村鎮(zhèn)生土住宅結(jié)構(gòu)承重墻體設(shè)計(jì)及局部承壓能力分析

王洪亮

（大慶市龍鳳區(qū)房產(chǎn)管理站，黑龍江 大慶163711）

在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施背景下，村鎮(zhèn)生土住宅的建設(shè)規(guī)模有增加趨勢(shì)。近年來(lái)，建筑行業(yè)對(duì)生土住宅的結(jié)構(gòu)形式、抗震措施、材料改性等方面進(jìn)行了大量的研究，總結(jié)了一套較為完善的生土住宅設(shè)計(jì)與施工技術(shù)體系。其中，土料的性能、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工的方法等，是影響生土住宅使用性能和質(zhì)量安全的三個(gè)核心要素。施工單位要基于住宅的使用需求，重點(diǎn)從這幾個(gè)方面展開(kāi)分析與設(shè)計(jì)，嚴(yán)格施工工藝控制，才能建設(shè)出高質(zhì)量的房屋。

1 村鎮(zhèn)生土住宅結(jié)構(gòu)體系

1.1 生土住宅的進(jìn)深

住宅的進(jìn)深將會(huì)直接決定占地面積。理論上來(lái)說(shuō)，進(jìn)深越大，則占地面積越小，但是也會(huì)導(dǎo)致房屋內(nèi)部采光效果變差。相應(yīng)的，進(jìn)深偏小，雖然提升了住宅內(nèi)部的采光與通風(fēng)效果，但是也會(huì)因?yàn)榭拐饳M墻太短，而影響住宅的穩(wěn)定性。因此，要根據(jù)住宅的層數(shù)、墻體的厚度等參數(shù)，合理確定房屋進(jìn)深。例如，某生土住宅的地震烈度為VI 度，層數(shù)為1 層，外墻厚度為420mm，內(nèi)墻厚度為300mm，房屋進(jìn)深范圍為4.5-6.0m。

1.2 生土住宅的層數(shù)、層高、總高度

生土材料在承重強(qiáng)度、抗剪能力等方面的特性，決定了以生土材料為主的房屋，其層數(shù)不能太多、高度不能太高。以地震烈度作為設(shè)計(jì)依據(jù)，不同烈度下生土住宅的層數(shù)、層高等限制如表1 所示。

1.3 生土結(jié)構(gòu)房屋的局部尺寸

以村鎮(zhèn)較為常見(jiàn)的三開(kāi)間生土住宅為例，其整體構(gòu)造如圖1所示。圖中a 承重窗間墻的最小距離，a 值越大，則生土住宅結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性越好。在地震烈度為VI 時(shí)，a 值不得低于1.2m；在地震烈度為VIII 時(shí)，a 值不得低于1.5m。圖中b 為承重外墻至門(mén)窗洞邊緣的最小距離，b 值越大，則生土住宅結(jié)構(gòu)的抗震能力越強(qiáng)。地震烈度與尺寸關(guān)系與a 相同。圖中c 為非承重墻至窗洞邊緣的最小距離，恒定為1.5m。另外，考慮到生土材料抗剪能力差，在條件允許情況下，應(yīng)適當(dāng)增加墻體截面寬度，以防止剪切破壞，保證住宅結(jié)構(gòu)安全。

2 村鎮(zhèn)生土結(jié)構(gòu)承重墻體設(shè)計(jì)

2.1 承重墻體的設(shè)計(jì)

生土住宅作為一種成熟且廣泛應(yīng)用的建筑形式，承重墻體的組合形式十分多樣。比較常見(jiàn)的是“下磚上坯”形式，先以標(biāo)準(zhǔn)磚砌筑整墻高度的1/3，在磚的上部使用土坯直到標(biāo)高；另外也有一些地方使用“左夯土墻右磚砌體”形式，或者是“下夯土墻上磚砌體”形式，等等。但是這些模式都存在一些質(zhì)量通病，在材料轉(zhuǎn)換部位，由于粘結(jié)效果不好容易形成縱向或橫向的裂縫，導(dǎo)致整個(gè)墻體的穩(wěn)定性受到影響。因此，近年來(lái)很多新式的生土住宅，大多選用“土-木混合”形式，生土墻體與木架結(jié)構(gòu)的結(jié)合，類(lèi)似于高層建筑中的混凝土與鋼筋結(jié)構(gòu)，住宅穩(wěn)定性得到了顯著的提升。

2.2 承重夯土墻體厚度計(jì)算

表1 地震烈度與生土住宅限值

如上文所述，承重墻的橫截面積對(duì)生土住宅的抗震性能、抗剪能力有直接影響。因此在生土住宅設(shè)計(jì)時(shí)，必須要根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和受力情況，準(zhǔn)確計(jì)算承重墻的厚度，確保滿足穩(wěn)定性要求。在墻體厚度計(jì)算時(shí)，常用的方法為“底部剪力法”。計(jì)算過(guò)程為：（1）構(gòu)建計(jì)算模型。以普通的三開(kāi)間、一字型、雙層生土住宅為例，其設(shè)計(jì)層高為3.5m，進(jìn)深6.6m。（2）計(jì)算重力荷載。屋面荷載5.3kN/m2，樓面荷載為6.2 kN/m2，生土墻每延米自重標(biāo)準(zhǔn)值為24.7kN/m。（3）兩層墻體自重為24.7×2=49.4 kN/m；縱墻上承受的來(lái)自屋面的線荷載為5.3×3.5= 18.6kN/m；縱墻上承受的來(lái)自二樓底板的線荷載為6.2×3.5=21.7 kN/m。（4）重力荷載總值為49.4+18.6+21.7=89.7 kN/m。其中，墻體長(zhǎng)度為3.2m，地震力為89.7×3.2=287.04kN。參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，地震烈度在VIII 度以下時(shí)，承重夯土墻體厚度為450mm 可以滿足抗剪承載力的要求。

