河南省農(nóng)村自建房抗震調(diào)查研究*

蘇聰聰

(許昌學(xué)院土木工程學(xué)院，河南 許昌 461000)

0 引言

農(nóng)村自建房屋是指農(nóng)民就地取材，自請(qǐng)工匠或相互協(xié)作，沒(méi)有經(jīng)過(guò)正規(guī)設(shè)計(jì)和施工指導(dǎo)修建的房屋。由現(xiàn)場(chǎng)震害調(diào)查可知，在遭受同等地震烈度破壞條件下，農(nóng)村人口傷亡、建筑的倒塌破壞程度均遠(yuǎn)高于城市。但長(zhǎng)期以來(lái)，由于農(nóng)村地區(qū)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，居民防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)淡薄，國(guó)家又未將農(nóng)村地區(qū)建房納入規(guī)范管理，使得這一安全工程的實(shí)施困難重重，發(fā)展極為緩慢。汶川地震的發(fā)生再次給我們敲響了沉重的警鐘，加快農(nóng)村民居地震安全工程，徹底告別對(duì)各種自然災(zāi)害缺乏抵抗力的“不設(shè)防農(nóng)村”已成為擺在我們面前最為迫切的工作。

河南省地區(qū)農(nóng)村面積大，農(nóng)村人口密集，民居多采用自建房形式建造，忽視抗震設(shè)防問(wèn)題將會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。在農(nóng)村推廣應(yīng)用抗震技術(shù)，對(duì)新建農(nóng)房設(shè)計(jì)與建造進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)現(xiàn)有老舊農(nóng)房進(jìn)行適當(dāng)加固，使其具備一定的抗震震能力，對(duì)減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失具有重要意義。

1 自建房抗震現(xiàn)狀調(diào)查

調(diào)查采用入戶問(wèn)卷和實(shí)地查看的方式進(jìn)行，有效調(diào)查問(wèn)卷共210 份。

1.1 調(diào)查對(duì)象

本次調(diào)查對(duì)象分布涵蓋了河南省的絕大部分地區(qū)，主要調(diào)查地點(diǎn)有鄭州、許昌、開(kāi)封、信陽(yáng)、安陽(yáng)、三門(mén)峽等，調(diào)查數(shù)據(jù)較為全面，具有代表性。從統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，調(diào)查房屋涵蓋了不同的建造時(shí)間、造價(jià)、建筑面積、建筑層數(shù)及結(jié)構(gòu)類型等因素，有利于進(jìn)行對(duì)比分析。

1)建造時(shí)間。見(jiàn)圖1，絕大多數(shù)建于20 世紀(jì)90 年代以后，最早的建于1960 年，1980 年之前建造的有10 戶，1981 年～1990 年建造的有19 戶，1991 年～2000 年建造的有48 戶，2001 年～2010 年建造的有116 戶，2010 年以后建造的有17 戶。

2)房屋造價(jià)。見(jiàn)圖2，1 萬(wàn)元以下的有30 戶，1～4 萬(wàn)的有66 戶，4～10 萬(wàn)的有47 戶，10～20 萬(wàn)的57 戶，20 萬(wàn)以上的10 戶。

3)建筑規(guī)模。見(jiàn)圖3，建筑規(guī)模差異性比較大，總建筑面積小于100 m2的有60 戶，100～200 m2之間的有65 戶，大于200 m2的85 戶。

4)房屋層數(shù)。見(jiàn)圖4，1 層房屋112 戶，建造時(shí)間較為分散，2 層房屋78 戶，建造時(shí)間都在1990 年以后，3 層及以上房屋20 戶，基本都是2005 年以后建造的。

5)結(jié)構(gòu)類型。見(jiàn)圖5，以磚混結(jié)構(gòu)為主，磚混結(jié)構(gòu)的178 戶，鋼混結(jié)構(gòu)的9 戶，磚木結(jié)構(gòu)的19 戶，土木結(jié)構(gòu)的4 戶。

1.2 調(diào)查結(jié)果

1.2.1 農(nóng)戶的主觀抗震意識(shí)

