付向紅
(安陽工學院土木與建筑工程學院,河南安陽455000)
農村住宅結構存在問題及解決方案
——以林州市東崗鎮后郊村為例
付向紅
(安陽工學院土木與建筑工程學院,河南安陽455000)
農村住宅一般是在無正規設計和正規施工隊伍的情況下,鄰里互相幫忙修建的,基礎寬度、樓板配筋等由經驗和鄰里互相借鑒確定。由于缺乏相關的設計知識,使新建房屋也存在著一些安全及使用上的問題。通過對林州市東崗鎮后郊村部分住宅的基礎、墻體、梁、樓板、屋面防水等進行調查,找出了存在的部分問題并提出解決方案,用于指導災后重建的房屋,使其能滿足安全、適用和耐久的要求。
農村住宅;結構;存在問題;解決方案
2016年,安陽地區遭受了特大洪災,林州市東崗雨量站6小時降雨量423毫米,硯花水雨量站6小時降雨量372毫米,均超過百年一遇。這次特大洪災使一些沒有經過抗震防災設計的農村住宅受災嚴重。據調查,在這次洪災中,林州市東崗鎮有80%的農村住宅遭受不同程度的損壞,以屋頂漏雨和墻體開裂居多,還有些年久失修的老屋坍塌。
2016年底和2017年初,在外做工(建筑工)的農村務工勞力利用返鄉過年的時機,對受災房屋進行了重建或修建。政府對災后重建也給予了不同額度的補貼,但在房屋的設計和施工中沒有進行統一指導和管理。農村建房的建筑布局主要根據生活習慣和風俗而定,每家每戶的布局基本一致。結構構件的截面尺寸和配筋主要根據經驗和鄰里之間的借鑒,施工主要是鄰里之間互相幫忙,沒有專職設計人員進行設計,沒有正規施工隊伍進行施工。那么,農民在自建房的過程中,存在哪些和結構安全相關的問題,新建和改建后的房屋能否抵御下一次的自然災害?為此,大學生科技創新小組的成員對后郊村典型住戶的基礎、墻體、梁、樓板等構件進行了調研。通過調查研究,找出存在的問題,并提出解決方案指導農村建房,使農村住宅能達到安全、適用、經濟、耐久的目的。
后郊村地處山區,石材豐富,原建老屋的基礎和墻體均采用石砌,新建房屋的墻體采用了磚砌體,但基礎還是就地取材,采用了石砌基礎。調查發現,不論是一層還是兩層,不論地基是巖石還是黏土,所采用的基礎寬度均為500~600mm,基礎埋深根據地基情況而定,如果地基為巖石,即從巖石上向上砌筑,如果黏土較深,則開挖深度一般為1.5米左右。
剛性基礎主要是確定基礎埋深和基礎寬度。如果基礎能直接砌筑在巖石上,不論埋深多少,寬度多少均沒有問題。根據調查,目前地面出現裂縫的房屋主要是基礎坐落在老土上;還有就是部分坐落在巖石上,部分坐落在老土上。
當基礎坐落在老土上時,要根據基礎所承受的荷載和地基情況確定基礎寬度。在沒有進行地質勘探確定地基承載力的情況下,根據開挖后土質大致判定為黏土,地基承載力按120MPa估算,如果開間為4.5米,基礎埋深為1.5米,層高為3米的話,經計算,建造一層,則基礎寬度應為0.5米至0.6米即可,建造兩層,則基礎寬度應為1米至1.1米。從調查情況看,建造一層房屋采用的基礎是沒有問題的。但如果建造的是兩層建筑,若仍采用0.5米寬的基礎是不安全的,應該采用1米至1.1米寬的基礎。
當基礎部分坐落在巖石上,部分坐落在老土上時,要設置地圈梁調整地基的不均勻沉降。在調查的住戶中,雖然也設置了地圈梁,但僅僅在坐落在土質的基礎上設置了地圈梁,這樣起不到調整不均勻沉降的作用,必須沿所有內外墻均設。
新建房屋的內外墻體均240mm磚墻,老房屋采用的是500mm厚的石砌墻體。
農村住宅一般是單層或2~3層,其開間一般也在4.0~5.0米左右。所以采用240mm磚墻或500mm厚石砌體,從豎向承載力的角度考慮是沒有問題的。但從防災防震的角度考慮,其整體性較差。
建議在墻體四角和縱橫墻交界處設置構造柱,在地坪處和層高處設置圈梁,形成軟框架,增強墻體的整體性。有條件的住戶可以在墻體內每隔500mm高設置墻體拉結筋增強墻體的抗剪能力。
目前新建房屋的樓蓋均采用現澆混凝土結構,是建房中投資較大的部分,存在的問題也較多。樓蓋包括梁和板,農村住戶一般都有挑檐,有的是挑梁,有的是挑板。
