我國(guó)農(nóng)村民居抗震工程綜述

張麗彥 畢賢偉 于峰 于水清 谷穎軍

[摘要]近年來，地震對(duì)農(nóng)村民居的破壞不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且危害了農(nóng)村居民的生命安全。汶川地震和云南魯?shù)榈卣鸬慕逃?xùn)讓我們深刻認(rèn)識(shí)到這一問題的重要性與緊迫性。分析了農(nóng)居的抗震現(xiàn)狀和抗震性能差的原因，給出提升農(nóng)居抗震能力的對(duì)策及建議。研究結(jié)果有助于理解地震對(duì)農(nóng)村民居的巨大危害，對(duì)今后新建農(nóng)居抗震設(shè)防具有一定的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)村民居;抗震;抗震能力：地震

[中圖分類號(hào)]P315.9[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

我國(guó)地處太平洋地震帶和地中海-喜馬拉雅地震帶之間（見圖1），是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，我國(guó)又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，絕大部分地區(qū)是農(nóng)村，大部分人口是農(nóng)民。《中國(guó)大陸地震災(zāi)害損失評(píng)估報(bào)告匯編》表明，我國(guó)超過80%的5級(jí)以上地震發(fā)生在農(nóng)村，而農(nóng)村地區(qū)常常忽略民居的抗震設(shè)防問題。大多數(shù)民居未經(jīng)正規(guī)規(guī)劃選址、設(shè)計(jì)、施工，基本上處于不設(shè)防的狀態(tài)，所以農(nóng)居的抗震性能非常差。

據(jù)統(tǒng)計(jì)在農(nóng)村地區(qū)，一次5級(jí)左右的地震，就會(huì)造成一定的房屋倒塌和人員傷亡。在西部村鎮(zhèn)，甚至一些4級(jí)的地震就會(huì)造成一定的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。一些重大的災(zāi)害更是對(duì)民居造成了巨大的損害，2003年7月21日云南大姚6.2級(jí)地震，倒塌民房9343間，共造成10億多元的經(jīng)濟(jì)損失。2008年5月12日汶川8.0級(jí)地震直接造成107096萬m2農(nóng)村民房倒塌。2014年8月3日云南魯?shù)?.5級(jí)地震，造成了7.98萬間民房倒塌，12.4萬間嚴(yán)重?fù)p壞，46.61萬間一般損壞，108.84萬人受災(zāi)。我國(guó)農(nóng)居抗震可以說起點(diǎn)低，需求迫切。因此，提高我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的抗震設(shè)防，具有重大意義。

1 農(nóng)居抗震性能現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)居的主要類型

我國(guó)幅員遼闊，在不同地域不同時(shí)期農(nóng)村民居的樣式不同，但歸納起來主要有四種：窯洞、土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)。

窯洞（見圖2）主要分布于黃土高原的山西、陜西、河南、河北、內(nèi)蒙古、甘肅以及寧夏等省份。目前仍在使用的窯洞多建于上世紀(jì)50年代。窯洞基礎(chǔ)多為石砌，拱腿由原土和稻草夯實(shí)砌筑，拱頂土坯砌筑。地震力作用下，窯洞主要受力構(gòu)件之間無可靠連接極易導(dǎo)致倒塌。

磚木結(jié)構(gòu)（圖3）豎向承重結(jié)構(gòu)的墻、柱等采用磚或砌塊砌筑，樓板、屋架等用木結(jié)構(gòu)。土木結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)多為石砌，屋面系統(tǒng)為木屋架加泥漿瓦片的形式，大多數(shù)為墻抬梁的形式，無圈梁和構(gòu)造柱等抗震措施;縱橫墻交界處僅磚磋咬合砌筑，無構(gòu)造措施，所以土木結(jié)構(gòu)普遍抗震能力較差。調(diào)查表明砌筑砂漿強(qiáng)度偏低，且西北地區(qū)砂漿風(fēng)華嚴(yán)重，強(qiáng)度不足以抵抗水平方向地震力。

土木結(jié)構(gòu)也是是農(nóng)村居民房屋普遍采用的一種結(jié)構(gòu)形式，用竹條代替鋼筋，粘土（有的還會(huì)加混稻草）代替混凝土加以夯實(shí)做成的房屋墻體，以木頭為梁，以瓦或是干草為蓋，主要承重結(jié)構(gòu)為土坯墻或夯土墻。土木結(jié)構(gòu)中檁條一般直接擱置在橫墻上，且縱橫墻之間沒有抗震構(gòu)造措施，房屋整體性差，不利于抗震。