對(duì)農(nóng)戶的抗震設(shè)防意識(shí)、抗震知識(shí)和建房時(shí)是否考慮了抗震等問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)圖6。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)農(nóng)戶抗震設(shè)防的意識(shí)淡薄，憑著僥幸心理和從眾心理，或受經(jīng)濟(jì)條件制約，在建房時(shí)幾乎不考慮房屋的抗震設(shè)防問(wèn)題。同時(shí)由于缺乏房屋抗震方面的知識(shí)，即便有意或無(wú)意中采取了抗震設(shè)防的一些措施，這些措施也不合理或不全面，達(dá)不到預(yù)期的效果。

圖1 建造時(shí)間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖2 房屋造價(jià)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖3 建筑面積數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖4 房屋層數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖5 結(jié)構(gòu)類型數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖6 農(nóng)戶抗震主觀意識(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1.2.2 設(shè)計(jì)圖紙和施工人員

對(duì)設(shè)計(jì)和施工人員的調(diào)查見(jiàn)圖7 和圖8。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，無(wú)論房屋何時(shí)建造、規(guī)模大小、造價(jià)多少、層數(shù)多少，幾乎所有房屋都沒(méi)有正規(guī)設(shè)計(jì)圖紙，絕大多數(shù)都是由農(nóng)村業(yè)余工匠建造而非正規(guī)設(shè)計(jì)單位施工建造，一些農(nóng)戶甚至自己動(dòng)手在親友協(xié)助下完成建房。

1.2.3 地基條件和基礎(chǔ)類型

農(nóng)村自建房大多修建在中硬土地基上，但也有少部分修建在軟土地基上(見(jiàn)圖9)，造成房屋出現(xiàn)不均勻沉降及墻體裂縫等病害。自建房中基礎(chǔ)絕大多數(shù)采用磚基礎(chǔ)，個(gè)別有采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)的(見(jiàn)圖10)。

1.2.4 結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)布局

目前河南省農(nóng)村自建房絕大多數(shù)為磚混結(jié)構(gòu)，少數(shù)建造時(shí)間較早的為磚木結(jié)構(gòu)，土木結(jié)構(gòu)有極少存留，其中已無(wú)人居住(見(jiàn)圖11)。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)最近幾年建造的房屋中，個(gè)別富裕的農(nóng)戶采用了鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)。通常來(lái)講，鋼混結(jié)構(gòu)的房屋抗震性能優(yōu)于磚混房屋，但造價(jià)較高，磚混房屋在若采取合理的抗震措施也可達(dá)到抗震設(shè)防的要求。房屋結(jié)構(gòu)布局方面，一半以上的房屋布局規(guī)整，利于抗震，但也有一些房屋存在平面上凸凹和立面上錯(cuò)落的情況(見(jiàn)圖12)。

1.2.5 建筑材料

墻體材料幾乎全部是磚墻(見(jiàn)圖13)。墻體膠結(jié)材料是保證房屋質(zhì)量和抗震性能的關(guān)鍵因素之一，2/3 的房屋采用水泥混合砂漿，從外觀來(lái)看砂漿配合比大多不符合要求，另外近1/3 的房屋采用石灰砂漿，極少數(shù)為土坯墻或者僅由粘土作為粘結(jié)材料來(lái)砌筑的磚墻(見(jiàn)圖14)。屋蓋和梁的材料，絕大多數(shù)的房屋采用現(xiàn)澆或預(yù)制的鋼筋混凝土屋蓋和梁，其余少數(shù)房屋為木屋蓋和木梁(見(jiàn)圖15、16)。

1.2.6 抗震構(gòu)造措施

砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震構(gòu)造措施主要包括設(shè)置閉合圈梁、適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置構(gòu)造柱及施工時(shí)的砌體馬牙槎等，如圖17 中調(diào)查結(jié)果顯示，只有半數(shù)房屋設(shè)有閉合圈梁，兩成左右房屋設(shè)有構(gòu)造柱。部分房屋存在屋頂附屬物，如女兒墻、煙囪等，這些構(gòu)筑物對(duì)抗震是不利的。

圖7 設(shè)計(jì)圖紙數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖8 施工人員數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖9 地質(zhì)條件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖10 基礎(chǔ)類型數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖11 結(jié)構(gòu)類型數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖12 結(jié)構(gòu)布局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖13 墻體材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖14 墻膠結(jié)體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖15 屋蓋材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖16 梁材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖17 抗震構(gòu)造措施數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1.2.7 房屋病害及加固

