郭光玲

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漢中農(nóng)村既有砌體房屋抗震加固技術(shù)研究[1]

郭光玲

（陜西理工學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，漢中 723000）

基于對(duì)漢中農(nóng)村既有砌體房屋現(xiàn)狀的調(diào)查了解，分析了漢中農(nóng)村既有砌體房屋的建筑方式、建筑材料、建筑地段、災(zāi)后是否重建或修繕和房屋抗震設(shè)防狀況等情況；查閱文獻(xiàn)并檢索出最新的提高農(nóng)村砌體房屋抗震性能的四種抗震加固方法，比較這些加固方法的相關(guān)性能，從中優(yōu)選出適合漢中農(nóng)村既有砌體房屋現(xiàn)狀、危險(xiǎn)性等級(jí)、排危加固方法和加固目的的高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固法，并對(duì)如何提高農(nóng)村新建砌體房屋的抗震性能給出了建議。

農(nóng)村 既有砌體房屋 抗震加固

引言

砌體房屋具有取材方便、性能良好、節(jié)省材料和工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在村鎮(zhèn)房屋中較為普遍。但由于砌體材料抗拉、抗剪和抗彎能力很弱，承受水平地震作用能力較低，在我國(guó)歷次重大地震災(zāi)害中破壞情況嚴(yán)重，特別是廣大農(nóng)村地區(qū)。漢中位于陜西省南部，在“5.12”汶川特大地震中農(nóng)村房屋損毀嚴(yán)重，震災(zāi)后村民對(duì)房屋進(jìn)行了改造（修繕加固或原址翻建）或新建（異地非集中新建或異地集中新建，新建房屋均為砌體房屋），這些新建砌體房屋普遍未進(jìn)行抗震設(shè)防或設(shè)防不足，房屋的抗震能力較差，對(duì)這些砌體房屋進(jìn)行抗震加固技術(shù)研究顯得尤其重要（陳倩怡，2013）。為此，筆者在對(duì)漢中農(nóng)村既有砌體房屋的抗震現(xiàn)狀進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研并在相關(guān)研究工作的基礎(chǔ)上，提出了適合漢中農(nóng)村既有砌體房屋的抗震加固技術(shù)，旨在為漢中農(nóng)村民房的防震減災(zāi)工作提供技術(shù)支撐（王蘭民等，2011）。

1 漢中農(nóng)村既有砌體房屋的現(xiàn)狀

筆者調(diào)研內(nèi)容主要包括砌體房屋的建筑方式、建筑材料、建筑地段、災(zāi)后是否重建或修繕和房屋抗震設(shè)防狀況等。

1.1 建筑方式

（1）設(shè)計(jì)方式

漢中農(nóng)村既有砌體房屋的設(shè)計(jì)方式主要有自行設(shè)計(jì)、工匠設(shè)計(jì)和政府統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)三種，其比例分別為59%、20.5%、20.5%。自行設(shè)計(jì)和工匠設(shè)計(jì)一般是依照房主住房要求（房間的開間、進(jìn)深、層高、門窗洞口，風(fēng)水、朝向、經(jīng)濟(jì)條件和自家宅基地的大小）憑經(jīng)驗(yàn)或參照左鄰右舍的房屋來(lái)修建，只注重房屋裝修，基本不考慮所建房屋場(chǎng)地的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的抗震性能；政府統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)是由政府招標(biāo)統(tǒng)一安排專業(yè)規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)。

（2）建造方式

漢中農(nóng)村既有砌體房屋的建造方式有4種：未請(qǐng)工匠自建、請(qǐng)工匠自建、全部承包給工匠和統(tǒng)建，其比例分別為：15%、36%、35%和14%。前三種方式基本上都是尋找鄰居或親戚建房時(shí)施工好的“施工隊(duì)伍”來(lái)施工，“施工隊(duì)伍”無(wú)任何專業(yè)資格證書，同時(shí)幾乎無(wú)專業(yè)知識(shí)，完全憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)建造房屋；統(tǒng)建房為政府投資修建移民搬遷房，為政府統(tǒng)一招標(biāo)修建、由專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)、監(jiān)督施工和驗(yàn)收。

