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[摘要]根据对我国农村建筑物样本的调查结果,总结农村房屋的抗震特征,分析建筑物的建造年代、结构类型、抗震处理。提出提高农村房屋抗震能力的对策和建议。
[关键词]农村房屋 抗震特征 抗震对策
中图分类号:P5 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2008)1220089-02
一、前言
2008年5月12日14时28分,在四川汶川县发生M8.0级地震,造成69181人遇难,受伤374131人,失踪18522人,经济损失难以估计。之所以造成如此大的损失,一方面是由于地震震级太大,另一方面是我国大部分的农村房屋建造时没有进行抗震设防设计。
很多专家学者已经对地震以及农房抗震进行了深入的研究,主要集中在地震多发的沿海以及地势起伏的内陆地区。如文献[1]对闽南地区农村住宅的安全性和耐久性现状普查基础上,分析该地区农村住宅的结构类型分布特点和不同类型房屋的安全性等级分布,提出该地区农村住宅防御自然灾害,特别是防御地震灾害的相关建议。文献[2]中对西北地区地震活动进行了研究,依据农村多数房屋达不到抗震设防要求的情况,文章分析了不同类型农村民房的抗震性能,总结了主要存在问题,提出了抗震设防的一些对策。
然而,在中部平原地区相关的研究相对较少。这是因为中部平原地区虽然有一部分处于地震带,但整体的地震基本烈度在7度左右,地势平坦,地震少发。我们本次的研究就是面向平原地区,以合肥市大杨镇周边农村为取样点进行研究。大杨镇位于合肥市西北部,全镇现共有66个村民小组和60个居民小组、7000余户。大杨镇地处华北地震区,基本烈度7度,场地的地质条件较好。针对以上情况,我们对总户数的1%进行取样研究,调查的时间为2008年7月11日,为期一周。
二、现阶段农房基本特征
(一)根据年代
由于合肥市大杨镇农村的建筑物的结构类型由于各年代当地经济发展水平不同也各不相同。对于60年代以前的建筑物已经很少还有保留,为此,我们按照60~70年代、80~90年代、2000年以后分三个阶段进行有关数据采集和调查。调查结果如表一:
由表可见,本地区农村建筑70%是在80~90年代建造的,明显高于60-70年代的5.71%,这与当地农村经济在80~90年代的飞速发展是分不开的。2000年以后的比例较少是由于新一轮的农房更新还没有开始,以及大批的农村人口转入城镇居住等原因。
(二)根据房屋结构类型
由于缺乏防震意识以及经济技术条件制约,当地房屋建筑一般未经过设计部门设计,由当地的建筑瓦匠根据房主的经济实力和要求,按照当地特点习惯建造的。据统计,90%以上的房屋未进行抗震设防是由于房主无防震意识。由于房主的情况各不相同,再加上建造年代的技术、材料等因素影响,农村的房屋结构类型分布也不同。其具体的结构类型分类所占比例见图一:
通过结构类型分类饼图我们可以看出抗震性能较差的砖木结构已经很少;砖混结构在农村建筑中占有很大比例,属于主导型结构类型;抗震性能较好的框架结构也开始崭露头角。为了更加详细了解各种结构类型在不同年代的发展情况,我们对数据进行分类分析,得到了各结构类型发展情况,见图二:各结构类型发展情况。
通过上图可以看出,砖木结构已逐渐被结构性能较好的砖混结构代替,框架结构作为优良的抗震结构虽有一定发展但并没有得到普及。总体来看,在未来一段时间内,砖混结构依然是农村建筑的主要结构类型。虽然砖混结构的抗震性能赶不上框架结构,但通过适当的加固措施,依然可以达到较好的抗震效果。
(三)根据抗震差异