房屋最常見(jiàn)的病害為墻體的開(kāi)裂，其次是梁、柱的各種病害，出現(xiàn)病害的房屋中大約半數(shù)左右進(jìn)行了加固，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)圖18、19。

圖18 病害及加固部位數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖19 病害類型數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

綜上所述，隨著建造年代的推進(jìn)或建筑規(guī)模的增大或造價(jià)的提高，農(nóng)村自建房的結(jié)構(gòu)類型由簡(jiǎn)易的土木、磚木結(jié)構(gòu)逐漸升級(jí)為磚混甚至鋼混結(jié)構(gòu)；建筑材料使用上，木制的屋蓋、梁、柱逐漸過(guò)渡為鋼筋混凝土的屋蓋、梁柱、圈梁，墻體膠結(jié)材料由水泥混合砂漿逐漸代替石灰砂漿；抗震構(gòu)造措施方面，圈梁和構(gòu)造柱的數(shù)量有所增加，但仍有大部分房屋不設(shè)圈梁和構(gòu)造柱；同時(shí)房屋的病害逐漸減少。雖然農(nóng)民的居住環(huán)境和房屋質(zhì)量逐漸改善，但是，在所有被調(diào)查的房屋中，完全符合抗震要求的房屋幾乎不存在，絕大部分自建房存在很大的抗震安全隱患。需要另外指出的是，隨著農(nóng)民經(jīng)濟(jì)條件的改善和生活水平的提高，建筑面積增大，房屋的造型不再是單一的四方塊，出于對(duì)美觀的追求，部分房屋造型上開(kāi)始變化，出現(xiàn)平面上凸凹不平和立面上參差錯(cuò)落的情況，就抗震能力而言，這樣的造型反而是不利的。

2 農(nóng)村自建房存在的抗震技術(shù)問(wèn)題

通過(guò)對(duì)河南省農(nóng)村自建房的大量調(diào)查和詳細(xì)的實(shí)地查看，發(fā)現(xiàn)其抗震方面的技術(shù)問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面。

2.1 地基基礎(chǔ)

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶建房之前不作地質(zhì)勘察，甚至整個(gè)村莊都沒(méi)有地勘資料，普遍存在基礎(chǔ)面積不足，埋深不夠，甚至未達(dá)老土，也未對(duì)地基進(jìn)行處理等問(wèn)題。如此盲目施工，勢(shì)必引起房屋不均勻沉降，造成結(jié)構(gòu)變形；室外不設(shè)散水，造成墻體根部積水，地基浸泡，導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降不均，縱橫墻之間出現(xiàn)裂縫，甚至外墻傾斜。

2.2 結(jié)構(gòu)布局

盲目追求大開(kāi)間，房屋高度及高寬比嚴(yán)重違反規(guī)范，地震時(shí)底部極易發(fā)生破壞和傾斜。相鄰建筑間隔不夠，地震發(fā)生時(shí)房屋位移時(shí)易碰撞。盲目加層，這種現(xiàn)象在城市的城郊結(jié)合部最為明顯，不考慮地基能否承受，結(jié)構(gòu)是否允許，大量地震震害資料表明這類盲目加層房屋在地震中的往往是破壞的更嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)倒塌。

2.3 主體結(jié)構(gòu)

無(wú)閉合圈梁和構(gòu)造柱，或僅僅有圈梁未設(shè)構(gòu)造柱。這種房屋整體性和延性較差，極大地降低了房屋的抗震能力。在汶川地震中，未設(shè)圈梁與構(gòu)造柱的砌體房屋呈明顯的脆性破壞，房屋瞬間倒塌，造成大量的人員傷亡。同時(shí)還存在許多結(jié)構(gòu)方面的問(wèn)題，例如：圈梁在衛(wèi)生間樓梯窗戶處斷開(kāi)；房屋盲目出挑，梁及檁條懸挑過(guò)長(zhǎng)，經(jīng)常頭重腳輕；隔墻直接砌筑在樓板上，樓板相應(yīng)位置無(wú)橫梁；樓層隔板、門(mén)窗過(guò)梁采用鑿斷的舊預(yù)應(yīng)力多孔板代替；同時(shí)用磚、石、土等多種材料混合承重，房屋的整體性差；出屋面女兒墻、樓梯間及小閣樓抗震措施不足，地震中往往最先破壞且破壞嚴(yán)重；盲目打墻、開(kāi)洞和更改用途，在不少震害資料中，造成房屋損壞嚴(yán)重的更為重要原因往往是不合理的改變對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷。

