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《工程抗震與加固改造雜志》2016年第一期

［提要］

為了了解北京市農村民居的抗震能力現狀，采用實地調查的方式對北京延慶的農村民居現狀進行隨機抽樣調查，并從建筑場地、地基基礎、建筑材料、構件的連接、抗震構造措施等方面對其抗震性能進行分析，對目前發現的問題進行了描述，并對提高北京農村民居的抗震性能提出相應的對策和建議，為北京市農村防震減災工作提供參考。

［關鍵詞］

農村民居;建筑場地;地基基礎;建筑材料;構件的連接;抗震構造措施;抗震性能

1概述

北京地區位于燕山地震帶與華北平原中部地震帶的交匯處，又緊鄰汾渭地震帶和郯廬深大斷裂地震帶，屬多震區，歷史上曾遭受過多次強烈地震的破壞和影響。受地區經濟發展水平限制和傳統建筑習慣的影響，我國農村的民居建設未納入規范管理，居民防災減災意識淡薄，大多數農村民居未經專業人員設計，由當地工匠按經驗施工或居民自行設計，抗震構造設置不完整甚至沒有設置，從而造成房屋抗震安全隱患。為了提高農村民居的抗震水平，減輕地震造成的損失，國務院頒布了《國務院關于進一步加強防震減災工作的意見》國發〔2010〕18號，明確要求全面加強農村防震保安工作。加強對農村基礎設施、公共設施和農民自建房抗震設防的指導管理。村鎮基礎設施、公用設施要按照抗震設防要求和抗震設計規范進行規劃、設計和施工。各地區要從實際出發，制定推進農村民居地震安全工程的扶持政策，引導農民在建房時采取科學的抗震措施。完善農村民居建筑抗震設防技術標準，建立技術服務網絡，加強農村建筑工匠培訓，普及建筑抗震知識。

2現場調查

為了充分了解延慶農村民居的抗震性能，筆者對北京延慶部分村鎮的民居開展了隨機抽樣的散點入戶調研。調研對象包括既有的農村民居和在建的農村民居，共計走訪150戶，收集了農村民居選址、結構體系、構造措施、建筑材料和施工等方面的資料。本次調查的房屋類型基本涵蓋了農村常見的磚木承重、土木承重、生土承重和石結構承重等類型的房屋，多數為單層房屋，個別為二層房屋。現場調查結果顯示，延慶農村民居建設年代跨度較大，目前正在居住的房屋最早的建設年代在1949年以前，見圖1所示。大量農村民居的建設年代是在1970年代以后。對房屋的建設年代進行統計，1949年以前建造的房屋占調查總數的7.33%，1949年－1970年建造的房屋占調查總數的24.67%，1971年－1990年建造的房屋占調查總數的35.33%，1990年以后建造的房屋占調查總數的32.67%。選址方面，農村民居的建設基本都是以村為單位聚集在一起，有的村落甚至具有很長的歷史。在進行房屋建設以前，幾乎都不進行地質勘察，但由于經歷長期的歷史選擇或總結經驗，建筑物的選址都避開對建筑物有潛在威脅或直接危害的滑坡、地裂、地陷、泥石流、崩塌以及巖溶、土洞強烈發育地段;建設場地避開淺層故河道及暗埋的塘、浜、溝等場地;房屋地下沒有采空區。房屋的結構類型與建設年代密切相關。根據調查結果可知，受當時經濟條件和技術條件限制，1949年以前建設的民居均為生土木結構房屋，基礎采用毛石砌筑，上部結構的豎向受力構件為木柱，屋蓋采用三角形木屋架，檁條上方鋪設毛草和粘土，上方鋪設青瓦，內外墻體均為土坯墻，墻體粘結材料為泥漿，墻體轉角采用青磚砌筑。目前延慶農村民居中最常見的結構類型為砌體結構，青磚、燒結普通粘土磚和毛石是最主要的墻體材料。一般情況下，基礎采用毛石砌筑，上部墻體采用粘土磚或毛石砌筑，墻體砌筑材料為石灰砂漿或水泥砂漿，屋頂類型均為坡屋頂，采用三角形木屋架，屋面材料為水泥瓦或燒結紅瓦。隨著經濟的發展和社會的進步，近年來新建的房屋均采用燒結紅磚和水泥砂漿砌筑，部分建筑為地上二層。

