漢中農(nóng)村既有砌體房屋抗震加固技術研究[1]

郭光玲

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漢中農(nóng)村既有砌體房屋抗震加固技術研究[1]

郭光玲

（陜西理工學院土木工程與建筑學院，漢中 723000）

基于對漢中農(nóng)村既有砌體房屋現(xiàn)狀的調(diào)查了解，分析了漢中農(nóng)村既有砌體房屋的建筑方式、建筑材料、建筑地段、災后是否重建或修繕和房屋抗震設防狀況等情況；查閱文獻并檢索出最新的提高農(nóng)村砌體房屋抗震性能的四種抗震加固方法，比較這些加固方法的相關性能，從中優(yōu)選出適合漢中農(nóng)村既有砌體房屋現(xiàn)狀、危險性等級、排危加固方法和加固目的的高性能水泥復合砂漿鋼筋網(wǎng)加固法，并對如何提高農(nóng)村新建砌體房屋的抗震性能給出了建議。

農(nóng)村 既有砌體房屋 抗震加固

引言

砌體房屋具有取材方便、性能良好、節(jié)省材料和工程造價低等優(yōu)點，在村鎮(zhèn)房屋中較為普遍。但由于砌體材料抗拉、抗剪和抗彎能力很弱，承受水平地震作用能力較低，在我國歷次重大地震災害中破壞情況嚴重，特別是廣大農(nóng)村地區(qū)。漢中位于陜西省南部，在“5.12”汶川特大地震中農(nóng)村房屋損毀嚴重，震災后村民對房屋進行了改造（修繕加固或原址翻建）或新建（異地非集中新建或異地集中新建，新建房屋均為砌體房屋），這些新建砌體房屋普遍未進行抗震設防或設防不足，房屋的抗震能力較差，對這些砌體房屋進行抗震加固技術研究顯得尤其重要（陳倩怡，2013）。為此，筆者在對漢中農(nóng)村既有砌體房屋的抗震現(xiàn)狀進行了實地調(diào)研并在相關研究工作的基礎上，提出了適合漢中農(nóng)村既有砌體房屋的抗震加固技術，旨在為漢中農(nóng)村民房的防震減災工作提供技術支撐（王蘭民等，2011）。

1 漢中農(nóng)村既有砌體房屋的現(xiàn)狀

筆者調(diào)研內(nèi)容主要包括砌體房屋的建筑方式、建筑材料、建筑地段、災后是否重建或修繕和房屋抗震設防狀況等。

1.1 建筑方式

（1）設計方式

漢中農(nóng)村既有砌體房屋的設計方式主要有自行設計、工匠設計和政府統(tǒng)一規(guī)劃設計三種，其比例分別為59%、20.5%、20.5%。自行設計和工匠設計一般是依照房主住房要求（房間的開間、進深、層高、門窗洞口，風水、朝向、經(jīng)濟條件和自家宅基地的大小）憑經(jīng)驗或參照左鄰右舍的房屋來修建，只注重房屋裝修，基本不考慮所建房屋場地的穩(wěn)定性和結構的抗震性能；政府統(tǒng)一規(guī)劃設計是由政府招標統(tǒng)一安排專業(yè)規(guī)劃、勘察、設計。

（2）建造方式

漢中農(nóng)村既有砌體房屋的建造方式有4種：未請工匠自建、請工匠自建、全部承包給工匠和統(tǒng)建，其比例分別為：15%、36%、35%和14%。前三種方式基本上都是尋找鄰居或親戚建房時施工好的“施工隊伍”來施工，“施工隊伍”無任何專業(yè)資格證書，同時幾乎無專業(yè)知識，完全憑經(jīng)驗來建造房屋；統(tǒng)建房為政府投資修建移民搬遷房，為政府統(tǒng)一招標修建、由專業(yè)技術人員現(xiàn)場指導、監(jiān)督施工和驗收。

1.2 建筑材料

當?shù)仄鲶w房屋多為1—3層的低層房屋。墻體材料多采用國家明令禁止的燒結粘土磚（見圖1）；樓板多采用混凝土空心預制板，大多直接擱置在墻或圈梁上且板縫之間也無灌漿，無任何連接構造措施；屋蓋為木屋架上敷檁條掛瓦，大多木屋架直接擱置在山墻（見圖2）或橫墻上。

