我國(guó)農(nóng)村房屋抗震與加固的研究及進(jìn)展

楊仕升，王永幸，謝開仲

(1.廣西壯族自治區(qū)地震局,廣西 南寧 530022;2.廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院,廣西 南寧 530004)

我國(guó)農(nóng)村房屋抗震與加固的研究及進(jìn)展

楊仕升1,2，王永幸2，謝開仲2

(1.廣西壯族自治區(qū)地震局,廣西 南寧 530022;2.廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院,廣西 南寧 530004)

我國(guó)大多數(shù)破壞性地震都發(fā)生在農(nóng)村，通過分析我國(guó)農(nóng)村房屋建筑的主要結(jié)構(gòu)形式、震害特征及其建造特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)缺乏設(shè)防意識(shí)、缺乏抗震技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件差是農(nóng)房“小震致災(zāi)、大震大災(zāi)”的主要原因。通過對(duì)既有的結(jié)構(gòu)抗震、鑒定、加固、隔震技術(shù)的綜述，發(fā)現(xiàn)目前我國(guó)仍比較缺乏適合農(nóng)村房屋的抗震及加固技術(shù)。最后對(duì)農(nóng)村房屋抗震與加固方法提出建議，展望今后仍需重視的研究工作。

砌體結(jié)構(gòu)；框架結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)抗震；抗震鑒定與加固；農(nóng)村房屋

引言

我國(guó)的破壞性地震的震中大多在農(nóng)村。根據(jù)《中國(guó)古今地震災(zāi)情總匯》和國(guó)家地震局的地震目錄的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從公元前2300至公元2000年歷史上共發(fā)生5級(jí)以上地震2 048次，其中1 905次，約93%的破壞性地震都是發(fā)生在縣級(jí)農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)；歷史上MS大于8的強(qiáng)地震16次，有15次發(fā)生在農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)；在2003年全年我國(guó)發(fā)生成災(zāi)地震21次，這些地震的震中均位于村鎮(zhèn)地區(qū)［1～3］。上世紀(jì)我國(guó)發(fā)生的破壞性地震占全世界的三分之一，死亡人數(shù)為六十萬(wàn)，占全球死亡人數(shù)的一半。農(nóng)村地區(qū)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，房屋大多由村民自行搭建，他們?nèi)狈镜姆勒饻p災(zāi)意識(shí)，建筑簡(jiǎn)陋，基本上處于不設(shè)防狀態(tài)。存在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)、類型選擇不合理，沒有采用抗震措施，沒有選擇抗震能力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)類型等問題，建造缺乏管理，沒有抗震規(guī)范規(guī)程作指導(dǎo)，沒有示范工程作參考，抗震能力的強(qiáng)弱不太確定，對(duì)于突發(fā)的地震災(zāi)害抵抗能力比較差。因此，對(duì)于建于地震區(qū)的村民建筑結(jié)構(gòu)，正確的評(píng)價(jià)其抗震能力，并據(jù)此進(jìn)行抗震加固，對(duì)最大限度的降低地震災(zāi)害，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全具有重大的作用。

1 農(nóng)村房屋建筑的主要結(jié)構(gòu)形式及其震害特征

調(diào)查顯示，我國(guó)農(nóng)村民居房屋式樣較多，在不同的地域有不同的建筑方式和樣式，但歸納起來(lái)主要有五種：生土結(jié)構(gòu)房屋、木結(jié)構(gòu)房屋、石結(jié)構(gòu)房屋、底部框架-抗震墻砌體房屋、砌體結(jié)構(gòu)房屋和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋。生土結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)房屋基本建于上世紀(jì)80年代以前，該類房屋為木構(gòu)架承重，土坯墻作圍護(hù)墻，屋基處理比較簡(jiǎn)易。到了上世紀(jì)80年代～90年代，農(nóng)村民居大體采用的是砌體結(jié)構(gòu)（磚木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)）的房屋，磚木結(jié)構(gòu)屋梁使用木料，墻體采用燒結(jié)磚，地基處理簡(jiǎn)易，沒有鋼筋混凝土構(gòu)造柱和圈梁，由于該結(jié)構(gòu)建造簡(jiǎn)單，材料容易準(zhǔn)備，費(fèi)用低，在既有房屋中占較大的比例。底部框架-抗震墻砌體房屋、磚混結(jié)構(gòu)（設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁）和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋是上世紀(jì)90年代后興起的結(jié)構(gòu)形式，特別是近幾年中，農(nóng)村新建的房屋基本采用磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)［4～7］。