1.2 建筑材料

當(dāng)?shù)仄鲶w房屋多為1—3層的低層房屋。墻體材料多采用國(guó)家明令禁止的燒結(jié)粘土磚（見圖1）；樓板多采用混凝土空心預(yù)制板，大多直接擱置在墻或圈梁上且板縫之間也無(wú)灌漿，無(wú)任何連接構(gòu)造措施；屋蓋為木屋架上敷檁條掛瓦，大多木屋架直接擱置在山墻（見圖2）或橫墻上。

1.3 建造場(chǎng)地（地段）

漢中地處山區(qū)，境內(nèi)多山地和丘陵。農(nóng)民建房一般選擇依山（見圖3）、抵河（見圖4）或沿路，很少考慮場(chǎng)地地基的穩(wěn)定性，其依山、抵河、沿路的比例分別為53.3%、12.4%和34.3%。抵河和沿路的地段多為平坦開闊地段，依山地段易出現(xiàn)滑坡、崩塌、地陷、地裂和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

1.4 村民住房抗震安全意識(shí)和抗震構(gòu)造設(shè)防情況

（1）當(dāng)?shù)卮迕竦目拐鹨庾R(shí)

當(dāng)?shù)卮迕窠?jīng)歷過(guò)幾次地震，對(duì)房屋抗震知識(shí)了解主要是通過(guò)電視、當(dāng)?shù)劓?zhèn)政府發(fā)的宣傳冊(cè)和村干部以及災(zāi)后重建時(shí)相關(guān)技術(shù)人員的講解獲知。對(duì)保證房屋質(zhì)量安全：64%的居民認(rèn)為國(guó)家應(yīng)該規(guī)定一些基本的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和要求，以保證房屋的質(zhì)量安全，并且可以接受相關(guān)保證房屋質(zhì)量的規(guī)定；28%的居民則表示限于經(jīng)濟(jì)水平，可能無(wú)法接受相關(guān)保證房屋質(zhì)量的規(guī)定；僅有8%的居民認(rèn)為規(guī)定與否無(wú)關(guān)緊要，可見大多數(shù)居民看重住房安全問(wèn)題（趙光超等，2011）。

（2）既有砌體房屋的的抗震設(shè)防情況

砌體房屋按是否設(shè)置有構(gòu)造柱和圈梁可以分為設(shè)置齊全、設(shè)置有部分和無(wú)任何構(gòu)造設(shè)置三類，其比例分別為14.89%、20.93%和64.18%，可見只有14.89%的房屋抗震構(gòu)造措施齊全，一旦發(fā)生地震，85.11%的房屋將會(huì)面臨倒塌的危險(xiǎn)。

2 農(nóng)村砌體結(jié)構(gòu)加固技術(shù)綜述

查閱國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)資料，目前提高我國(guó)農(nóng)村砌體房屋抗震性能的抗震加固方法主要有以下幾種：

（1）高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固法

高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固法是在原砌體圈梁構(gòu)造柱位置上或新建磚砌體墻角上直接鋪設(shè)高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)薄層（HPFL），與磚砌體形成組合圈梁構(gòu)造柱，即用HPFL窄條帶加固磚墻角來(lái)代替鋼筋混凝土構(gòu)造柱、用HPFL加固墻頂來(lái)代替鋼筋混凝土圈梁，形成HPFL-磚組合圈梁構(gòu)造柱的“弱框架”結(jié)構(gòu)，是對(duì)傳統(tǒng)RC圈梁構(gòu)造柱的一種改進(jìn)構(gòu)造。這種加固方法能夠有效提高結(jié)構(gòu)的開裂荷載和抗震性能，價(jià)格低廉、施工簡(jiǎn)易、進(jìn)度快且易保證砌體的質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。適合對(duì)村鎮(zhèn)低矮砌體房屋抗震能力不足或沒有考慮抗震設(shè)防的砌體房屋進(jìn)行加固，施工后可以達(dá)到“小震不壞、大震不倒”的抗震效果，防止房屋普遍倒塌的現(xiàn)象，減小人員傷亡（唐雨喜，2014）。