1.3 建造場地（地段）

漢中地處山區(qū)，境內(nèi)多山地和丘陵。農(nóng)民建房一般選擇依山（見圖3）、抵河（見圖4）或沿路，很少考慮場地地基的穩(wěn)定性，其依山、抵河、沿路的比例分別為53.3%、12.4%和34.3%。抵河和沿路的地段多為平坦開闊地段，依山地段易出現(xiàn)滑坡、崩塌、地陷、地裂和泥石流等地質(zhì)災害。

1.4 村民住房抗震安全意識和抗震構造設防情況

（1）當?shù)卮迕竦目拐鹨庾R

當?shù)卮迕窠?jīng)歷過幾次地震，對房屋抗震知識了解主要是通過電視、當?shù)劓?zhèn)政府發(fā)的宣傳冊和村干部以及災后重建時相關技術人員的講解獲知。對保證房屋質(zhì)量安全：64%的居民認為國家應該規(guī)定一些基本的強制性標準和要求，以保證房屋的質(zhì)量安全，并且可以接受相關保證房屋質(zhì)量的規(guī)定；28%的居民則表示限于經(jīng)濟水平，可能無法接受相關保證房屋質(zhì)量的規(guī)定；僅有8%的居民認為規(guī)定與否無關緊要，可見大多數(shù)居民看重住房安全問題（趙光超等，2011）。

（2）既有砌體房屋的的抗震設防情況

砌體房屋按是否設置有構造柱和圈梁可以分為設置齊全、設置有部分和無任何構造設置三類，其比例分別為14.89%、20.93%和64.18%，可見只有14.89%的房屋抗震構造措施齊全，一旦發(fā)生地震，85.11%的房屋將會面臨倒塌的危險。

2 農(nóng)村砌體結構加固技術綜述

查閱國內(nèi)文獻資料，目前提高我國農(nóng)村砌體房屋抗震性能的抗震加固方法主要有以下幾種：

（1）高性能水泥復合砂漿鋼筋網(wǎng)加固法

高性能水泥復合砂漿鋼筋網(wǎng)加固法是在原砌體圈梁構造柱位置上或新建磚砌體墻角上直接鋪設高性能水泥復合砂漿鋼筋網(wǎng)薄層（HPFL），與磚砌體形成組合圈梁構造柱，即用HPFL窄條帶加固磚墻角來代替鋼筋混凝土構造柱、用HPFL加固墻頂來代替鋼筋混凝土圈梁，形成HPFL-磚組合圈梁構造柱的“弱框架”結構，是對傳統(tǒng)RC圈梁構造柱的一種改進構造。這種加固方法能夠有效提高結構的開裂荷載和抗震性能，價格低廉、施工簡易、進度快且易保證砌體的質(zhì)量等優(yōu)點。適合對村鎮(zhèn)低矮砌體房屋抗震能力不足或沒有考慮抗震設防的砌體房屋進行加固，施工后可以達到“小震不壞、大震不倒”的抗震效果，防止房屋普遍倒塌的現(xiàn)象，減小人員傷亡（唐雨喜，2014）。

（2）外加鋼筋混凝土圈梁和構造柱加固法

外加鋼筋混凝土圈梁和構造柱加固法是在原砌體墻體的四角部位外設置L型構造柱、縱橫墻交界位置外設矩形構造柱和在屋蓋或每層樓蓋處設置圈梁的加固方法。使用這種加固方法后，外加圈梁與外加柱、預制板通過現(xiàn)澆混凝土連接成閉合整體，能有效提高房屋結構的極限承載力、變形和耗能能力，從而提高結構的整體性，防止墻體倒塌。這種加固方法設計和施工技術簡單，造價低，適合農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)有房屋的抗震加固（陳倩怡，2013）。

（3）角鋼和打包帶加固

角鋼和打包帶加固是在磚墻的每個角部用2Φ6鋼筋植入地梁，上部與∠30×30×3角鋼搭接焊接，角鋼上部與磚墻頂面齊平；沿墻高間隔20cm用PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）塑鋼打包帶圍箍，接頭處的搭接長度為20cm，打包帶張緊后接頭處各用3個卡扣緊固。用角鋼和打包帶加固的墻體相當于在無筋磚砌體中增加了構造柱和水平筋，角鋼和打包帶的約束作用阻止了裂縫的發(fā)展，改善了墻體的受力性能，可以有效提高墻片的整體性，明顯增加抗震延性。該加固方法除角部植筋外，墻面無濕作業(yè)，施工工藝簡單，普通農(nóng)民易于掌握，加固材料價格低廉，適合經(jīng)濟不發(fā)達的村鎮(zhèn)地區(qū)進行砌體結構抗震加固（曾銀枝等，2011）。