在所有样本中,纯粹从结构构造方面考虑,可以分为三类。一类:具有较好抗震构造,包括框架结构和设有圈梁且设有构造柱或现浇楼板的砖混结构;二类:具有一般的抗震构造,主要指设有圈梁或设有构造柱或现浇楼板的砖混结构;三类:抗震构造较差,包括未设圈梁构造柱且预制楼板的砖混结构以及砖木结构。分类情况见表二:
从上表可以看出农村房屋中,二类房占有大半以上。二类房虽然没有框架结构的一类房抗震性能好,但其抗震性和经济性结合得较好,是值得推广的。对于三类房的抗震性能在文献[3]中通过对典型的平原农房进行抗震验算,得出造成震害的主要原因是砂浆强度低、窗间墙过窄。这些因素在地震中容易导致内横墙及窗间墙破坏。
关于构造柱和圈梁的作用已有很多研究,构造柱可以很大程度上提高剪力,与墙段高宽比、开洞等情况等有关。为此我们选取一种农村常见的砖混结构对有无构造柱进行建模计算得出,设有构造柱的墙体的抗剪性能提高了:
所以对于砖砌体结构设置构造柱在对抗地震剪力方面有优良的效果。其所采用的材料也是容易制备,性价比较高,对于没有特殊要求的经济欠发达地区非常适合在农民建房中推广。
三、抗震处理建议
(一)场地及地基处理
在平原地区,地势较为平坦,边坡较少,建房时尽量避开河滩地、软弱土和可液化土层。地基处理方面,要根据不同的场地类型,地基采取加桩、设置大脚、设置圈梁等措施加强基础的整体性和刚性的措施。同时要有针对性地进行基础选材,在文献[4]中通过有限元分析方法得出混凝土基础相比其他材料的抗变形能力更大,在地基情况较差的场地尽量使用混凝土结构。
(二)房屋的结构形式要合理
房屋的平面宜简单、规则;立面要求避免突然变化;设置门窗时尽量不要设置的过大,门窗两侧的墙体也要达到一段宽度以满足规范的要求;房屋开间不要过大,尽可能采用小开间、多隔墙;纵横墙同时承重,增强房屋水平抗剪能力。同时要通过加强墙体的连接、设置地梁圈梁构造柱、楼板现浇来提高房屋的整体性。
(三)楼梯要牢固
地震时,楼梯是人员疏散的重要通道,设计时要注意以下要求:①楼梯周围的墙体的强度要足够厚、足够强;②尽量不要采用由墙上出挑的做法,应采用钢筋混凝土浇注,并与墙体浇注搭接。
(四)材料和施工要规范
在材料选取和制备时要充分考虑材料的强度和耐久性,在制备砂浆和混凝土时,要进行配合比设计,以使各材料充分地发挥其性能。同时提高施工质量也是保证材料发挥其性能的重要手段,与合理的结构设计对房屋抗震性能起到同样的重要作用。对于一般居住房屋,保证施工质量是指砌块的砌筑质量以及混凝土浇灌和养护质量要好,夯土墙坚实,各构件之间的连接可靠等。对于农村建筑大部分由没有经过正规培训的工匠建造的现状, 这就需要有一位经过培训、经验丰富的建筑工作者在施工现场指导监督以保证施工质量。
(五)正确使用和维护房屋
房屋在使用时要尽量避免在楼板上堆积重物,同时对重要构件加以维护。对于房屋长时间使用出现的各种情况,诸如裂缝、鼓包、酥松、支撑断裂等,要及时维修。对于已无维修价值的房屋,要拆除或局部拆除重新翻建。
四、结语
目前,我国平原地区农村的房屋更新建设随着经济的高速的发展也掀起了一个新的高潮。但是农民的抗震意识还不够强。农房建设的设计、材料和施工技术还相当落后。各级政府和建筑工作者应借此时机,加强地震宣传以提高当地农民的抗震意识。同时加强建筑材料销售商和建筑从业者的监督管理力度,以提高农村建筑物抗震能力。总之,在农村我们要投入更多的精力,以保证我国农村地震防御工作随着农村化进程加速发展。
参考文献:
[1]刘阳、郭子雄、杨勇、董星、叶斌,闽南地区农村住宅安全性现状及防灾建议,华侨大学学报,2007,28(1):63-67.