1.1 生土結(jié)構(gòu)房屋

生土結(jié)構(gòu)房屋指用未經(jīng)焙燒的土坯、灰土和夯土做成承重墻體的房屋，其中，土坯指用黏土制成的土磚塊；灰土承重墻指摻石灰（或其他黏結(jié)材料）的土筑墻和摻石灰土坯墻；夯土承重墻指對(duì)一定濕度的土在墻體模版的限制下經(jīng)夯擊而成。生土材料強(qiáng)度先天不足。未經(jīng)焙燒的土無(wú)論是抗壓強(qiáng)度、彎剪強(qiáng)度，還是延性都比較差，因此在相同的地震烈度下，生土結(jié)構(gòu)房屋的震害程度比其他結(jié)構(gòu)房屋要嚴(yán)重的多。另因房屋的跨度過大、門窗開洞不合理和墻角未采取拉結(jié)措施（容易產(chǎn)生應(yīng)力集中）很容易產(chǎn)生破壞。

1.2 木結(jié)構(gòu)房屋

木結(jié)構(gòu)房屋指木構(gòu)架（穿斗木構(gòu)架、木柱木屋架、木柱木梁）承受屋頂和樓蓋的重量，墻體（燒結(jié)普通磚圍護(hù)墻、蒸壓灰砂磚圍護(hù)墻和蒸壓粉煤灰磚圍護(hù)墻、生土圍護(hù)墻和石圍護(hù)墻）只起圍護(hù)作用且基本不承受屋頂?shù)闹亓?。相?duì)于生土類房屋，木房屋具有很好的變形能力和較強(qiáng)的抗震能力，這主要取決于木構(gòu)架的穩(wěn)定性，具體的破壞有木構(gòu)架松動(dòng)傾斜，梁柱折榫、脫榫，柱腳滑移［8］。

1.3 石結(jié)構(gòu)房屋

石結(jié)構(gòu)房屋指以塊石砌筑墻體，并以此承擔(dān)結(jié)構(gòu)重量的房屋。石房屋的震害最多出現(xiàn)在墻體上，主要表現(xiàn)為承重石墻塊石松動(dòng)、錯(cuò)位，墻體裂縫、外鼓或倒塌等。主要的原因有無(wú)砂漿砌筑、砂漿黏結(jié)不良；毛石選擇擺放不合理；塊石砌筑方法不當(dāng)?shù)取?/p>

1.4 底部框架-抗震墻砌體房屋

底層框架砌體結(jié)構(gòu)房屋 (簡(jiǎn)稱底框房屋)是指底層或底部?jī)蓪訛殇摻罨炷?抗震墻結(jié)構(gòu)、上部幾層為砌體墻 (磚或小砌塊)承重的多層房屋。由于其造價(jià)低廉、施工方便和使用性能良好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于我國(guó)農(nóng)村房屋的臨街建筑。這類房屋底層采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，能提供較大的使用空間，多用來(lái)做商鋪使用；上部采用多層砌體結(jié)構(gòu)形式，可用來(lái)做住宅、辦公室等。由于其上部是砌體形式，下部是框架形式，造成了“頭重腳輕”“上剛下柔”的結(jié)果。從抗震的角度來(lái)講，這對(duì)房屋的抗震設(shè)防是極為不利的，“頭重腳輕”導(dǎo)致其在地震作用下上部砌體以很大的慣性力作用于底層框架；“上剛下柔”則造成結(jié)構(gòu)豎向剛度分布不均勻，使房屋容易出現(xiàn)薄弱層，而薄弱層多出現(xiàn)在底層。主要震害特征有以下幾種：過渡層破壞；底層框架部分整體破壞；框架柱節(jié)點(diǎn)破壞；底層墻體破壞。

1.5 砌體結(jié)構(gòu)房屋

砌體結(jié)構(gòu)指的是以砌體材料承擔(dān)結(jié)構(gòu)重量的建筑物。主要震害特征有以下幾種：①樓層垮塌。在地震的作用下，一層受到的地震力最大，汶川地震中一層垮塌的情況很多。也有一些建筑由于上層砌體材料的強(qiáng)度比一層小的多或結(jié)構(gòu)消弱，使得上部樓層整層垮塌。②整體垮塌。因?yàn)槌兄貕w的破壞，使結(jié)構(gòu)失去支撐引起整體垮塌。特別是大開間砌體結(jié)構(gòu)，承重大梁下的墻體破壞將引起災(zāi)難性的后果。③墻角破壞。因墻角為縱橫墻的交匯點(diǎn)，在地震作用下其應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，破壞形態(tài)多種多樣，有剪斜裂縫，也有拉壓的豎向裂縫，嚴(yán)重時(shí)墻角脫落、塊材被壓碎、拉脫。④局部單元垮塌。結(jié)構(gòu)依靠縱橫墻組成空間抗側(cè)力體系，抵御地震作用。在強(qiáng)震作用下，往往使得平面上的薄弱處首先震損。特別是平面不規(guī)則，有凹進(jìn)突出的部位在其變化處和連接處破壞。⑤樓蓋與屋蓋的破壞。由于樓板的擱置長(zhǎng)度不夠常常引起局部倒塌或下部的墻體破壞倒塌引起樓屋蓋倒塌。⑥樓梯間破壞。主要是樓梯間墻體的破壞，而樓梯本身很少破壞。樓梯間墻體由于剛度相對(duì)較大，使得受地震的作用力也較大，又墻體的高厚比較大，容易發(fā)生破壞。⑦縱橫墻連接破壞。縱橫墻交接處因受拉產(chǎn)生豎向裂縫，嚴(yán)重時(shí)脫開，外縱墻倒塌。⑧附屬構(gòu)件的破壞。如突出屋面的小煙囪、女兒墻、附屬煙囪或門臉發(fā)生倒塌等；室內(nèi)裝飾、隔墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂、倒塌［9～11］。