（4）打包帶加固法

打包帶加固法是將打包帶（聚丙烯或聚丙烯拉絲級樹脂）編制成網(wǎng)，鋪設在預先鉆好的預留孔（預留處先放置吸管）的磚砌體墻體內(nèi)外，在預留孔處將打包帶網(wǎng)內(nèi)外拉結，當打包帶網(wǎng)與周圍構件可靠連接后，在墻內(nèi)外打包帶網(wǎng)上進行抹面處理的一種加固方法。這種加固方法能使墻體變形恢復力增強，能控制裂縫開展，有效提高房屋整體性。由于打包帶可塑性好，抗拉強度大、耐用，耐彎曲疲勞，密度小，耐溫性強，拉伸沖擊性能佳，廉價、生產(chǎn)工序簡單、方便加工搬運等突出優(yōu)點，適用于經(jīng)濟條件落后、施工條件差、要求施工后對房間使用影響較小的農(nóng)村地區(qū)（白曉霞，2012；姚新強，2011）。

3 適合漢中農(nóng)村既有砌體房屋的抗震加固技術

漢中農(nóng)村人口數(shù)量多，經(jīng)濟文化相對落后，由調(diào)研的既有砌體房屋的現(xiàn)狀可以看出：既有砌體房屋的地基、設計、施工、材料和抗震構造設防情況都存在很大的安全隱患，要提高這些砌體房屋的承載能力和整體抗震能力，就必須確定這些有安全隱患的既有砌體房屋的危險性等級、排危并選擇適宜的加固技術進行抗震加固。

3.1 農(nóng)村砌體房屋的排危處理方法

根據(jù)《農(nóng)村危險房屋鑒定技術導則（試行）》（中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，2009）和調(diào)研資料，漢中農(nóng)村既有砌體房屋的危險性等級和排危處理方法如表1所示。

表1 砌體房屋危險性等級
Table 1 Hazard classification of masonry buildings

由表1可以看出，漢中農(nóng)村既有砌體房屋中有46.3%的房屋需要進行加固處理，需要說明的是，《農(nóng)村危險房屋鑒定技術導則（試行）》在對農(nóng)村房屋進行危險性評價時，房屋的危險性等級是基于結構狀態(tài)評估的評價方法，主要根據(jù)房屋構件、墻體、連接部位的表面感觀或有無損傷進行粗略分析，對房屋結構形式及有無抗震構造措施未給予足夠重視。調(diào)查中時常發(fā)現(xiàn)新建房屋依照《農(nóng)村危險房屋鑒定技術導則（試行）》鑒定的結果為A級（基本完好），但房屋卻沒有抗震構造措施（抗震性能極差）的情況。因此，在考慮既有砌體房屋加固時要從危險性和抗震性能（是否有抗震構造措施）兩方面來全面評估并選擇抗震加固方案（潘長明，2012；李少榮，2012）。

3.2 既有砌體房屋的抗震加固方法

既有農(nóng)村砌體房屋的抗震加固方法，應當滿足房屋加固承載力要求，擁有可靠的技術，經(jīng)濟合理，施工方法簡便，并且遵循對房屋原有使用功能影響較小，不影響房屋外觀的原則（唐寬，2011）。檢索的這四種提高農(nóng)村砌體房屋抗震性能的抗震加固方法，都能有效提高砌體房屋的極限承載力、整體性和抗震延性，且設計和施工技術都比較簡單，但其它相關性能比較見表2。

表2 不同抗震加固方法比較
Table 2 Comparisons of different strengthening methods for anti-earthquake

由表2可以看出，高性能水泥復合砂漿鋼筋網(wǎng)加固法的相關性能優(yōu)于其它加固方法，最適合漢中農(nóng)村既有砌體房屋的抗震加固，這是因為漢中既有砌體房屋大多抗震能力不足或沒有考慮抗震設防，排危加固的主要目的是要達到“小震不壞、大震不倒”的抗震加固效果。