（2）外加鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱加固法

外加鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱加固法是在原砌體墻體的四角部位外設(shè)置L型構(gòu)造柱、縱橫墻交界位置外設(shè)矩形構(gòu)造柱和在屋蓋或每層樓蓋處設(shè)置圈梁的加固方法。使用這種加固方法后，外加圈梁與外加柱、預(yù)制板通過(guò)現(xiàn)澆混凝土連接成閉合整體，能有效提高房屋結(jié)構(gòu)的極限承載力、變形和耗能能力，從而提高結(jié)構(gòu)的整體性，防止墻體倒塌。這種加固方法設(shè)計(jì)和施工技術(shù)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，適合農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)有房屋的抗震加固（陳倩怡，2013）。

（3）角鋼和打包帶加固

角鋼和打包帶加固是在磚墻的每個(gè)角部用2Φ6鋼筋植入地梁，上部與∠30×30×3角鋼搭接焊接，角鋼上部與磚墻頂面齊平；沿墻高間隔20cm用PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）塑鋼打包帶圍箍，接頭處的搭接長(zhǎng)度為20cm，打包帶張緊后接頭處各用3個(gè)卡扣緊固。用角鋼和打包帶加固的墻體相當(dāng)于在無(wú)筋磚砌體中增加了構(gòu)造柱和水平筋，角鋼和打包帶的約束作用阻止了裂縫的發(fā)展，改善了墻體的受力性能，可以有效提高墻片的整體性，明顯增加抗震延性。該加固方法除角部植筋外，墻面無(wú)濕作業(yè)，施工工藝簡(jiǎn)單，普通農(nóng)民易于掌握，加固材料價(jià)格低廉，適合經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的村鎮(zhèn)地區(qū)進(jìn)行砌體結(jié)構(gòu)抗震加固（曾銀枝等，2011）。

（4）打包帶加固法

打包帶加固法是將打包帶（聚丙烯或聚丙烯拉絲級(jí)樹脂）編制成網(wǎng)，鋪設(shè)在預(yù)先鉆好的預(yù)留孔（預(yù)留處先放置吸管）的磚砌體墻體內(nèi)外，在預(yù)留孔處將打包帶網(wǎng)內(nèi)外拉結(jié)，當(dāng)打包帶網(wǎng)與周圍構(gòu)件可靠連接后，在墻內(nèi)外打包帶網(wǎng)上進(jìn)行抹面處理的一種加固方法。這種加固方法能使墻體變形恢復(fù)力增強(qiáng)，能控制裂縫開展，有效提高房屋整體性。由于打包帶可塑性好，抗拉強(qiáng)度大、耐用，耐彎曲疲勞，密度小，耐溫性強(qiáng)，拉伸沖擊性能佳，廉價(jià)、生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單、方便加工搬運(yùn)等突出優(yōu)點(diǎn)，適用于經(jīng)濟(jì)條件落后、施工條件差、要求施工后對(duì)房間使用影響較小的農(nóng)村地區(qū)（白曉霞，2012；姚新強(qiáng)，2011）。

3 適合漢中農(nóng)村既有砌體房屋的抗震加固技術(shù)

漢中農(nóng)村人口數(shù)量多，經(jīng)濟(jì)文化相對(duì)落后，由調(diào)研的既有砌體房屋的現(xiàn)狀可以看出：既有砌體房屋的地基、設(shè)計(jì)、施工、材料和抗震構(gòu)造設(shè)防情況都存在很大的安全隱患，要提高這些砌體房屋的承載能力和整體抗震能力，就必須確定這些有安全隱患的既有砌體房屋的危險(xiǎn)性等級(jí)、排危并選擇適宜的加固技術(shù)進(jìn)行抗震加固。