3抗震性能分析

影響農村民居抗震性能的主要因素有建筑場地、地基基礎、建筑材料、構件的連接、抗震構造措施以及施工質量等。

3.1建筑場地在本次調查過程中，未發現建筑物所在場地屬不利地段，如河流、湖泊、池塘岸邊、山頂、陡崖和不均勻土層等，但由于農民自建房屋在建設初期均未進行勘察，場地內可能存在斷裂帶、軟弱土層或可液化土層，一旦遭遇地震作用極易發生地表錯動、軟土震陷和砂土液化等危險情況，從而導致地基失效，房屋主體結構發生破壞。

3.2地基基礎現場調查并對當地工匠進行走訪調查表明，當地農村自建房屋普遍采用磚砌和毛石條形基礎，基礎埋深一般為0.6～1.2m，基底清理干凈以后進行簡單處理，如采取鋪砂墊層并夯實。在1990年以前建設的房屋基本不設置圈梁，隨著經濟的發展和農民抗震意識的提高，在1990年以后建設的房屋基本設置了圈梁，部分房屋甚至設置了構造柱。從現場來看，1949年以前建造的房屋由于時間較長，基礎均出現了不同程度的材料腐蝕、砂漿風化現象，部分建筑出現基礎不均勻沉降，造成上部結構開裂，見圖2所示，嚴重影響了房屋的抗震能力。1949年～1990年間建造的房屋基本采用毛石基礎，砌筑粘結材料多為混合砂漿。由于長年暴露在外，受環境侵蝕作用，砂漿風化流失嚴重，粘結作用嚴重削弱，導致基礎不均勻沉降和上部墻體的開裂，見圖3所示。建于1990年以后的房屋，由于基礎基本采用毛石或燒結磚砌筑，粘結材料多為水泥砂漿，基礎上方基本都設置了圈梁并且基礎外表面都采用水泥砂漿進行抹面，因此，未發現此類房屋基礎出現開裂和沉降等現象。

3.3建筑材料房屋建筑材料是決定建筑類型主要因素，材料的選擇與建造時期的技術水平和經濟情況密切相關，對結構的抗震性能影響顯著。現場調查，既有民居所采用的建筑材料主要有木材、生土、毛石、燒結磚等。木材主要用作門窗以及屋蓋系統中的木構件，木構件用作豎向受力構件主要是集中在1949年以前的建筑中。在此類建筑中，基本是按照傳統“四梁八柱”模式進行建造的。由于此類房屋年代較為久遠，部分建筑的木構件暴露在外，在建造時未采取防腐和防蟲蝕措施，并且常年遭受環境侵蝕，目前構件表面普遍出現干裂、腐朽和蟲蝕現象，大大削弱了構件的有效截面，降低了構件的承載力，部分建筑的屋蓋出現下陷變形，部分木柱甚至出現傾斜變形等現象，嚴重影響結構的抗震性能。在木結構建筑中，墻體基本為土坯墻，其施工完全依賴于傳統工藝。經歷多年的風吹雨淋以及環境侵蝕，墻面剝落，墻體遭受嚴重的破壞(見圖4所示)，甚至嚴重開裂，墻體抗震承載力削弱(見圖3所示)，影響結構的抗震性能。毛石主要用作砌筑基礎，部分建筑的墻體或墻體的下部也采用毛石和混合砂漿進行砌筑，此類建筑的建造年代多為1990年以前。由于毛石形狀不規則，采用毛石砌筑墻體時墻體轉角基本都采用燒結磚進行砌筑，毛石之間采用砂漿進行勾縫處理。由于毛石和磚的形狀差異，導致在砌筑時二者之間不能很好的搭接，隨著時間的推移，二者之間會逐漸出現開裂，見圖5所示。燒結粘土磚是目前農村砌體結構民居中最常使用的墻體材料。粘土磚具有就地取材，價格便宜，經久耐用，抗壓強度高、易于施工、防火、隔熱、隔聲、吸潮等優點，在農村民居建設中得到廣泛使用。除上述主體材料外，農村民居建造過程中采用的粘結材料也具有多樣性的特點，大致經歷了泥漿或草泥漿、石灰砂漿、混合砂漿和水泥砂漿幾個階段。大致說來，1970年以前的房屋多使用泥漿和草泥漿作為粘結材料，1971年至1990年的房屋多使用石灰砂漿和混合砂漿，1990年以后的房屋多使用水泥砂漿。現場調查可知，在農村民居建設過程中，砂漿攪拌過程中都憑經驗進行配比，水泥用量也與戶主的經濟條件相關，施工質量也無法保證，甚至使用隔夜擱置的砂漿和落地砂漿，從而導致砂漿強度較低。現場調查發現，對于采用泥漿或草泥漿作為粘結材料的房屋，經過多年的環境侵蝕，墻體受害嚴重，泥漿風化流失;部分房屋外墻體以白灰砂漿或混合砂漿為粘結材料，由于外層沒有抹灰層，磚縫之間砂漿風化嚴重，削弱了墻體的有效截面，影響結構的安全性和抗震性能。