1.6 框架結(jié)構(gòu)房屋

框架房屋是指由鋼筋混凝土縱橫梁和柱子等構(gòu)件所組成的承重體系的房屋。總的來(lái)說框架梁柱的震害主要反映在節(jié)點(diǎn)處。柱重于梁；角柱重于內(nèi)柱；柱頂重于柱底；短柱重于一般柱。主要的震害如下：①柱底。常見的震害是在樓面或地面上的100～400 mm處產(chǎn)生環(huán)向的水平裂縫，柱底的受力情況與柱頂相似，但因?yàn)橹坠拷钶^密，所以震害比柱頂輕。②柱頂。柱頂周圍有斜裂縫、水平裂縫或交叉裂縫。重者混凝土壓碎崩落柱內(nèi)箍筋拉斷，縱筋呈燈籠狀，上部梁、板傾斜。主要的原因是由于節(jié)點(diǎn)處的剪力和軸力和彎矩都比較大，錨固不好或箍筋配置不足，在剪、壓、彎的共同作用下，箍筋失效造成的。③節(jié)點(diǎn)。主要的原因是節(jié)點(diǎn)區(qū)少箍筋或無(wú)箍筋，在剪、壓、彎的作用下混凝土產(chǎn)生斜裂縫甚至擠壓破碎，縱向鋼筋成燈籠狀。④短柱。當(dāng)有夾層、錯(cuò)層或有半高的填充墻時(shí)，不恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置一些連系梁，容易形成短柱（H/b＜4，H為柱高；b為柱截面邊長(zhǎng))。一方面短柱能吸收較大的地震作用；另一方面柱常受剪發(fā)生破壞，形成交叉裂縫甚至脆斷。⑤角柱。由于房屋型心和重心不在一點(diǎn)而發(fā)生扭轉(zhuǎn)，使得角柱所受剪力最大，同時(shí)在雙向彎矩的作用下，其約束又較其他柱小，故震害重于內(nèi)柱［12］。

2 農(nóng)村房屋的建造特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀

2.1 農(nóng)村房屋的建造特點(diǎn)

（1）設(shè)計(jì)方面。不管是舊房屋還是新建房屋幾乎都沒有經(jīng)過設(shè)計(jì)，農(nóng)房建造缺乏技術(shù)，也更缺乏建筑抗震方面的技術(shù)。

主要表現(xiàn)在：很多舊房屋同時(shí)采用多種材料混合砌筑，房屋的整體性差；片面的追求房屋的數(shù)量和面積，結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)條件下就降低了房屋的質(zhì)量；新建房屋注重居住條件和美觀要求，但是缺乏抗震防災(zāi)意識(shí)，經(jīng)費(fèi)使用不當(dāng)。在結(jié)構(gòu)上省錢，卻在裝修上大量投資。過分的追求外表的美觀，居住房屋普遍追求豪華、高大、寬敞、明亮、舒適、氣派。

（2）施工方面。房屋的施工質(zhì)量沒有保證，從材料的來(lái)源到使用，沒有施工技術(shù)的指導(dǎo)，使房屋存在大量的安全隱患。例如經(jīng)濟(jì)條件好的家庭，希望把房子蓋得結(jié)實(shí)些，但是沒有技術(shù)的指導(dǎo)，認(rèn)為只要多加構(gòu)造柱和圈梁或把梁柱斷面尺寸做的大些，房屋就結(jié)實(shí)抗震了。所以，不惜投資，層層設(shè)圈梁，間間加構(gòu)造柱，但是卻忽視了構(gòu)件的強(qiáng)度均衡和聯(lián)結(jié)，出現(xiàn)顧此失彼，造成許多局部強(qiáng)度過高而浪費(fèi)材料和經(jīng)費(fèi)的現(xiàn)象，也出現(xiàn)了不少局部強(qiáng)度或聯(lián)結(jié)過弱，形成抗震的薄弱環(huán)節(jié)。

