青島地區(qū)農(nóng)村住宅抗震性能研究論文
［摘要］
近年來地震災(zāi)害造成了大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，特別是在農(nóng)村，很多住宅沒有考慮抗震設(shè)計(jì)，遭受的破壞更為嚴(yán)重。對(duì)青島地區(qū)農(nóng)村住宅抗震設(shè)防情況進(jìn)行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)住宅的構(gòu)造柱和圈梁的設(shè)置、橫墻間距等不滿足抗震要求，提出了應(yīng)加強(qiáng)屋蓋及墻體連接、改變房屋的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)置構(gòu)造柱及圈梁等改進(jìn)措施。
［關(guān)鍵詞］
青島地區(qū);農(nóng)村住宅;抗震性能
近年來，我國住宅建設(shè)開始大規(guī)模發(fā)展，特別是農(nóng)村住宅更是發(fā)展迅速，許多經(jīng)濟(jì)條件較好的農(nóng)村實(shí)行了新農(nóng)村改造工程，但農(nóng)村住宅大多根據(jù)傳統(tǒng)習(xí)慣建造，未經(jīng)正規(guī)設(shè)計(jì)和施工，基本上不考慮抗震設(shè)防。農(nóng)村地區(qū)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較低，防震減災(zāi)意識(shí)淡薄，農(nóng)村住宅相對(duì)簡陋，很多在抗震性能［1-3］上嚴(yán)重不足。地震造成房屋倒塌是農(nóng)村地區(qū)人員傷亡重大的直接原因，而地震造成農(nóng)村經(jīng)濟(jì)損失主要也是來自房屋的破壞。
1青島地區(qū)農(nóng)村住宅概況
以青島市轄區(qū)村鎮(zhèn)民居為研究對(duì)象，選取即墨市溫泉鎮(zhèn)何家莊(住宅改造較早)、丁戈莊(青島市新農(nóng)村試點(diǎn)村)和城陽區(qū)棘洪灘地區(qū)(部分住宅進(jìn)行改造中)進(jìn)行了調(diào)查研究，以上地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平在青島市村鎮(zhèn)中屬于中等或中上，基本反映了這一地區(qū)新農(nóng)村的發(fā)展情況，具有一定的代表性。調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，目前新建或在建房屋最普遍的結(jié)構(gòu)形式是黏土磚砌體房屋，部分新建住宅有構(gòu)造柱和圈梁，而大部分是砌體結(jié)構(gòu)直接作為承重和圍護(hù)體系。從屋蓋結(jié)構(gòu)形式來看，主要有平屋頂和坡屋頂，其中坡屋頂占了非常大的部分。2～3層的住宅多采用磚混結(jié)構(gòu)，基本都設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，但此類住宅所占比例較小。從數(shù)量上看，以坡屋頂為主的單層磚木結(jié)構(gòu)占主體。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，青島地區(qū)有一種典型的單層磚木結(jié)構(gòu)住宅體系。該住宅四周外墻(即兩道山墻兩道外縱墻)為承重墻，內(nèi)部墻體全部為120mm厚隔墻，至吊頂下部。南向外縱墻上有尺寸較大的窗(見圖1a)，多在1.5m左右，北向外縱墻上有較小尺寸的高窗，山墻上有高窗采光(見圖1b)。采用三角形木屋架承重，房屋寬度約8m，長約10m，檐口高度多在4m左右。無圈梁和構(gòu)造柱，采用高約1m的毛石基礎(chǔ)。
圖1房屋窗戶示意Fig.1
Windows for rural residential building
2抗震設(shè)防存在的問題
通過實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)農(nóng)村住宅大都未進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，而是由村委會(huì)按當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)及村民個(gè)人建議進(jìn)行統(tǒng)一建造，造價(jià)在村民可以接受的范圍內(nèi)，卻忽略了必要的抗震措施。主要表現(xiàn)在以下方面。
1)縱橫墻(內(nèi)外墻)門窗洞口較多，比如山墻開采光窗，降低了縱墻的整體剛度，不利于抗震。
2)基本采用三角形木屋架，一般每個(gè)屋架都由大梁連接橫墻，大梁上放置三角形屋架，屋架節(jié)點(diǎn)處放檁條，檁條上做屋面。這種結(jié)構(gòu)形式的房屋有利于形成大空間體系，但該屋蓋系統(tǒng)與墻體連接往往不牢固，大梁下墻體無特殊處理(未加壁柱)，導(dǎo)致大梁下墻體開裂。
