蘇聰聰

(許昌學院土木工程學院，河南 許昌 461000)

0 引言

農(nóng)村自建房屋是指農(nóng)民就地取材，自請工匠或相互協(xié)作，沒有經(jīng)過正規(guī)設計和施工指導修建的房屋。由現(xiàn)場震害調(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高于城市。但長期以來，由于農(nóng)村地區(qū)社會和經(jīng)濟發(fā)展水平較低，居民防災減災意識淡薄，國家又未將農(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，徹底告別對各種自然災害缺乏抵抗力的“不設防農(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，忽視抗震設防問題將會造成嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。在農(nóng)村推廣應用抗震技術，對新建農(nóng)房設計與建造進行指導，對現(xiàn)有老舊農(nóng)房進行適當加固，使其具備一定的抗震震能力，對減少人員傷亡和經(jīng)濟損失具有重要意義。

1 自建房抗震現(xiàn)狀調(diào)查

調(diào)查采用入戶問卷和實地查看的方式進行，有效調(diào)查問卷共210 份。

1.1 調(diào)查對象

本次調(diào)查對象分布涵蓋了河南省的絕大部分地區(qū)，主要調(diào)查地點有鄭州、許昌、開封、信陽、安陽、三門峽等，調(diào)查數(shù)據(jù)較為全面，具有代表性。從統(tǒng)計情況來看，調(diào)查房屋涵蓋了不同的建造時間、造價、建筑面積、建筑層數(shù)及結構類型等因素，有利于進行對比分析。

1)建造時間。見圖1，絕大多數(shù)建于20 世紀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。見圖2，1 萬元以下的有30 戶，1～4 萬的有66 戶，4～10 萬的有47 戶，10～20 萬的57 戶，20 萬以上的10 戶。

3)建筑規(guī)模。見圖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)。見圖4，1 層房屋112 戶，建造時間較為分散，2 層房屋78 戶，建造時間都在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)結構類型。見圖5，以磚混結構為主，磚混結構的178 戶，鋼混結構的9 戶，磚木結構的19 戶，土木結構的4 戶。

1.2 調(diào)查結果

1.2.1 農(nóng)戶的主觀抗震意識

對農(nóng)戶的抗震設防意識、抗震知識和建房時是否考慮了抗震等問題進行調(diào)查，調(diào)查結果見圖6。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)農(nóng)戶抗震設防的意識淡薄，憑著僥幸心理和從眾心理，或受經(jīng)濟條件制約，在建房時幾乎不考慮房屋的抗震設防問題。同時由于缺乏房屋抗震方面的知識，即便有意或無意中采取了抗震設防的一些措施，這些措施也不合理或不全面，達不到預期的效果。

圖1 建造時間數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖2 房屋造價數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖3 建筑面積數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖4 房屋層數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖5 結構類型數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖6 農(nóng)戶抗震主觀意識數(shù)據(jù)統(tǒng)計

1.2.2 設計圖紙和施工人員

對設計和施工人員的調(diào)查見圖7 和圖8。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，無論房屋何時建造、規(guī)模大小、造價多少、層數(shù)多少，幾乎所有房屋都沒有正規(guī)設計圖紙，絕大多數(shù)都是由農(nóng)村業(yè)余工匠建造而非正規(guī)設計單位施工建造，一些農(nóng)戶甚至自己動手在親友協(xié)助下完成建房。

1.2.3 地基條件和基礎類型

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。自建房中基礎絕大多數(shù)采用磚基礎，個別有采用鋼筋混凝土基礎的(見圖10)。

1.2.4 結構類型和結構布局

目前河南省農(nóng)村自建房絕大多數(shù)為磚混結構，少數(shù)建造時間較早的為磚木結構，土木結構有極少存留，其中已無人居住(見圖11)。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)最近幾年建造的房屋中，個別富裕的農(nóng)戶采用了鋼筋混凝土的框架結構。通常來講，鋼混結構的房屋抗震性能優(yōu)于磚混房屋，但造價較高，磚混房屋在若采取合理的抗震措施也可達到抗震設防的要求。房屋結構布局方面，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落的情況(見圖12)。

1.2.5 建筑材料

墻體材料幾乎全部是磚墻(見圖13)。墻體膠結材料是保證房屋質(zhì)量和抗震性能的關鍵因素之一，2/3 的房屋采用水泥混合砂漿，從外觀來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材料來砌筑的磚墻(見圖14)。屋蓋和梁的材料，絕大多數(shù)的房屋采用現(xiàn)澆或預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(見圖15、16)。

1.2.6 抗震構造措施

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

圖7 設計圖紙數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖8 施工人員數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖9 地質(zhì)條件數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖10 基礎類型數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖11 結構類型數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖12 結構布局數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖13 墻體材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖14 墻膠結體數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖15 屋蓋材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖16 梁材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖17 抗震構造措施數(shù)據(jù)統(tǒng)計

1.2.7 房屋病害及加固

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

圖18 病害及加固部位數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖19 病害類型數(shù)據(jù)統(tǒng)計