近15年來，我國(guó)農(nóng)村新建房屋多為磚混結(jié)構(gòu)（圖4），村鎮(zhèn)自建的磚混結(jié)構(gòu)為石砌條形基礎(chǔ)，磚砌筑承重墻，少部分屋蓋采用現(xiàn)澆的方式，屋蓋整體性強(qiáng)，具有一定的抗震能力;有部分屋蓋為混凝土預(yù)制板，預(yù)制板與墻體的搭接長(zhǎng)度受墻厚限制，抗震能力相對(duì)較差。一般自建磚混結(jié)構(gòu)僅設(shè)有地圈梁和一層圈梁，未設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，整體性差。2012～2015年由政府投資建設(shè)了一批“抗震安居房”，按抗震設(shè)防要求設(shè)有地梁、圈梁和構(gòu)造柱，屋蓋為現(xiàn)澆鋼筋混凝土，房屋的整體性好具有良好的抗震能力。

1.2 農(nóng)居抗震性能差的主要原因

上述調(diào)查表明當(dāng)前農(nóng)村民居抗震性能普遍較差，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有以下幾個(gè)方面。

1.2.1 建筑場(chǎng)地選擇不恰當(dāng)。農(nóng)村民居不注重場(chǎng)地的選擇，房屋選址未避開一些不利于防震減災(zāi)的地段，如水位較高的軟弱土層、半挖半填的土坡、古河道、陡崖陡坡或者暗河旁、可能發(fā)生滑坡的地方等

1.2.2 建筑材料質(zhì)量不合格。大部分農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)落后，農(nóng)民收入偏低，為節(jié)省開支，往往采用碎舊磚瓦構(gòu)筑地基，導(dǎo)致基礎(chǔ)松散不牢，強(qiáng)度低。地震時(shí)，常見由于基礎(chǔ)先破壞而導(dǎo)致的墻體劈裂或倒塌。農(nóng)村自建房屋時(shí)往往存在砂漿配比不當(dāng)?shù)那闆r，導(dǎo)致墻體抗剪強(qiáng)度不夠，地震時(shí)會(huì)導(dǎo)致墻體破壞、房屋倒塌。另外，有的房屋新舊磚混和砌筑承重墻體，用作梁柱的木材質(zhì)量較差，有時(shí)甚至是舊木材或者腐朽木材，這導(dǎo)致房屋整體性差，地震時(shí)可能造成農(nóng)居失穩(wěn)倒塌。

1.2.3 房屋結(jié)構(gòu)布局不合理。農(nóng)村一般根據(jù)當(dāng)?shù)亓?xí)俗或個(gè)人愛好建房，從而導(dǎo)致工匠更加注重外立面的裝飾布置，而不是結(jié)構(gòu)的合理性。這種情況使得大部分民居平、立面布置不規(guī)則。如房屋立面過高、門窗洞口過大（圖3），嚴(yán)重削弱墻體的強(qiáng)度，地震時(shí)墻體容易從窗口折斷傾倒;進(jìn)深過深，房間較多導(dǎo)致縱橫墻布置不均勻，使得房屋平面剛心偏移;女兒墻過高或者多層房屋底層收進(jìn)使得結(jié)構(gòu)上下剛度和質(zhì)量變化大，使得房屋抗震能力大大下降。

1.2.4 墻體和屋蓋系統(tǒng)整體穩(wěn)定性差?？v橫墻交接處主要靠磚石咬合力搭接，無拉接措施，導(dǎo)致房屋的整體性較差。窗間墻較窄使得墻體強(qiáng)度降低，在地震作用下容易發(fā)生剪切破壞，進(jìn)而造成結(jié)構(gòu)的整體破壞。農(nóng)居屋蓋一般為大木梁、二梁和檁條、瓦片組成，有時(shí)也采用混凝土預(yù)制板，建造時(shí)直接將屋蓋浮于墻上，屋蓋與墻體無可靠連接，整體性差。地震時(shí)，輕則屋蓋移位導(dǎo)致承重墻開裂，重則屋頂塌落，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞人員傷亡。

施工水平低。農(nóng)居多為農(nóng)村工匠自行組織施工隊(duì)建設(shè)，大多未接觸專業(yè)培訓(xùn)，不懂結(jié)構(gòu)受力方面的知識(shí)，施工水平參差不齊。通過對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的分析，受力構(gòu)件之間以及內(nèi)外墻之間缺少可靠的鏈接是造成房屋破壞的主要原因。同時(shí)，施工不嚴(yán)格導(dǎo)致的墻體歪斜，墻位不正，灰縫處理不當(dāng)，都會(huì)在地震時(shí)造成不同程度的局部破壞。