3)未設(shè)圈梁和構(gòu)造柱，門窗洞口處無過梁，屋蓋和墻體連接不夠緊密，使結(jié)構(gòu)的整體性很差。
4)該類住宅的木梁與墻體、屋架與墻體以及檁條與山墻之間一般沒有連接措施。住宅采用硬山擱檁，山墻高，穩(wěn)定性差，易導(dǎo)致山墻外閃使屋架塌落。
5)大多數(shù)房屋墻體的砂漿強(qiáng)度遠(yuǎn)低于黏土磚的強(qiáng)度。有的住宅外墻無任何保護(hù)措施，加上雨水沖刷和風(fēng)化，使砂漿和墻體承載力下降嚴(yán)重。
3增強(qiáng)民宅抗震性能的措施
3.1加強(qiáng)屋蓋及墻體連接
發(fā)生地震時(shí)，單層磚木結(jié)構(gòu)常有屋頂塌落現(xiàn)象發(fā)生［4-5］，由屋架與墻體及檁條的連接不牢造成。因此，應(yīng)加強(qiáng)屋蓋各構(gòu)件之間的連接和錨固。由于屋架跨度較大，按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003—2001要求，應(yīng)在支承處砌體上設(shè)置混凝土或鋼筋混凝土墊塊。木檁條在山墻上應(yīng)注意擱置處的防腐處理，一般在端頭涂以瀝青并在擱置點(diǎn)下設(shè)混凝土墊塊。屋架在墻上的擱置長度應(yīng)≥240mm，檁條在山墻上的擱置長度≥180mm，并用墻纜與山墻拉結(jié)，檁條在木屋架上的擱置長度應(yīng)≥60mm，這樣可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的連接，從而增加整體性。
3.2改變結(jié)構(gòu)形式
住宅局部墻段尺寸過小，有的承重窗間墻甚至不足0.6m。應(yīng)控制南面門窗洞口尺寸，從而避免南北縱墻剛度差別太大，從而提高其抗震能力。
3.3設(shè)置構(gòu)造柱及圈梁
構(gòu)造柱和圈梁是增加住宅整體性的有效手段。當(dāng)房屋層數(shù)為單層時(shí)，是否設(shè)構(gòu)造柱，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》并未作明確要求。由于農(nóng)村住宅層數(shù)少，總高低，對(duì)設(shè)防烈度6～7度的單層住宅，可以設(shè)構(gòu)造柱，也可以不設(shè)。但青島地區(qū)典型農(nóng)村住宅抗震橫墻少，僅有兩道山墻(按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，普通黏土磚墻厚度<240mm不作為抗震墻看待)，山墻間距較大。在地震中外縱墻平面外受力，易使外墻破壞，從多次地震震害［6］看，該類房屋發(fā)生外墻拉脫外閃，會(huì)使屋架塌落，造成人員傷亡。所以，不設(shè)構(gòu)造柱時(shí)應(yīng)加強(qiáng)山墻與外墻的連接。在抗震設(shè)防區(qū)，圈梁加固墻身尤為重要。由于該類磚木結(jié)構(gòu)的橫墻少、空間剛度小，穩(wěn)定性很差，應(yīng)在檐口標(biāo)高處設(shè)置圈梁，有條件時(shí)，也可以在基礎(chǔ)頂設(shè)置下圈梁。圈梁宜采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆，高度≥120mm，寬度一般與墻體同厚。這樣可以增加住宅的.整體剛度，有利于抗震。另外，還要適當(dāng)提高建筑砂漿的強(qiáng)度，增加對(duì)墻體的保護(hù)措施，如在墻體表面粉刷防水涂料等。
4結(jié)語
新農(nóng)村建設(shè)工程的實(shí)施，使農(nóng)村住宅的建造數(shù)量快速增加，由于部分人對(duì)房屋抗震設(shè)防的意識(shí)淡薄，在建造房屋時(shí)，不經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì)和施工，往往根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕ㄔ炝?xí)慣而建設(shè)房屋，給房屋的抗震安全埋下隱患。本文對(duì)青島地區(qū)民宅的抗震設(shè)防情況進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)農(nóng)村住宅的抗震設(shè)防還存在很多不足，根據(jù)青島地區(qū)農(nóng)村住宅的現(xiàn)狀和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011—2010的要求，提出了加強(qiáng)屋蓋及墻體連接、改變房屋的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)置構(gòu)造柱及圈梁等改進(jìn)措施，為后續(xù)房屋的建設(shè)提供參考。
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