綜上所述，隨著建造年代的推進或建筑規(guī)模的增大或造價的提高，農(nóng)村自建房的結構類型由簡易的土木、磚木結構逐漸升級為磚混甚至鋼混結構；建筑材料使用上，木制的屋蓋、梁、柱逐漸過渡為鋼筋混凝土的屋蓋、梁柱、圈梁，墻體膠結材料由水泥混合砂漿逐漸代替石灰砂漿；抗震構造措施方面，圈梁和構造柱的數(shù)量有所增加，但仍有大部分房屋不設圈梁和構造柱；同時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，出于對美觀的追求，部分房屋造型上開始變化，出現(xiàn)平面上凸凹不平和立面上參差錯落的情況，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問題

通過對河南省農(nóng)村自建房的大量調(diào)查和詳細的實地查看，發(fā)現(xiàn)其抗震方面的技術問題主要有以下幾個方面。

2.1 地基基礎

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶建房之前不作地質(zhì)勘察，甚至整個村莊都沒有地勘資料，普遍存在基礎面積不足，埋深不夠，甚至未達老土，也未對地基進行處理等問題。如此盲目施工，勢必引起房屋不均勻沉降，造成結構變形；室外不設散水，造成墻體根部積水，地基浸泡，導致基礎沉降不均，縱橫墻之間出現(xiàn)裂縫，甚至外墻傾斜。

2.2 結構布局

盲目追求大開間，房屋高度及高寬比嚴重違反規(guī)范，地震時底部極易發(fā)生破壞和傾斜。相鄰建筑間隔不夠，地震發(fā)生時房屋位移時易碰撞。盲目加層，這種現(xiàn)象在城市的城郊結合部最為明顯，不考慮地基能否承受，結構是否允許，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重，甚至出現(xiàn)倒塌。

2.3 主體結構

無閉合圈梁和構造柱，或僅僅有圈梁未設構造柱。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，未設圈梁與構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。同時還存在許多結構方面的問題，例如：圈梁在衛(wèi)生間樓梯窗戶處斷開；房屋盲目出挑，梁及檁條懸挑過長，經(jīng)常頭重腳輕；隔墻直接砌筑在樓板上，樓板相應位置無橫梁；樓層隔板、門窗過梁采用鑿斷的舊預應力多孔板代替；同時用磚、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重；盲目打墻、開洞和更改用途，在不少震害資料中，造成房屋損壞嚴重的更為重要原因往往是不合理的改變對結構的損傷。

2.4 施工質(zhì)量

水灰比過大，標號低，混凝土澆筑無震搗措施，漏漿現(xiàn)象嚴重，蜂窩孔洞大量存在；砌筑磚墻砂漿標號底，砂漿配合比不準，非機械攪拌，強度普遍較低；砌體組砌方法混亂，灰縫控制不嚴。農(nóng)房主要由工匠隊或由親友幫忙修建，由于技術素質(zhì)差，施工技術落后，無專業(yè)施工機具，或偷工減料，建筑質(zhì)量無法保證，甚至一些必要的結構構造措施也被忽略，房屋的抗震問題著實堪憂。

3 農(nóng)村自建房的抗震技術措施

3.1 從抗震角度對房屋進行合理布局

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。多層砌體住宅應設置不少于3 道承重縱墻，每道縱墻還應沿各自軸線對齊、貫通，應優(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致整體結構的破壞甚至倒塌。墻體宜均勻?qū)ΨQ、對齊；豎向應上下連續(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，應采取加強墻體約束等措施，提高樓梯間的安全性。

4)對于豎向和平面嚴重不規(guī)則的房屋，如立面高差大于6 m、較大錯層、或各部分結構剛度和質(zhì)量截然不同，宜設置防震縫并符合規(guī)范規(guī)定的最小縫寬要求。

3.2 設置圈梁和構造柱

構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，降低地震來臨時房屋垮塌的危險性。在樓層處設置圈梁可以有效加強房屋整體性，提高墻體的抗震承載力。構造柱的設置位置是內(nèi)外墻交接處、墻體轉(zhuǎn)角、或在連接構造比較薄弱和易產(chǎn)生應力集中的部位，砌筑時加設水平拉結筋和咬槎砌筑應注意構造柱截面不宜過大，配筋不宜過多，構造柱的間距不能過大。

樓蓋圈梁可增強拉接，提高結構整體性，減少地基不均勻沉降，加強墻體與樓板連接等。構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 其他抗震技術措施

做好地基與基礎處理，同一房屋應建在地質(zhì)相同的地基上，且基礎埋深應足夠，不宜跨陡坎；對嚴重不均勻土層，宜采取換填夯實等措施；板的支座長度不小于120 mm，內(nèi)墻陽角處梁支座長度不小于500 mm；挑梁埋入砌體長度與挑出長度比宜大于1.2，當挑梁上無砌體時，宜大于2；240 mm厚的磚墻，跨度大于6 m 時，大梁支承處宜加設壁柱，或采用其他加強措施。

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