梁的截面尺寸:根據房屋布局,梁長一般為4米至6米,挑出1米。梁高為300~400mm,梁跨中配筋2B20或3B20,梁上配筋為2B14,挑出部分是將跨中鋼筋和梁上鋼筋直接延伸出去。
為了保證梁在使用階段的撓度和裂縫寬度在設計規范范圍內,需要梁具有一定的截面高度,梁的截面高度和梁的跨度有關。當梁長為4米至6米時,梁的高度應該為400~600mm。所以梁高均不滿足設計要求。
通過計算配筋,梁長如果是6米,則跨中應該配置4B20鋼筋,梁長為4.5米,則跨中配置2B20鋼筋即可。懸挑1米配置2B14鋼筋。和住戶的實際配筋比較,有的住戶存在安全隱患,有的住戶則存在浪費的情況。對于懸挑梁,其上部受拉,上部應該配置較多的鋼筋,但住戶只是簡單地將上部鋼筋伸出來,雖然因為挑出較短,上部2B14的鋼筋基本能滿足承載力要求,但這是一個概念性的錯誤,下部較多的鋼筋伸出來也造成浪費。
雖然在梁的截面高度和配筋中存在一些問題,但從調查中沒發現梁的撓度或裂縫寬度以及承載力出現較大問題的。所以對現存建筑,密切關注其受力狀態,尤其是有洪災震災時,要引起足夠重視。對今后建造的房屋,要按照設計要求進行施工。
板厚:在調查的住戶中,早期建造的房屋板厚有80mm和100mm的。近幾年及新建的建筑不論開間進深多少,均采用板厚120mm,實際上在施工過程中,由于施工操作的不規范,往往板的厚度還要加大。
配筋:早期的板底配筋及梁上或墻上大部分采用A6@200或A8@200,由于缺乏設計知識,有的住戶在梁上沒有設置負筋。隨著在外務工人員的經驗積累和經濟條件的改善以及房屋開間進深的加大,目前板內配筋少則A8@150多則A12@150。
板分為單向板和雙向板,農村的樓板均為雙向板。板的厚度和板的短跨方向的長度有關,如果開間是4米,進深是6米的話,那么板厚取1∕40的開間,取100mm厚即可。農村人認為板越厚越好,但實際上板越厚,板的自重也越大。在滿足板剛度要求的前提下,增加配筋率是提高承載力的有效措施。由于沒有設計常識,在早期建造的一所住宅中,梁上沒有配置負鋼筋,導致拆模即裂。雖然現在板內配置的鋼筋增加,但也存在著一些概念性的錯誤。比如從受力的角度分析,支座處也即梁和墻處的彎矩要比跨中彎矩大,也就是在梁上和墻上要配置比跨中要多的鋼筋才合理。還有懸挑板的下部只需要配置構造鋼筋或不配鋼筋,但一些用戶將跨中鋼筋直接延伸出去,造成浪費。樓板建造中存在的另外一個問題就是農村的二樓主要是囤積糧食。在一層屋頂上建造了糧倉,那么在設計一層屋蓋時要考慮這部分的荷載。
根據建筑布局進行設計。板厚取100mm即可。按開間4米,進深6米的雙向板計算,短向跨中配置B8@120,長向跨中配置B8@200,梁上或墻上(即支座處)配置B10@120,懸挑1米的板上部鋼筋采用B10@120。其他尺寸的配筋可酌情減少。梁上負筋的長度要足夠,一般取1米以上,或者將上部鋼筋拉通。
屋面普遍存在的問題是開裂。除了部分是由于結構設計原因(比如梁上或墻上沒有配置負筋或負筋挑出長度不足)造成的裂縫外,大部分的屋頂裂縫是溫度縫。為了晾曬糧食,農村的屋面一般是現澆混凝土磨光,并沒有做任何防水處理,所以出現裂縫是必然的。出現裂縫后的處理方式一種是在裂縫處澆上防水劑,這種方式主要是當裂縫寬度較小時或者裂縫不再擴展時比較有效。當大面積漏雨時(主要是30年以上的老房),部分住戶采用了在原來的屋面上澆筑一層40mm厚的細石混凝土,但因為沒有采取有效的防裂措施,仍然會出現裂縫。還有些住戶沒有處理好女兒墻的泛水致使水順著內墻流。農村人認為只要做的是現澆混凝土就應該不漏,而且認為混凝土厚度越厚越不容易開裂,實際上樓板厚度越厚,由于熱脹冷縮導致的混凝土中的熱量越不容易散發出來,混凝土越容易開裂。所以要對屋面開裂引起重視,在做屋面時應該采取必要的防裂措施。