[2]魏英祖、郭金贵,西北地区农村房屋抗震设防现状及对策,西北地震学报,2005,27(4):351-356.
[3]刘梅梅、鲍安红、杨玉鹏、谭贤秀,山东农村建筑抗震设防的研究,西南师范大学学报,2007,32(4):111-114.
[4]查润华、胡洁、徐芸,我国农村房屋的地震破坏分析与工程抗震处理对策,山西地震,2007,131(3):27-36.
[5]蔡辉腾、郑传华、王洪涛,福清市高山镇农村建筑抗震性能调查,工程抗震与加固改造,2008,30(1):105-109.
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
[关键词]农村房屋 抗震特征 抗震对策
中图分类号:P5 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2008)1220089-02
一、前言
2008年5月12日14时28分,在四川汶川县发生M8.0级地震,造成69181人遇难,受伤374131人,失踪18522人,经济损失难以估计。之所以造成如此大的损失,一方面是由于地震震级太大,另一方面是我国大部分的农村房屋建造时没有进行抗震设防设计。
很多专家学者已经对地震以及农房抗震进行了深入的研究,主要集中在地震多发的沿海以及地势起伏的内陆地区。如文献[1]对闽南地区农村住宅的安全性和耐久性现状普查基础上,分析该地区农村住宅的结构类型分布特点和不同类型房屋的安全性等级分布,提出该地区农村住宅防御自然灾害,特别是防御地震灾害的相关建议。文献[2]中对西北地区地震活动进行了研究,依据农村多数房屋达不到抗震设防要求的情况,文章分析了不同类型农村民房的抗震性能,总结了主要存在问题,提出了抗震设防的一些对策。
然而,在中部平原地区相关的研究相对较少。这是因为中部平原地区虽然有一部分处于地震带,但整体的地震基本烈度在7度左右,地势平坦,地震少发。我们本次的研究就是面向平原地区,以合肥市大杨镇周边农村为取样点进行研究。大杨镇位于合肥市西北部,全镇现共有66个村民小组和60个居民小组、7000余户。大杨镇地处华北地震区,基本烈度7度,场地的地质条件较好。针对以上情况,我们对总户数的1%进行取样研究,调查的时间为2008年7月11日,为期一周。
二、现阶段农房基本特征
(一)根据年代
由于合肥市大杨镇农村的建筑物的结构类型由于各年代当地经济发展水平不同也各不相同。对于60年代以前的建筑物已经很少还有保留,为此,我们按照60~70年代、80~90年代、2000年以后分三个阶段进行有关数据采集和调查。调查结果如表一:
由表可见,本地区农村建筑70%是在80~90年代建造的,明显高于60-70年代的5.71%,这与当地农村经济在80~90年代的飞速发展是分不开的。2000年以后的比例较少是由于新一轮的农房更新还没有开始,以及大批的农村人口转入城镇居住等原因。
(二)根据房屋结构类型
由于缺乏防震意识以及经济技术条件制约,当地房屋建筑一般未经过设计部门设计,由当地的建筑瓦匠根据房主的经济实力和要求,按照当地特点习惯建造的。据统计,90%以上的房屋未进行抗震设防是由于房主无防震意识。由于房主的情况各不相同,再加上建造年代的技术、材料等因素影响,农村的房屋结构类型分布也不同。其具体的结构类型分类所占比例见图一:
通过结构类型分类饼图我们可以看出抗震性能较差的砖木结构已经很少;砖混结构在农村建筑中占有很大比例,属于主导型结构类型;抗震性能较好的框架结构也开始崭露头角。为了更加详细了解各种结构类型在不同年代的发展情况,我们对数据进行分类分析,得到了各结构类型发展情况,见图二:各结构类型发展情况。