3.4構件的連接在農村民居中，構件的連接主要包括木柱與基礎和填充墻體的連接、墻體之間的連接以及木屋架與墻體的連接。木柱與基礎和填充墻體的連接主要存在于一些老的農村民居建筑中，基礎土夯實以后，將木柱立在柱礎石上，然后砌筑墻體并回填夯實。一般情況下，木柱端部沒有進行防腐處理，或進行簡單的處理，如進行燒烤使其表層碳化。后墻的木柱嵌于墻體之中，墻體與木柱之間沒有任何拉結措施，前墻木柱在窗臺以下部位嵌于墻體之中，木柱頂部與屋架榫卯在一起。木柱、屋架、椽條和檁條一起形成房屋的整體。現場調查發現，在以木柱為豎向受力構件的房屋中，木柱和墻體之間普遍出現開裂現象。房屋內外墻之間以及外縱橫墻之間基本不設置拉結措施，甚至部分內外墻之間在交接部位沒有咬槎砌筑，交接部位出現開裂。對于砌體承重的房屋，由于墻體頂部未設置圈梁或梁墊，三角形木屋架直接擱置在墻體上。

3.5抗震構造措施砌體房屋設置抗震構造措施是增強結構抗震能力，降低地震災害的有效手段。實踐證明，在農村地區的單層房屋設置上下混凝土圈梁和構造柱不僅能夠增強結構的整體性，抵抗基礎不均勻沉降，而且能夠增強結構的整體抗震性能。現場調查發現，在1990年以前建設的房屋基本未設置混凝土圈梁和構造柱，目前多數出現由于基礎不均勻沉降引起的墻體開裂，部分建筑墻體開裂嚴重，影響房屋的安全性，見圖6所示。1990年以后建設的房屋在基礎頂部基本都設置了圈梁，但在墻體頂部未設置圈梁，基本未設置構造柱。對既有的二層房屋進行調查，所有房屋均在基礎頂部和墻頂設置了混凝土圈梁，個別部位設置了構造柱，見圖7所示。對一棟在建二層房屋采取的抗震措施進行現場調查，并對當地相關人員進行咨詢。據介紹，該房屋是當地目前最常見的房屋類型，其所用的建筑材料以及采取的抗震措施都具有代表性。現場查看，該房屋基礎頂部和各層墻體頂部都設置了混凝土圈梁，見圖8所示。房屋四角設置了混凝土構造柱，但是外墻與內墻交接處未設置構造柱。施工過程中在設置構造柱的部位能夠做到先砌墻，后澆筑構造柱，但是構造柱與墻體連接部位未設置拉結鋼筋。此外，為了增加采光面積，新建房屋南立面墻體門窗洞口過大，容易造成墻體抗震承載力不足，同時房屋整體受力不均，存在抗震安全隱患。

4建議與對策

對延慶農村民居的抗震性能進行抽樣調查，基本了解了延慶農村民居的抗震性能，根據現場調查結果并進行分析，給出相應的建議與對策如下:(1)為了防止在使用過程中出現突發安全事故，建議對1970年以前建造的農村民居進行全面安全排查，尤其是生土墻體和以泥漿或草泥漿作為粘結材料的房屋應重點檢查，對于存在安全隱患的房屋應及時進行技術處理，消除安全隱患。(2)對于未設置抗震構造措施的房屋進行全面抗震普查。對抗震性能不滿足要求的房屋，要結合新農村建設和農村住宅節能改造，進行抗震加固。(3)在農村采用多種方式進行地震科普宣傳，結合汶川地震和玉樹地震的實例進行科普教育，使得廣大農民從根本上重視房屋抗震;對農村工匠進行技術培訓，逐步做到持證上崗，使得房屋施工過程滿足抗震要求。(4)組織有資質的設計單位根據農村居民的生活習性和要求以及不同的場地，繪制抗震設防的民居施工圖集，供廣大農民選用。

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［4］GB50011-2010，建筑抗震設計規范［S］GB20011-2010，CodeforSeismicDesignofBuildings［S］(inChinese)

作者：欒桂漢 任志林 王飛 何西令 單位：北京市建設工程質量第二檢測所 北京市地震局 震害防御與工程地震研究所