2.2 農(nóng)村房屋的研究現(xiàn)狀

郭容等［13］2001年通過對(duì)湖南常德市太陽(yáng)山兩側(cè)集鎮(zhèn)和農(nóng)村的515棟房屋的抗震性能進(jìn)行了調(diào)查，該地區(qū)60%的房屋建造為20年以上，結(jié)構(gòu)類型以主要為磚木結(jié)構(gòu)，該房屋存在建材質(zhì)量差、結(jié)構(gòu)不合理、維修不及時(shí)、施工質(zhì)量差等諸多對(duì)抗震不利的因素。

李慧峰等［14］通過選擇性走訪、問卷及對(duì)有關(guān)單位問訊等形式，對(duì)寧波村鎮(zhèn)地區(qū)自建住宅的抗震防災(zāi)狀況進(jìn)行了調(diào)查，認(rèn)為寧波市農(nóng)村住房條件在近20年來(lái)發(fā)生了很大的變化，但是農(nóng)民住房在建造過程中仍然存在著許多的共性問題。如：過多重視房屋的美觀氣派、外觀裝璜，忽略結(jié)構(gòu)形式的合理性和抗震性能；房屋建造無(wú)設(shè)計(jì)、村莊建設(shè)無(wú)規(guī)劃、建材質(zhì)量不合格及施工質(zhì)量難保證等問題。

毛羚［3］對(duì)村鎮(zhèn)中既有結(jié)構(gòu)類型中的土木結(jié)構(gòu)，磚木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，分析其在地震作用下的不同破壞程度及其震害表現(xiàn)，并探討了其各自震害特征的原因，結(jié)合有限元非線性動(dòng)力分析，從理論上驗(yàn)證了農(nóng)村民居的震害特點(diǎn)。并對(duì)湖北農(nóng)村區(qū)域范圍內(nèi)房屋進(jìn)行震害預(yù)測(cè)，分析了此區(qū)域范圍內(nèi)農(nóng)村房屋在遭受不同烈度的地震情況下所發(fā)生的破壞結(jié)果。

歐陽(yáng)攀［1］對(duì)農(nóng)村新建房屋及加固的施工方法及質(zhì)量控制措施進(jìn)行了研究。特別對(duì)新建磚砌體房屋施工，分析了原材料選擇、墻體的組砌方式及砌筑施工要點(diǎn)，以及圈梁構(gòu)造柱的施工方法；對(duì)已建磚砌體房屋的加固，提出了鋼筋網(wǎng)復(fù)合砂漿面層、增設(shè)鋼筋網(wǎng)復(fù)合砂漿構(gòu)造柱及圈梁、增設(shè)鋼筋網(wǎng)復(fù)合砂漿剪刀撐的加固施工工序及方法。重點(diǎn)分析了新建及加固施工的質(zhì)量控制點(diǎn)及施工質(zhì)量缺陷，并采取層次分析法建立了抗震施工質(zhì)量的評(píng)價(jià)體系。

吳亞麗［15］采用SPA2000有限元分析軟件，對(duì)農(nóng)村居民中砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)體墻結(jié)構(gòu)和空斗墻結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析。分析了兩種結(jié)構(gòu)在不同烈度下的地震響應(yīng)，進(jìn)一步確定了結(jié)構(gòu)的薄弱部位，并對(duì)其進(jìn)行抗震性能評(píng)估。結(jié)果表明，提高砂漿強(qiáng)度等級(jí)或設(shè)置相應(yīng)構(gòu)造措施都能不同程度地提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能，其中同時(shí)設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱的措施最為有效。

劉喜中［16］對(duì)農(nóng)村磚砌體房屋中未按規(guī)范要求設(shè)置構(gòu)造柱的房屋，推薦使用碳纖維布進(jìn)行墻體和房屋加固的簡(jiǎn)易方法，并用有ANSYS限元軟件分別建立了純磚砌體墻體、碳纖維布加固墻體和設(shè)置構(gòu)造柱墻體三種分析模型。比較了三種墻體模型在水平荷載作用下的荷載一位移曲線，得出碳纖維布加固墻體能有效減小墻體變形的結(jié)論。模態(tài)比較分析結(jié)果表明碳纖維布加固磚砌體房屋的整體剛度可以得到有效提高。動(dòng)力時(shí)程比較分析結(jié)果表明碳纖維布加固磚砌體房屋具有良好的抵抗地震力的能力。

劉開康［17］以村鎮(zhèn)中既有結(jié)構(gòu)類型中的土坯結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，本著“經(jīng)濟(jì)、有效、耐久和易施工”的原則，提出應(yīng)用摩擦滑移隔震技術(shù)對(duì)土坯結(jié)構(gòu)減震的方法，通過有限元模擬模態(tài)分析和非線性時(shí)程分析表明：滑移隔震延長(zhǎng)了土坯結(jié)構(gòu)自振周期，結(jié)構(gòu)振動(dòng)以前兩階平動(dòng)振型為主；而且能有效減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。以砂粒作為滑移層的土坯滑移隔震模型和基礎(chǔ)固定模型在不同工況下的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了砂層滑移隔震對(duì)土坯結(jié)構(gòu)的減震效果。