2 農(nóng)居抗震性能改進(jìn)措施

2.1 建筑物布局

首先在地震設(shè)防烈度較高的地區(qū)，房屋不宜過高。一般平房的高度應(yīng)在2.6～2.9m，以減輕房屋自重，降低重心。其次房屋平立面設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)單適用，立面高度和進(jìn)深不宜過大，房間布置應(yīng)均勻，避免出現(xiàn)不規(guī)則形狀。房屋裝飾性部分如牌樓、挑檐、女兒墻，地震時(shí)常見破壞，建造時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮。煙道砌在墻里會(huì)破壞墻體的整體性，地震時(shí)容易造成墻體裂縫。最好砌在墻體外，修成附墻煙囪。開門窗洞口時(shí)需注意不宜過大，且窗間距應(yīng)大于60cm。此外，房屋不宜把宅基地占滿，否則容易在地震時(shí)出現(xiàn)“多米諾骨牌效應(yīng)”應(yīng)充分考慮房屋間距和道路設(shè)置，以便展開抗震救援工作。

2.2 屋頂系統(tǒng)的抗震措施

屋蓋要輕巧，避免結(jié)構(gòu)“頭重腳輕”，使得地震力作用點(diǎn)靠近地面，避免地震力作用下房屋的傾覆。重屋頂對(duì)房屋抗震是非常不利的。加強(qiáng)屋頂和墻體的連接，屋面做成四面檀格出檐，會(huì)加強(qiáng)房屋整體想，但懸挑部分需控制在40cm之內(nèi)。同時(shí)需保障屋頂整體性，避免地震時(shí)屋頂局部塌落，首先加強(qiáng)梁、檀條、格子間的連接，其次應(yīng)在屋架間加剪力稱，使得屋蓋整體性加強(qiáng)。

2.3 墻體系統(tǒng)的抗震措施

首先要保障縱墻、橫墻之間的連接強(qiáng)度，尤其是在地震烈度較高的地區(qū)。其次如果建造時(shí)不能同時(shí)砌筑縱橫墻，就必須放坡留岔，但不要留馬牙岔，因馬牙岔在地震力作用下易被拉裂。當(dāng)房屋立面較高、橫墻布置較少時(shí)，需加圈梁，這是加強(qiáng)內(nèi)外墻連接，提高墻體整體性的一種比較經(jīng)濟(jì)有效的方法。

保證墻體的施工質(zhì)量，主要包括磚、土坯的砌筑，混凝土澆灌、養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，和各構(gòu)件之間的連接可靠等。研究表明，提高灰漿強(qiáng)度會(huì)顯著提高磚混磚木結(jié)構(gòu)的抗震性能，同時(shí)應(yīng)注意砌筑時(shí)砂漿或者灰漿要飽滿，和磚塊表面的清潔;對(duì)于大磚塊，必須先浸水以免灰漿中的水分被磚吸收，使灰漿失去粘結(jié)能力。

3 結(jié)束語

中國(guó)是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó)，由于廣大農(nóng)村地區(qū)的傳統(tǒng)習(xí)俗、經(jīng)濟(jì)條件、知識(shí)水平等多方面的原因?qū)е麓蠖噢r(nóng)村民居抗震性能非常低。2008年汶川地震和2014年云南魯?shù)榈卣鹕羁探逃?xùn)告訴我們，加強(qiáng)農(nóng)村民居抗震設(shè)防的規(guī)范管理、提高農(nóng)居抗震設(shè)計(jì)和施工水平，減輕地震對(duì)農(nóng)村地區(qū)造成的經(jīng)濟(jì)損失，已刻不容緩。本文通過我國(guó)農(nóng)村民居現(xiàn)狀的調(diào)查，分析了農(nóng)村民居的結(jié)抗震性能差的主要原因，并給出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。有助于深入了解地震對(duì)農(nóng)村民居、農(nóng)民的巨大危害性，從而為統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展、建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村提供科學(xué)依據(jù)。

當(dāng)前正是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要轉(zhuǎn)型期，也是農(nóng)村的快速發(fā)展期，隨著2020年全面建成小康社會(huì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)伴之而來的必將是農(nóng)村民房更新?lián)Q代的高潮。應(yīng)以此為契機(jī)，在國(guó)家層面上，加快推進(jìn)農(nóng)村安居工程，加強(qiáng)民居建設(shè)監(jiān)管和抗震指導(dǎo)，逐層推進(jìn)農(nóng)村民居抗震設(shè)防規(guī)范化。在學(xué)術(shù)層面上，應(yīng)鼓勵(lì)抗震實(shí)用新技術(shù)研究與開發(fā)，滿足不同地域不同類型農(nóng)居的新建與修補(bǔ)。在農(nóng)民層面上，防震減災(zāi)知識(shí)的普及、農(nóng)居施工的培訓(xùn)等都會(huì)大大增強(qiáng)農(nóng)民的抗震意識(shí)。

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