土坯建筑地震作用下破壞形式

蘇志凡

摘 要：精準扶貧、攻堅扶貧的口號響徹全國各地，其工作重心大多在廣闊的 貧困農村，而農村危房改造和重建可謂是其工作的核心。通過對我國西部農村地區進行的大量調查和研究發現，生土結構房屋存量巨大，不僅危房率較高，而且幾乎沒有什么抗震安全構造措施。本文結合工程實踐經歷，總結出一些土坯建筑地震作用下破壞形式。

關鍵詞：生土建筑；修繕加固；夯土建筑

0引言

土是生土建筑的主體材料，材料成本微乎其微，再加上多是農戶自建，這就大大降低了其建造成本，而且生土還是一種可再生資源，當房屋拆除后，土還可以返回農田作為肥料重復利用，不會對環境造成任何負擔。云南生土民居、新疆回族民居、福建土樓、和西北漢族民居中都有許多生土建筑。由于生土材料強度低、結構松散、房屋抗震性能較鋼筋混凝土結構相差很多，加上生土墻體施工工藝和抗震構造措施不完善，也沒有具體的規范作為指導，造成了生土建筑缺少必要的抗震構造措施。

農村地區自然環境比較惡劣，經濟基礎相對薄弱，農民自建房屋存在許多不合理之處，因此在歷次地震中損失較為慘重。當下，在國家精準扶貧、防災減災的政策要求下，需要對這些民居的房屋進行修繕加固。但是現有的加固技術主要針對城鎮建筑，大多數并不適用于生土結構房屋，對于生土結構房屋的加固措施研究少于砌體結構。因此，以“科學評估、精準加固、簡單有效、經濟合理、保護風貌”為原則，對農村地區既有生土結構民居的加固研究具有非常重要的現實意義。

1生土建筑特點

生土建筑是人類進入文明時代的主要標志之一，是中華民族的寶貴財富。土坯的出現使生土建筑發展到了一個更高的水平。雖然土坯建筑擁有眾多優點，如施工方便、成本低廉、冬暖夏涼等，但是傳統土坯的問題也日益突。傳統土坯的抗彎、抗剪、抗折強度都比較低，導致土坯建筑抵抗地震災害的能力很弱。隨著時代的不斷進步和社會經濟的快速發展，如今廣大農村地區新建房屋時已經很少再使用土坯材料，使得這一古老建筑的數量正在不斷地減少。然而，隨著環境污染、能源危機、生態危機等一系列問題的頻繁發生，使得生態文明建設的重要性、緊迫性更加凸顯出來。

生土建筑有許多優點，在人們普遍關注生態危機、能源危機、環境污染的今天，特別是中國西北地區，由于歷史上的種種原因致使該地區經濟落后，森林資源缺乏，生態環境脆弱，水土流失嚴重，大部分地區被缺水所困擾。生土建筑也有許多缺點，耐水性較差。

2 生土建筑加固與修復技術

2.1土坯建筑地震災害損失

我國東鄰環太平洋地震帶，南接歐亞地震帶，其主要地震帶有兩條：一條為南北地震帶，北起賀蘭山，南經六盤山，西至云南省東北，其縱貫了我國南北地區；另一條為東西地震帶，主要的東西構造帶有兩條，北面的一條途徑陜、晉、冀并開始向東延伸，最終延伸到遼寧北部的千山地區，南面的自帕米爾開始，途徑昆侖山、秦嶺山脈，直至大別山[7]。因此我國是世界上遭受地震災害最嚴重的國家之一.

2.2土坯建筑破壞形式

土坯建筑擁有諸多優點，如就地取材、施工技術方便、熱穩定性好、節約成本、生態環保等，致使我國許多地區仍然存著大量的土坯建筑。但是隨著時間的發展土坯建筑不足之處日益突出。本節結合實地調研和對前人文獻的總結，對正常使用下的土坯建筑破壞情況做如下介紹

（1）地基的不均勻沉降導致墻體開裂

農村現有的土坯建筑大部分沒有進過合理的設計，場地一般選擇在原有宅基地處或者完全按照自主經驗選擇，這樣有可能將房屋建造在不良地基上。農村土坯建筑房屋幾乎沒有像現有城市住宅一樣做散水來保護地基。由于生土遇水浸泡容易液化，致使其承載力有很大程度的降低，最終導致地基的沉降量或者變形不一致，進而引起墻體開裂。

（2）溫差引起土坯墻體開裂

因為屋頂受到陽光照射的時間要比墻體長的多，其屋頂的溫度比墻體高的多。又由于墻體和屋頂建造材料的熱膨脹系數不同，致使屋頂的熱脹冷縮變形幅度要比墻體大，從而會在墻體內產生較大的拉應力和剪切應力。當應力在墻體內不斷增大，一旦超過墻體本身的極限強度時就會產生不同形式的裂縫。這種由溫差引起的裂縫在墻體上的分布規律為：墻體的端部大于中間，頂部大于下部。特別在西北干旱半干旱地區溫差較大，夏季升溫快氣溫高，冬季降溫快氣溫低，這種現象更為明顯。

（3）砌塊和灰漿收縮引起墻體開裂

一方面，制作土坯的材料為粘性土，水分不易蒸發，在砌筑墻體時處于未完全干燥狀態。另一方面，傳統土坯墻體直接利用伴有麥草的黏土泥漿進行砌筑，而土坯磚本身擁有較強的吸水性。因此隨著時間的發展土坯磚和泥漿會隨著水份的慢慢流失而產生干縮變形。當墻體發生收縮變形時，就會受到來自相鄰約束構件的約束，從而在墻體內部產生約束拉應力。隨著外部條件的不斷變化，致使墻體內的拉應力不斷累計加大，一旦超過墻體的極限強度時就會產生相應形式的裂縫。

（4）屋蓋荷載引起墻體裂縫

土坯墻承重房屋的屋架和檁條直接放置在土坯墻上，其上部屋蓋的重量全部由土坯墻承擔；而對于傳統土坯建筑材料即土坯磚和粘結泥漿其強度普遍較低，抗壓強度一般為0.3～0.8MPa。因此在屋蓋與土坯砌體直接接觸部位往往造成局部壓應力過大，而相應墻體的承載力又過小，最終導致墻體被劈裂。目前農村地區關于農房建設方面尚未頒布相應的規范制度，致使很多房屋達不到規范要求，如土坯墻的縱橫墻接觸部位或者轉角處既不留槎，也不設置拉結措施。進而在上部屋蓋荷載長期作用下形成里外貫通裂縫。

（5）其他因素引起土坯墻體的破壞

傳統土坯是通過相應的模具經過人工夯制而成，其密實度較低，而對于用于砌筑泥漿的粘結性更是達不到規范要求，因此其耐久性較差。隨著時間的發展容易受到風蝕、雨水浸濕、硝堿侵蝕等破壞。導致砌筑泥漿剝落，灰縫松散形成孔洞；墻基易出現返潮、起泡、空鼓、開裂、剝落等狀況。最終使墻體承載力下降，甚至倒塌。另外施工工藝引起的原始缺陷也是墻體開裂的一個重要原因，比如很多夯土墻有施工縫，隨著時間的發展墻體在此處容易開裂，而土坯墻同樣也存在類似的情況。

結束語：貧困地區由于受到自然、地理環境、經濟狀況和歷史文化等因素的制約，經濟發展相對落后，貧困人口所占比例較大，農村建設艱難。在對生土建筑結構形式劃分的基礎上，對其安全性能進行分析，分析房屋結構上存在的安全隱患、普遍性的結構不合理等問題。

參考文獻

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（作者單位：西安建筑科技大學）