雷靜雅等［18］通過對(duì)5.12汶川地震中德陽(yáng)、都江堰、成都等災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)震害調(diào)查中指出農(nóng)村結(jié)構(gòu)中土木結(jié)構(gòu)雖然墻體的材料強(qiáng)度較低，但是這類房屋的墻體較厚且高度低，故災(zāi)害損失較輕。磚混結(jié)構(gòu)中L型房屋的震害與的朝向有直接的關(guān)系，垂直于波傳播的方向房屋的震害嚴(yán)重，而順波動(dòng)的方向震害較輕?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中由于地基原因造成的結(jié)構(gòu)整體傾斜；填充墻與框架結(jié)構(gòu)的拉結(jié)措施不力而造成嚴(yán)重破壞；附屬結(jié)構(gòu)由于鞭梢效應(yīng)而破壞嚴(yán)重。

3 結(jié)構(gòu)抗震與加固的研究方法

農(nóng)村房屋的建造一般都沒有經(jīng)過計(jì)專門的設(shè)計(jì)，施工也缺乏專業(yè)的施工隊(duì)伍與施工機(jī)械。通過試驗(yàn)研究或模擬分析來(lái)研究農(nóng)村房屋的抗震與加固效果。

3.1 抗震實(shí)驗(yàn)方法的發(fā)展

根據(jù)試驗(yàn)的對(duì)象不同，結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)可以分為構(gòu)建試驗(yàn)和材料試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)局部試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)整體性試驗(yàn)。整體試驗(yàn)是根本目的，局部和構(gòu)件試驗(yàn)是有針對(duì)性地分析結(jié)構(gòu)整體的組成部分的性能，材料試驗(yàn)是基礎(chǔ)。從加載方式上可以分為靜力和動(dòng)力試驗(yàn)兩種，靜力包括單調(diào)加載和循環(huán)加載，動(dòng)力包括自由振動(dòng)（自由釋放或沖擊）和強(qiáng)迫振動(dòng)。強(qiáng)迫震動(dòng)又可分為簡(jiǎn)諧振動(dòng)與模擬地震動(dòng)和天然振動(dòng)。從發(fā)展上經(jīng)歷了：靜力試驗(yàn)階段、偽靜力試驗(yàn)階段、偽動(dòng)力試驗(yàn)階段、自由振動(dòng)試驗(yàn)階段、共振試驗(yàn)階段、模擬地震動(dòng)試驗(yàn)等［19］。

3.2 我國(guó)抗震鑒定與加固工作的發(fā)展

我國(guó)抗震鑒定與加固工作的發(fā)展分為三個(gè)階段。啟動(dòng)階段（1968年開始）；發(fā)展階段（1975年）；初步成熟階段 （1994年）［20］。

4 農(nóng)村建筑抗震與加固技術(shù)

4.1 農(nóng)村房屋的抗震技術(shù)

葛學(xué)禮等在大量研究及調(diào)查農(nóng)村房屋建筑抗震性能上，制定了《鎮(zhèn) (鄉(xiāng))村建筑抗震技術(shù)規(guī)程》用于指導(dǎo)農(nóng)村地區(qū)房屋的抗震措施，該規(guī)程中提出了農(nóng)村建筑的抗震設(shè)防目標(biāo)（二水準(zhǔn)）：“小震不壞，中震不倒”。

分類階段啟動(dòng)階段（1968～1974）發(fā)展階段（1975～1993）初步成熟階段（1994-）抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn) 抗震加固規(guī)程 鑒定標(biāo)準(zhǔn)使用范圍《地震區(qū)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 （草案）》（1964年）《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 （試行）》（TJ11-74）《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ11-78）—— —— ——《京津地區(qū)工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（1975）《工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn) （試行）》（TJ23-77）《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-95）《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-95）《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-95）《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-2009）——京津地區(qū)（試行），7、8度地區(qū)全國(guó)通用標(biāo)準(zhǔn) （試行），7、8、9 度地區(qū)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ11-89）《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2008）《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）《工業(yè)與民用建筑抗震加固技術(shù)措施》（1985年）《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》（JGJ116-98）《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》（JGJ116-98）《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》（JGJ116-98）《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》（JGJ116-2009）全國(guó)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，6、7、8、9 度地區(qū)全國(guó)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，6、7、8、9 度地區(qū)全國(guó)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，6、7、8、9 度地區(qū)全國(guó)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，6、7、8、9 度地區(qū)

2008年實(shí)施的《農(nóng)村民居建筑抗震設(shè)計(jì)施工規(guī)程》，該規(guī)程適用于抗震設(shè)防烈度為7、8的近、遠(yuǎn)郊區(qū)新建一、二層農(nóng)村民居建筑，且單體面積不超過300 m2，設(shè)防目標(biāo)是：當(dāng)遭遇到本地區(qū)的抗震設(shè)防烈度時(shí)，屋架與房屋墻體不致倒塌，不發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。