3.1 農(nóng)村砌體房屋的排危處理方法

根據(jù)《農(nóng)村危險(xiǎn)房屋鑒定技術(shù)導(dǎo)則（試行）》（中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2009）和調(diào)研資料，漢中農(nóng)村既有砌體房屋的危險(xiǎn)性等級(jí)和排危處理方法如表1所示。

表1 砌體房屋危險(xiǎn)性等級(jí)
Table 1 Hazard classification of masonry buildings

由表1可以看出，漢中農(nóng)村既有砌體房屋中有46.3%的房屋需要進(jìn)行加固處理，需要說(shuō)明的是，《農(nóng)村危險(xiǎn)房屋鑒定技術(shù)導(dǎo)則（試行）》在對(duì)農(nóng)村房屋進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)時(shí)，房屋的危險(xiǎn)性等級(jí)是基于結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估的評(píng)價(jià)方法，主要根據(jù)房屋構(gòu)件、墻體、連接部位的表面感觀或有無(wú)損傷進(jìn)行粗略分析，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)形式及有無(wú)抗震構(gòu)造措施未給予足夠重視。調(diào)查中時(shí)常發(fā)現(xiàn)新建房屋依照《農(nóng)村危險(xiǎn)房屋鑒定技術(shù)導(dǎo)則（試行）》鑒定的結(jié)果為A級(jí)（基本完好），但房屋卻沒有抗震構(gòu)造措施（抗震性能極差）的情況。因此，在考慮既有砌體房屋加固時(shí)要從危險(xiǎn)性和抗震性能（是否有抗震構(gòu)造措施）兩方面來(lái)全面評(píng)估并選擇抗震加固方案（潘長(zhǎng)明，2012；李少榮，2012）。

3.2 既有砌體房屋的抗震加固方法

既有農(nóng)村砌體房屋的抗震加固方法，應(yīng)當(dāng)滿足房屋加固承載力要求，擁有可靠的技術(shù)，經(jīng)濟(jì)合理，施工方法簡(jiǎn)便，并且遵循對(duì)房屋原有使用功能影響較小，不影響房屋外觀的原則（唐寬，2011）。檢索的這四種提高農(nóng)村砌體房屋抗震性能的抗震加固方法，都能有效提高砌體房屋的極限承載力、整體性和抗震延性，且設(shè)計(jì)和施工技術(shù)都比較簡(jiǎn)單，但其它相關(guān)性能比較見表2。

表2 不同抗震加固方法比較
Table 2 Comparisons of different strengthening methods for anti-earthquake

由表2可以看出，高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固法的相關(guān)性能優(yōu)于其它加固方法，最適合漢中農(nóng)村既有砌體房屋的抗震加固，這是因?yàn)闈h中既有砌體房屋大多抗震能力不足或沒有考慮抗震設(shè)防，排危加固的主要目的是要達(dá)到“小震不壞、大震不倒”的抗震加固效果。

4 結(jié)論

（1）漢中農(nóng)村既有砌體房屋中有85.11%的房屋的抗震設(shè)防構(gòu)造措施不滿足《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50003-2011）》（中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2011）和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011-2010）》（中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2010）中的相關(guān)要求，有46.3%的房屋的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)不屬于A級(jí)。因此，既有砌體房屋加固時(shí)要從危險(xiǎn)性和抗震性能（是否有抗震構(gòu)造措施）兩方面來(lái)進(jìn)行全面排危加固，以提高其抗震性能。