剛性屋面的防水措施是設置分格縫和配置鋼筋網片,分格縫間距約為6米或者按照一間一設,分格縫的寬度10~25mm,縫內灌瀝青類密封材料或聚氨酯等高分子密封材料。鋼筋網片為Φ4~6間距100~200mm。
在不設分格縫的情況下,將屋面板上部鋼筋配置成雙層雙向且采用較細的鋼筋能有效防止裂縫的開展。澆筑混凝土時適當減小水灰比(即適當多加水泥)能加強混凝土的密實性。
材料方面:農村建房所采用的材料大部分不符合國家標準,比如鋼筋的直徑和強度,都沒有出廠合格證明;袋裝水泥的重量不足。
施工問題:施工時混凝土配比根據經驗進行配制,上料比較隨意。樓板鋼筋綁扎位置不能保證,比如混凝土保護層厚度和上部鋼筋的位置等,尤其是梁上位置處的負鋼筋位置,如果不能保證,則容易出現結構裂縫和安全隱患。
荷載:在進行梁板配筋計算時,要將荷載考慮周全且要留有一定余地。比如樓板厚度,如果是危房修繕,沒有將原來的屋面拆除,也就是在原來的老屋面上面再澆筑混凝土,因為原來的屋面變形,導致不平整,使得局部混凝土厚度達200mm厚。當一層樓面上設糧倉或水箱時,要將糧倉或水箱的位置設在角部,且將糧倉及水箱的荷載考慮進去。
建造農村住宅是廣大農民投資很大的一項工程,如果建成后不能滿足使用要求(比如漏雨)或不能很好地防御自然災害,將會影響農民的生活水平。所以在新農村建設時要對設計和施工引起重視。在沒有專人設計和正規施工隊伍的情況下,可以設計一些簡單的能代表大部分戶型的圖紙并指導部分有一定施工經驗的農村務工人員了解一些基本設計常識,這樣在不增加太多造價的基礎上,即可建造出滿足使用要求的且能抗震防災的安全、適用、耐久的住宅。
The Problems and Solutions in Rural Residential Structure——Taking Houjiao Village of Dong gang Town in Linzhou City as an Example
FUXianghong
(Anyang Institute of Technology School of Civil and Architectural Engineering,Anyang 455000,China)
Rural houses are usually built in the absence of formal design and formal construction teams,The basic width,the slab reinforcement and so on are based on the experience and the neighbors to learn from each other.Due to the lack of relevant design knowledge,there are some problems in safety and use of new houses.Through the foundation,wall,beam,floor,roof water proof,such as investigation,find out the existing part of the problem and put forward solutions,used to guide the reconstruction of houses,to meet the requirements of safety,suitable and durable.
rural residential;structure;existing problem;the solutions
郝安林)
TU37
A
1673-2928(2018)02-0073-03
D01:10.19329/j.cnki.1673-2928.2018.02.021
2017-07-22
付向紅(1966-),女,安陽工學院教授,碩士,研究方向:混凝土結構設計原理、混凝土結構設計、高層建筑結構。