村鎮磚混住宅抗洪加固試驗研究

周靜海,劉永軍,孟憲宏

(1.沈陽建筑大學科技產業處,遼寧沈陽 110168;2.沈陽建筑大學土木工程學院,遼寧沈陽 110168)

我國洪水一級區劃分共包括2 457個區域,其中一般風險區990個,重點風險區1 380個。資料顯示,發生洪水時,一般風險區和重點風險區內村鎮住宅大量損壞甚至倒塌,如“75.8”河南洪水,倒塌房屋524萬間;“98”長江洪水,倒塌房屋212.85萬間;“03”淮河洪水,倒塌房屋77萬間;“03”渭河洪水,倒塌房屋18.72萬間。調查分析發現,如果經過合理設計或科學加固,大量村鎮住宅可以避免在洪水中倒塌,所以,研究村鎮住宅抗洪設計與加固具有重要意義。

由于地域遼闊,自然環境與經濟條件迥異,我國村鎮住宅結構類型繁多,其中,磚混住宅分布最廣,在東北、華北、華東等地區占有率達到75%以上。村鎮磚混住宅在洪水中倒塌的主要原因有洪水沖擊墻體、洪水淘刷地基等等,針對這兩種倒塌原因,本文提出兩種有效的加固措施。

第一種加固措施的目的是提高墻體的抗洪水沖擊能力。堤壩決口處的最大流速可能達到3-6 m/s,洪水主流區的最大流速在0.3-0.5 m/s之間。多數磚砌體結構,特別是采用生土砂漿的磚砌體結構,墻體的承載力主要取決于砂漿強度。受到洪水沖擊時,沖擊力在墻體中產生剪應力,在隔墻數量較少,墻體迎水面積較大的情況下,墻中剪應力超過砂漿抗剪強度而引起墻體倒塌。為了提高墻體的抗剪能力,增加墻體的整體性,本文提出對拉內外鋼框架加固技術。所謂內框架,就是在房子的內部,用角鋼等鋼材焊接成的一個封閉的鋼框架;所謂外框架,就是在房子的外部用角鋼等鋼材焊接成的一個封閉的鋼框架。內外兩個鋼框架用螺栓對拉,框架與磚墻面之間設置鋼絲網并抹上水泥砂漿,最終使整個房子的墻成為一個整體。框架采用的鋼材的截面尺寸、桿件的間距、螺栓的密度等參數,取決于經濟條件、洪水危險性、加固前房子的抗洪能力等因素。如果受經濟條件限制,不能把整個墻體都用對拉內外鋼框架進行加固時,可以適當降低鋼框架的高度,略高于洪水淹沒線即可。

實驗室的試驗結果證明,對拉內外鋼框架加固方法可以有效地提高村鎮住宅的抗洪水沖擊能力。同時,這種加固方法還有效提高了房子的抗震能力,并比粘貼FRP加固方法具有更好的抗火能力。進行抗洪加固的同時,還可以施加保溫材料,使建筑達到防災、節能的多重目的。

第二種加固措施的目的是保護住宅地基,防止洪水沖刷。具體做法是在根據洪水危險性大小等因素,在住宅周圍開挖一定深度和寬度的地溝,然后用毛石等材料砌成一道保護墻,并按一定的間距布置構造柱,構造柱中的剛筋與表面水泥覆蓋中的鋼筋網連接,防止水泥覆蓋被洪水形成的負壓掀起。實驗室的試驗結果證明,這種措施效果良好,也適合保護其他結構形式的村鎮住宅。

村鎮住宅抗洪加固方案取決于住宅本身的抗洪水能力、洪水危險性、經濟狀況等許多因素,下階段的任務是給出住宅抗洪能力的實用評估方法、洪水危險性的實用評估方法、村鎮住宅加固技術圖集,為建立和諧、平安、幸福的社會主義新農村服務。