（2）檢索的提高農(nóng)村砌體房屋抗震性能的抗震加固方法主要有四種，這四種方法都能提高既有砌體房屋的整體性和抗震延性，但其加固材料的延伸率、抗腐蝕耐久性、耐火性、施工工藝、造價(jià)和對(duì)房屋原有使用功能影響都不一樣。因此，對(duì)農(nóng)村既有砌體房屋進(jìn)行抗震加固，必須依據(jù)農(nóng)村既有砌體房屋的現(xiàn)狀和加固目的，選擇適宜的加固方法。

（3）砌體房屋已經(jīng)成為農(nóng)村建房首選的結(jié)構(gòu)形式，為使新建的房屋滿足抗震性能要求，當(dāng)?shù)卣仨毐O(jiān)管建材市場(chǎng)，禁止銷售購(gòu)買國(guó)家已經(jīng)淘汰的建筑產(chǎn)品，同時(shí)加強(qiáng)勘察、設(shè)計(jì)和施工指導(dǎo)，推廣抗震農(nóng)居。

白曉霞，2012．村鎮(zhèn)砌體結(jié)構(gòu)房屋加固抗震性能分析．天津：河北工業(yè)大學(xué).

陳倩怡，2013．磚混結(jié)構(gòu)抗震性能試驗(yàn)研究之三——外加圈梁和構(gòu)造柱結(jié)構(gòu)．北京：北方工業(yè)大學(xué).

李少榮，2012．既有村鎮(zhèn)生土房屋安全性能評(píng)價(jià)研究．西安：長(zhǎng)安大學(xué).

潘長(zhǎng)明，2012．西北農(nóng)村地區(qū)房屋調(diào)查分析與危險(xiǎn)性鑒定方法研究．西安：西安建筑科技大學(xué).

唐寬，2011．農(nóng)村砌體房屋危險(xiǎn)性分析及處理方法研究．長(zhǎng)沙：湖南大學(xué).

唐雨喜，2014．HPFL窄條帶組合磚圈梁構(gòu)造柱抗震性能研究．長(zhǎng)沙：湖南大學(xué).

王蘭民，王強(qiáng)，2011．西北地區(qū)農(nóng)村民房現(xiàn)狀及抗震技術(shù)研究．華南地震，31（4）：14—22.

姚新強(qiáng)，2011．規(guī)則平面西藏單層砌體打包帶加固抗震試驗(yàn)與有限元模擬分析．哈爾濱：中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所.

趙光超，汪曉豐，2011．湖南省農(nóng)村房屋安全性現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)分析．震災(zāi)防御技術(shù)，6（3）：291—299.

曾銀枝，李保華，徐福泉等，2011．角鋼和打包帶加固低強(qiáng)度磚墻的抗震性能試驗(yàn)研究．工程抗震與加固改造，33（6）：58—62.

中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2009．農(nóng)村危險(xiǎn)房屋鑒定技術(shù)導(dǎo)則．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2010．建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011-2010）．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2011．砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50003-2011）．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

Seismic Reinforcement of Pre-existing Masonry Buildings in the Rural Area of Hanzhong City

Guo Guangling

(Shaanxi University of Technology, School of Civil Engineering and Architecture, Hanzhong 723000, China)

Based on investigation of pre-existing masonry buildings in the rural area of Hanzhong City, we analyzed the construction methods, building materials, building sites, the situation of rebuilding and repairing after earthquake, seismic performance and other situations. According to the previous studies, we proposed the latest four seismic strengthening methods, which can improve the seismic performance of the masonry buildings in rural areas. With comparison of properties of these methods and consideration of the present situation, the risk rating, safety reinforcement, the high performance composite mortar steel mesh reinforcement method proves to be the optimal methods. Finally, we put forward some suggestions on improving seismic performance for the new masonry buildings in rural area.

Rural area; Pre-existing masonry buildings; Seismic reinforcement

郭光玲，2016．漢中農(nóng)村既有砌體房屋抗震加固技術(shù)研究．震災(zāi)防御技術(shù)，11（1）：111—116．

doi：10.11899/zzfy20160112