設(shè)工程質(zhì)量第二檢測(cè)所 北京市地震局 震害防御與工程地震研究所