2009年6月安徽省出臺(tái)了《安徽省農(nóng)村房屋抗震技術(shù)規(guī)程》編號(hào)DB34/T922-2009。該規(guī)程中依據(jù)我國(guó)抗震規(guī)范中的三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)，提出了適合于本省農(nóng)村民居的二水準(zhǔn)“小震不壞、中震不倒”的設(shè)防目標(biāo)，內(nèi)容主要針對(duì)農(nóng)村房屋中的砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)房屋的一般規(guī)定和施工要求以及抗震構(gòu)造措施等方面規(guī)定和建議，并對(duì)房屋在建造前的地基和基礎(chǔ)，建筑形式和規(guī)劃選址、場(chǎng)地等方面進(jìn)行了規(guī)范。

（1）房屋地基及基礎(chǔ)選擇與設(shè)計(jì)。①不要在含有大量砂土或淤泥的區(qū)域建設(shè)房屋；②非巖質(zhì)的陡坡上、高聳山包、條狀突出的山嘴及河岸旁，這類地區(qū)的地基容易產(chǎn)生不均勻沉降或產(chǎn)生滑移，因此不宜建造房屋；③注意基礎(chǔ)的選型，加強(qiáng)其整體性和剛性，同一建筑單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上；④建筑物基礎(chǔ)的埋置深度不易淺；⑤加強(qiáng)基礎(chǔ)和上都結(jié)構(gòu)的整體性；⑥土地基上的基礎(chǔ)應(yīng)有較多的安全儲(chǔ)備，以防止建筑物在地震效應(yīng)和豎向荷載作用下的震動(dòng)過大，引起房屋沉降和傾斜。

（2）結(jié)構(gòu)的平面和立面布置要對(duì)抗震有利。結(jié)構(gòu)布置宜對(duì)稱且有規(guī)則，質(zhì)量和剛度的變化要均勻，避免樓層錯(cuò)層。

（3）房屋要輕。減輕樓蓋和屋蓋自重，盡量采取輕質(zhì)材料；圍護(hù)結(jié)構(gòu)要輕，承重墻體更要輕；屋頂不要做笨重的附屬物。

（4）重視圈粱和構(gòu)造柱的布置。①圈梁能大大減輕震害，不設(shè)置圈梁或設(shè)置不當(dāng)震害就比較嚴(yán)重。圈梁能使縱墻、橫墻及樓蓋或屋蓋連成一體，增強(qiáng)旁屋的整體性，能箍住樓蓋或屋蓋，增強(qiáng)其整體剛度，能提高墻體抗彎剛度和約束墻面裂縫開展，能減少墻體的豎向自由長(zhǎng)度，增自嘴體的穩(wěn)定性；抵抗由于地震或其他原因引起的不均勻沉降對(duì)房屋的破壞作用。②設(shè)置構(gòu)造柱是唐山大地震后總結(jié)出來(lái)的非常有效的抗震措施。鋼筋混疑土構(gòu)造柱可以加強(qiáng)旁屋抵抗豎向地震力作用的能力，可以加強(qiáng)縱墻和橫墻的連接，增強(qiáng)房屋的整體性，特別是把設(shè)置在墻體內(nèi)的圈粱和構(gòu)造柱連接成-個(gè)空間框架，對(duì)縱墻和橫墻起到約束作用。在墻體達(dá)到強(qiáng)度極限后，破碎的墻體因?yàn)橛腥α缓蜆?gòu)造柱的約束而防止碎塊散落，從而支撐樓蓋或屋蓋不致倒塌。鋼筋混凝土構(gòu)造拄在很大程度上提高了磚砌房屋的抗倒塌性能，使墻體材料從脆性向延性過渡。

4.2 農(nóng)村房屋的加固技術(shù)