2.4 施工質(zhì)量

水灰比過(guò)大，標(biāo)號(hào)低，混凝土澆筑無(wú)震搗措施，漏漿現(xiàn)象嚴(yán)重，蜂窩孔洞大量存在；砌筑磚墻砂漿標(biāo)號(hào)底，砂漿配合比不準(zhǔn)，非機(jī)械攪拌，強(qiáng)度普遍較低；砌體組砌方法混亂，灰縫控制不嚴(yán)。農(nóng)房主要由工匠隊(duì)或由親友幫忙修建，由于技術(shù)素質(zhì)差，施工技術(shù)落后，無(wú)專業(yè)施工機(jī)具，或偷工減料，建筑質(zhì)量無(wú)法保證，甚至一些必要的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施也被忽略，房屋的抗震問(wèn)題著實(shí)堪憂。

3 農(nóng)村自建房的抗震技術(shù)措施

3.1 從抗震角度對(duì)房屋進(jìn)行合理布局

1)控制房屋總高度、層高、層數(shù)和高寬比等，避免整體彎曲變形。多層砌體住宅應(yīng)設(shè)置不少于3 道承重縱墻，每道縱墻還應(yīng)沿各自軸線對(duì)齊、貫通，應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重體系并控制最大橫墻間距，以減少樓蓋平面內(nèi)變形的不利影響。多層砌體房屋不應(yīng)采用砌體墻與現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻混合承重。

2)限制砌體房屋局部尺寸，避免因局部失效而導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的破壞甚至倒塌。墻體宜均勻?qū)ΨQ、對(duì)齊；豎向應(yīng)上下連續(xù)，防止側(cè)向剛度的突變。較小房間的隔墻可改用非抗震墻。

3)樓接梯間布置于房屋的盡端或轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)采取加強(qiáng)墻體約束等措施，提高樓梯間的安全性。

4)對(duì)于豎向和平面嚴(yán)重不規(guī)則的房屋，如立面高差大于6 m、較大錯(cuò)層、或各部分結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量截然不同，宜設(shè)置防震縫并符合規(guī)范規(guī)定的最小縫寬要求。

3.2 設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱

構(gòu)造柱可增大墻體的變形能力和墻段塑性變形后的約束作用，使房屋有較大延性，降低地震來(lái)臨時(shí)房屋垮塌的危險(xiǎn)性。在樓層處設(shè)置圈梁可以有效加強(qiáng)房屋整體性，提高墻體的抗震承載力。構(gòu)造柱的設(shè)置位置是內(nèi)外墻交接處、墻體轉(zhuǎn)角、或在連接構(gòu)造比較薄弱和易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位，砌筑時(shí)加設(shè)水平拉結(jié)筋和咬槎砌筑應(yīng)注意構(gòu)造柱截面不宜過(guò)大，配筋不宜過(guò)多，構(gòu)造柱的間距不能過(guò)大。

樓蓋圈梁可增強(qiáng)拉接，提高結(jié)構(gòu)整體性，減少地基不均勻沉降，加強(qiáng)墻體與樓板連接等。構(gòu)造柱需與各層縱橫墻的圈梁或現(xiàn)澆板連接，才能發(fā)揮約束作用。

3.3 其他抗震技術(shù)措施

做好地基與基礎(chǔ)處理，同一房屋應(yīng)建在地質(zhì)相同的地基上，且基礎(chǔ)埋深應(yīng)足夠，不宜跨陡坎；對(duì)嚴(yán)重不均勻土層，宜采取換填夯實(shí)等措施；板的支座長(zhǎng)度不小于120 mm，內(nèi)墻陽(yáng)角處梁支座長(zhǎng)度不小于500 mm；挑梁埋入砌體長(zhǎng)度與挑出長(zhǎng)度比宜大于1.2，當(dāng)挑梁上無(wú)砌體時(shí)，宜大于2；240 mm厚的磚墻，跨度大于6 m 時(shí)，大梁支承處宜加設(shè)壁柱，或采用其他加強(qiáng)措施。

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