4 結論

（1）漢中農(nóng)村既有砌體房屋中有85.11%的房屋的抗震設防構造措施不滿足《砌體結構設計規(guī)范（GB 50003-2011）》（中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，2011）和《建筑抗震設計規(guī)范（GB 50011-2010）》（中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，2010）中的相關要求，有46.3%的房屋的危險性評價不屬于A級。因此，既有砌體房屋加固時要從危險性和抗震性能（是否有抗震構造措施）兩方面來進行全面排危加固，以提高其抗震性能。

（2）檢索的提高農(nóng)村砌體房屋抗震性能的抗震加固方法主要有四種，這四種方法都能提高既有砌體房屋的整體性和抗震延性，但其加固材料的延伸率、抗腐蝕耐久性、耐火性、施工工藝、造價和對房屋原有使用功能影響都不一樣。因此，對農(nóng)村既有砌體房屋進行抗震加固，必須依據(jù)農(nóng)村既有砌體房屋的現(xiàn)狀和加固目的，選擇適宜的加固方法。

（3）砌體房屋已經(jīng)成為農(nóng)村建房首選的結構形式，為使新建的房屋滿足抗震性能要求，當?shù)卣仨毐O(jiān)管建材市場，禁止銷售購買國家已經(jīng)淘汰的建筑產(chǎn)品，同時加強勘察、設計和施工指導，推廣抗震農(nóng)居。

白曉霞，2012．村鎮(zhèn)砌體結構房屋加固抗震性能分析．天津：河北工業(yè)大學.

陳倩怡，2013．磚混結構抗震性能試驗研究之三——外加圈梁和構造柱結構．北京：北方工業(yè)大學.

李少榮，2012．既有村鎮(zhèn)生土房屋安全性能評價研究．西安：長安大學.

潘長明，2012．西北農(nóng)村地區(qū)房屋調(diào)查分析與危險性鑒定方法研究．西安：西安建筑科技大學.

唐寬，2011．農(nóng)村砌體房屋危險性分析及處理方法研究．長沙：湖南大學.

唐雨喜，2014．HPFL窄條帶組合磚圈梁構造柱抗震性能研究．長沙：湖南大學.

王蘭民，王強，2011．西北地區(qū)農(nóng)村民房現(xiàn)狀及抗震技術研究．華南地震，31（4）：14—22.

姚新強，2011．規(guī)則平面西藏單層砌體打包帶加固抗震試驗與有限元模擬分析．哈爾濱：中國地震局工程力學研究所.

趙光超，汪曉豐，2011．湖南省農(nóng)村房屋安全性現(xiàn)狀統(tǒng)計分析．震災防御技術，6（3）：291—299.

曾銀枝，李保華，徐福泉等，2011．角鋼和打包帶加固低強度磚墻的抗震性能試驗研究．工程抗震與加固改造，33（6）：58—62.

中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，2009．農(nóng)村危險房屋鑒定技術導則．北京：中國建筑工業(yè)出版社.

中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，2010．建筑抗震設計規(guī)范（GB 50011-2010）．北京：中國建筑工業(yè)出版社.

中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，2011．砌體結構設計規(guī)范（GB 50003-2011）．北京：中國建筑工業(yè)出版社.

Seismic Reinforcement of Pre-existing Masonry Buildings in the Rural Area of Hanzhong City

Guo Guangling

(Shaanxi University of Technology, School of Civil Engineering and Architecture, Hanzhong 723000, China)

Based on investigation of pre-existing masonry buildings in the rural area of Hanzhong City, we analyzed the construction methods, building materials, building sites, the situation of rebuilding and repairing after earthquake, seismic performance and other situations. According to the previous studies, we proposed the latest four seismic strengthening methods, which can improve the seismic performance of the masonry buildings in rural areas. With comparison of properties of these methods and consideration of the present situation, the risk rating, safety reinforcement, the high performance composite mortar steel mesh reinforcement method proves to be the optimal methods. Finally, we put forward some suggestions on improving seismic performance for the new masonry buildings in rural area.

Rural area; Pre-existing masonry buildings; Seismic reinforcement

郭光玲，2016．漢中農(nóng)村既有砌體房屋抗震加固技術研究．震災防御技術，11（1）：111—116．

doi：10.11899/zzfy20160112