對(duì)各類建筑物進(jìn)行加固方法通?？煞譃閮纱箢悾阂活愂腔謴?fù)抗震能力的方法；一類是增強(qiáng)、提高抗震能力的方法［21］。

恢復(fù)抗震能力的方法通常采用壓力灌漿法和化學(xué)灌漿法，增強(qiáng)、提高抗震能力的方法有增強(qiáng)強(qiáng)度、提高延性法，加強(qiáng)整體性法和改變傳力途徑法。增強(qiáng)強(qiáng)度、提高延性主要采用水泥砂漿面層法、鋼筋混凝土面層法、型鋼網(wǎng)箍法、噴射混凝土法、替換構(gòu)件法和粘貼鋼板法等；加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性主要有加設(shè)圈梁法、加設(shè)構(gòu)造柱法和加設(shè)拉桿（梁）法等；改變傳力途徑主要有增設(shè)抗震墻法和增設(shè)支撐法等。值得指出的是，加設(shè)圈梁、加設(shè)構(gòu)造柱和加設(shè)拉桿（梁），增設(shè)抗震墻和增設(shè)支撐法也可增強(qiáng)和提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和延性。各加設(shè)構(gòu)件和原結(jié)構(gòu)通?？刹捎娩摻罨炷龄N鍵、干硬性水泥砂漿錨桿、108膠水泥砂漿錨桿、水玻璃水泥砂漿錨桿、樹枝錨桿、楔縫式錨桿、普通螺栓和鋼筋短拉桿等方法加強(qiáng)相互間的連接，以利于地震發(fā)生時(shí)，新老構(gòu)件共同抵抗地震作用。對(duì)混凝土構(gòu)件來(lái)說，增強(qiáng)與保證新舊混凝土結(jié)合也是必要的，通常要采用增大結(jié)合面，嚴(yán)格清理舊混凝土表面和涂膠結(jié)劑等措施。

（1） 對(duì)于農(nóng)村房屋的常用的抗震加固方法［22］。①磚混結(jié)構(gòu)。加固方法有增設(shè)抗震墻、構(gòu)造柱、圈梁。其中增設(shè)抗震墻的造價(jià)較高，改變了房屋的開間，影響了房屋原有的使用功能，而且現(xiàn)場(chǎng)施工濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生活和生產(chǎn)有一定的影響。②磚木結(jié)構(gòu)。主要加固有增設(shè)墻體和原有結(jié)構(gòu)樓蓋及墻體間連接、房屋內(nèi)外墻間的連接加固、墻和樓屋蓋間連接加固、外墻和圈梁間的連接加固，主要是通過添加拉結(jié)筋鋼板來(lái)提高房屋的抗震性能。③框架結(jié)構(gòu)。加固的方法有增設(shè)鋼筋混凝土抗震墻或翼墻、鋼構(gòu)套、現(xiàn)澆鋼筋混凝土套加固框架、利用拉筋或鋼夾套來(lái)增加填充墻與框架連接。

（2）對(duì)于農(nóng)村房屋的加固措施方面［23］，中提出了用采用高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)薄層（HPFL）加固已有的鋼混結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)。

4.3 農(nóng)村建筑隔震技術(shù)的發(fā)展

上世紀(jì)六十年代，工程力學(xué)研究所李立教授闡述了隔震觀點(diǎn)并倡導(dǎo)隔震研究，于八十年代初采用砂礫隔震的方法在北京中關(guān)村國(guó)家強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)中心建造了一棟四層磚混房屋，這是我國(guó)最早的隔震建筑。進(jìn)入八十年代，廣州大學(xué)周福霖院士等對(duì)疊層橡膠支座的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。1993年，周福霖院士等在汕頭建成一幢用高阻尼疊層橡膠支座隔震的八層框架綜合樓，并在1994年夏經(jīng)受了一次小震的考驗(yàn)，驗(yàn)證了隔震機(jī)構(gòu)的有效性。同年，華中理工大學(xué)唐家樣教授等在河南安陽(yáng)建成一座采用鉛芯疊層橡膠支座隔震的綜合樓，1994年又在四川西昌冕寧縣建成一座八層框架綜合樓，再用疊層橡膠支座隔震。1993～1994年，中國(guó)建筑科學(xué)研究院工程抗震研究所周錫元院士等與西昌市建筑勘察設(shè)計(jì)院、華南建設(shè)學(xué)院西院合作，在西昌市建造了若干幢六層磚混住宅樓，均采用高阻尼疊層橡膠支座隔震。1995年，在云南大理又建成類似建筑。

近年來(lái)，我國(guó)在隔震規(guī)范化研究方面也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。2001年頒布《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB50011-2002），隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為獨(dú)立章節(jié)出現(xiàn)；同年，頒布《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》 （CECS126：2001）；2004年，《建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計(jì)通則》 （試用）（CECS 160：2004） 出臺(tái)。在《國(guó)家防震減災(zāi)規(guī)劃（2006-2020年）》中明確提出要“推進(jìn)隔震等新技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用”。尤其，吸取“5.12”地震經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，建筑隔震技術(shù)在災(zāi)區(qū)重建中得到大力推廣，并在學(xué)校、醫(yī)院等一些永久性建筑中得以廣泛應(yīng)用。如目前廣州大學(xué)工程抗震研究中心開展的纖維橡膠支座的研究已用于映秀的災(zāi)后重建工程；劉開康在對(duì)比分析現(xiàn)有隔震技術(shù)的基礎(chǔ)上提出應(yīng)用摩擦滑移隔震技術(shù)對(duì)農(nóng)村房屋中土坯結(jié)構(gòu)減震。湖南大學(xué)提出的在房屋基礎(chǔ)頂面設(shè)置一種新型的鋼筋-瀝青隔震層，并對(duì)上部結(jié)構(gòu)采取復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)薄層窄條帶設(shè)置構(gòu)造柱、圈梁、剪刀撐，可以有效的抵御地震災(zāi)害。