2.3 墻體高厚比

墻體的高度與厚度之比，也是決定生土住宅穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)。其中，山墻作為房屋中的主要承重墻體，如果高厚度≥10，按照相關(guān)要求必須設(shè)置扶壁墻垛（如圖2 所示）。從作用效果上來(lái)看，相當(dāng)于在房屋山墻的外側(cè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性加固，通過(guò)提供外力使山墻的穩(wěn)定性得到較為明顯的提升。還有一種措施則是適當(dāng)增加墻體厚度，雖然在一定程度上增加了房屋占地面積或是壓縮了房屋內(nèi)部空間，但是在房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性上得到了保障，也是生態(tài)住宅設(shè)計(jì)與施工中常用的一種方法。

圖2 生土住宅中扶壁墻垛示意圖

3 墻體的局部承壓能力分析

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段很多正在使用的生土住宅，大梁、檁條等主要的承重構(gòu)件，多數(shù)情況下都是直接放在承重墻上。由于應(yīng)力全部集中在構(gòu)件與墻體接觸部位，因此很容易出現(xiàn)壓碎、裂縫等問(wèn)題，除了引發(fā)房屋滲漏等問(wèn)題外，對(duì)整體結(jié)構(gòu)安全也會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。對(duì)于這類(lèi)既有建筑，可以嘗試增加墊板的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)改良，以緩解局部壓力集中的問(wèn)題，提高局部承壓能力。大梁和屋架處的墊板設(shè)置如圖3 所示。需要注意的是，墊板上部與梁相接位置，應(yīng)采用釘子加以固定，下部與墻體相接位置，應(yīng)使用扒釘固定，避免墊板移動(dòng)。

圖3 生土住宅大梁、屋架處墊板設(shè)計(jì)

4 生土墻體施工的創(chuàng)新技術(shù)

4.1 土坯的民間砌筑

農(nóng)村地區(qū)生土住宅使用的土坯，多為現(xiàn)場(chǎng)制作，工序主要包括拌料、撒灰、打制、脫模、晾干等。成型后的土坯按照不同的方式砌筑成墻，砌筑方式對(duì)土坯墻的穩(wěn)定性有直接影響。生土住宅的墻體砌筑，最為常見(jiàn)和簡(jiǎn)便的方式是平砌。砌筑時(shí)按照“錯(cuò)縫搭接”的原則，將土坯依次堆砌。這種方式多用于房屋后墻。還有一種方式是立砌（也稱(chēng)臥砌），土坯的排布方式如圖4（a）所示，這種方式多用于房屋檐墻、山墻。還有一種特殊的墻體是隔墻，即用于分隔室內(nèi)空間的墻體。這類(lèi)墻體并無(wú)承重作用，常用裱砌的方式，如圖4（b）所示。在具體設(shè)計(jì)和實(shí)際施工時(shí)，要根據(jù)具體位置和功能特點(diǎn)，選擇合適的砌筑方式。

圖4 土坯的立砌（a）和裱砌（b）

4.2 土坯墻砌筑工藝

砌筑土坯時(shí)，需要在土坯上層涂抹泥漿，然后加蓋上層土坯，用力按壓后讓上下層土坯牢固粘結(jié)在一起。在整墻砌筑完畢后，底部土坯承受了來(lái)自上部土坯的重力荷載，容易出現(xiàn)泥漿擠出的情況。為了避免此類(lèi)問(wèn)題，規(guī)定每天砌筑土坯墻的高度控制在1.5m以內(nèi)。除了避免泥漿擠出外，也可以讓泥漿盡快的干燥、硬化，提高墻體的整體穩(wěn)定性。砌筑土坯墻時(shí)，墻角部位因?yàn)閼?yīng)力集中，需要采取拉接處理，在一定程度上實(shí)現(xiàn)力的分擔(dān)，避免墻角部位土坯出現(xiàn)壓碎的情況。另外，水平泥漿抹平后，厚度應(yīng)控制在15-20cm，太薄會(huì)導(dǎo)致土坯粘結(jié)效果不理想，太厚會(huì)影響土坯墻體的承重效果。

4.3 夯土墻夯筑

使用“板筑法”完成夯土墻的施工，在夯筑時(shí)為了保證墻體的強(qiáng)度，可以借助于專(zhuān)用的木模，如圖5 所示?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，首先將模板放好，并檢查兩端是否水平，高度差不得超過(guò)2mm。然后將土導(dǎo)入模板內(nèi)部，蕩平之后，開(kāi)始用夯錘進(jìn)行重?fù)?。由于兩?cè)模板阻擋，在夯錘的重力擠壓下，模板內(nèi)的土?xí)兊酶用軐?shí)，從而達(dá)到提高強(qiáng)度的效果。夯擊時(shí)，按照先邊緣后中間的順序，注意夯錘要均勻覆蓋整個(gè)面，且夯擊遍數(shù)在3-5 遍。上層夯擊結(jié)束后，進(jìn)行翻面，使底部朝上，再重復(fù)上述步驟夯擊，使兩面的強(qiáng)度均得到提升。

圖5 夯土墻專(zhuān)用木模

5 結(jié)論

生土住宅作為現(xiàn)階段鄉(xiāng)村常見(jiàn)的住房形式，在設(shè)計(jì)與施工時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注承重墻的設(shè)計(jì)，并加強(qiáng)施工控制，才能保證生土住宅的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和居住安全，維護(hù)農(nóng)民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。