5 結(jié)論及展望

農(nóng)村房屋盡管總高度較低，層數(shù)較少，但是歷次地震震害表明，在遭遇地震時(shí)，農(nóng)村房屋的損壞最為嚴(yán)重，地震造成絕大部分的人員傷亡也是農(nóng)民，甚至5級(jí)左右的地震都會(huì)造成了人員的傷亡，沒有設(shè)防的村鎮(zhèn)公共設(shè)施和農(nóng)村民居成為危害農(nóng)民生命安全的重要隱患，農(nóng)村房屋抗震薄弱（基本不設(shè)防）的原因，不僅僅是經(jīng)濟(jì)上，更主要的是缺少抗震意識(shí)，即便有了抗震意識(shí)，也缺乏抗震的基本知識(shí)和抗震技術(shù)指導(dǎo)。

從工程抗震的角度來(lái)說，提高農(nóng)村房屋自身的抗震能力是降低震害損失的最有力措施。新建農(nóng)村房屋的設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按照國(guó)家頒布的地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖和地震烈度區(qū)劃圖的規(guī)定以及抗震規(guī)范中的設(shè)防要求進(jìn)行設(shè)防，滿足建筑物“大震不倒，中震可修，小震不壞”的抗震設(shè)計(jì)原則；并且適當(dāng)增加一些抗震構(gòu)造措施，還要重視非主體結(jié)構(gòu)的抗震施工、設(shè)計(jì)和管理；對(duì)已建結(jié)構(gòu)而未采取抗震設(shè)防措施的，按照抗震性能的鑒定方法，采取有效的抗震加固措施來(lái)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震能力。

目前要求大面積提高農(nóng)村房屋抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，投資大幅增加，仍有難度。若采用有效，成熟的結(jié)構(gòu)隔震減震技術(shù)，投資增加不多但能明顯提高結(jié)構(gòu)抗震安全性，并實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)備雙保護(hù)。

為了全面貫徹執(zhí)行國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)施農(nóng)村民居地震安全工程的要求，實(shí)現(xiàn)“到2020年，我國(guó)基本具備綜合抗御6級(jí)左右、相當(dāng)于各地區(qū)地震基本烈度的地震的能力”的宏偉目標(biāo)。而對(duì)于農(nóng)村房屋抗震與加固方法是一個(gè)十分龐大和復(fù)雜的課題，涉面較為廣泛。本文論述了目前的研究進(jìn)展后認(rèn)為，以下問題有待進(jìn)一步研究和解決：①研究農(nóng)村房屋在地震發(fā)生時(shí)房屋破壞形式和倒塌模式。②對(duì)未進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)或未采用抗震措施的房屋建筑進(jìn)行抗震加固研究，提出農(nóng)村房屋抗震加固的方法，并明確不同方法的加固效果，制定出抗震加固和修復(fù)的示范圖集。③給農(nóng)村房屋建筑的抗震措施的采用和加固方法提供示范性的成果，為制定相應(yīng)的農(nóng)村房屋抗震設(shè)計(jì)、加固和修復(fù)規(guī)范、地方法規(guī)和指南等提供科學(xué)可靠的依據(jù)。④農(nóng)村房屋抗震問題中還存在：如嚴(yán)重的缺技術(shù)，農(nóng)房難按規(guī)范設(shè)計(jì)、施工；農(nóng)村經(jīng)濟(jì)較差，高造價(jià)的抗震要求難以實(shí)施；農(nóng)村交通不便，建材、施工機(jī)械難以提供等。

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Research and Progress on Earthquake-resistance and Strengthening of Rural Housing

YANG Shisheng1,2， WANG Yongxing2， XIE Kaizhong2

(1.Seismologocal Bureau of Guangxi autonomous Region,Nanning 530022,China;2.College of Civil and Architectural Engineering,Guangxi University,Nanning 530004,China)

China′s most destructive earthquakes have occurred in rural areas,by analyzing the main structure format,earthquake damage characteristics and construction characteristics in rural housing construction,it is found that no proof consciousness,lack of seismic technical and poor economic conditions are main reasons of small earthquake hazard and earthquake catastrophe,technology for rural housing on earthquake-resistance and reinforcement is lacked through the overview to existing seismic,appraisal,reinforcement,isolation technology.At last,suggestion is proposed about the method of earthquake-resistance and strengthening,and the research work which still needs to be paid attention to in future are looked ahead.

Masonry structure； Frame structure； Structure earthquake-resistance； Seismic identification and strengthening；Rural housing

P315.925

A

1001-8662（2011）03-0140-10

2011-08-03

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 (桂科攻0990027-12)

楊仕升，男，1960年生，教授級(jí)高級(jí)工程師.主要從事地震監(jiān)測(cè)和建筑結(jié)構(gòu)抗震研究.E-mail：yangss01@163.com.