通过上图可以看出,砖木结构已逐渐被结构性能较好的砖混结构代替,框架结构作为优良的抗震结构虽有一定发展但并没有得到普及。总体来看,在未来一段时间内,砖混结构依然是农村建筑的主要结构类型。虽然砖混结构的抗震性能赶不上框架结构,但通过适当的加固措施,依然可以达到较好的抗震效果。
(三)根据抗震差异
在所有样本中,纯粹从结构构造方面考虑,可以分为三类。一类:具有较好抗震构造,包括框架结构和设有圈梁且设有构造柱或现浇楼板的砖混结构;二类:具有一般的抗震构造,主要指设有圈梁或设有构造柱或现浇楼板的砖混结构;三类:抗震构造较差,包括未设圈梁构造柱且预制楼板的砖混结构以及砖木结构。分类情况见表二:
从上表可以看出农村房屋中,二类房占有大半以上。二类房虽然没有框架结构的一类房抗震性能好,但其抗震性和经济性结合得较好,是值得推广的。对于三类房的抗震性能在文献[3]中通过对典型的平原农房进行抗震验算,得出造成震害的主要原因是砂浆强度低、窗间墙过窄。这些因素在地震中容易导致内横墙及窗间墙破坏。
关于构造柱和圈梁的作用已有很多研究,构造柱可以很大程度上提高剪力,与墙段高宽比、开洞等情况等有关。为此我们选取一种农村常见的砖混结构对有无构造柱进行建模计算得出,设有构造柱的墙体的抗剪性能提高了:
所以对于砖砌体结构设置构造柱在对抗地震剪力方面有优良的效果。其所采用的材料也是容易制备,性价比较高,对于没有特殊要求的经济欠发达地区非常适合在农民建房中推广。
三、抗震处理建议
(一)场地及地基处理
在平原地区,地势较为平坦,边坡较少,建房时尽量避开河滩地、软弱土和可液化土层。地基处理方面,要根据不同的场地类型,地基采取加桩、设置大脚、设置圈梁等措施加强基础的整体性和刚性的措施。同时要有针对性地进行基础选材,在文献[4]中通过有限元分析方法得出混凝土基础相比其他材料的抗变形能力更大,在地基情况较差的场地尽量使用混凝土结构。
(二)房屋的结构形式要合理
房屋的平面宜简单、规则;立面要求避免突然变化;设置门窗时尽量不要设置的过大,门窗两侧的墙体也要达到一段宽度以满足规范的要求;房屋开间不要过大,尽可能采用小开间、多隔墙;纵横墙同时承重,增强房屋水平抗剪能力。同时要通过加强墙体的连接、设置地梁圈梁构造柱、楼板现浇来提高房屋的整体性。
(三)楼梯要牢固
地震时,楼梯是人员疏散的重要通道,设计时要注意以下要求:①楼梯周围的墙体的强度要足够厚、足够强;②尽量不要采用由墙上出挑的做法,应采用钢筋混凝土浇注,并与墙体浇注搭接。
(四)材料和施工要规范
在材料选取和制备时要充分考虑材料的强度和耐久性,在制备砂浆和混凝土时,要进行配合比设计,以使各材料充分地发挥其性能。同时提高施工质量也是保证材料发挥其性能的重要手段,与合理的结构设计对房屋抗震性能起到同样的重要作用。对于一般居住房屋,保证施工质量是指砌块的砌筑质量以及混凝土浇灌和养护质量要好,夯土墙坚实,各构件之间的连接可靠等。对于农村建筑大部分由没有经过正规培训的工匠建造的现状, 这就需要有一位经过培训、经验丰富的建筑工作者在施工现场指导监督以保证施工质量。
(五)正确使用和维护房屋
房屋在使用时要尽量避免在楼板上堆积重物,同时对重要构件加以维护。对于房屋长时间使用出现的各种情况,诸如裂缝、鼓包、酥松、支撑断裂等,要及时维修。对于已无维修价值的房屋,要拆除或局部拆除重新翻建。
四、结语
目前,我国平原地区农村的房屋更新建设随着经济的高速的发展也掀起了一个新的高潮。但是农民的抗震意识还不够强。农房建设的设计、材料和施工技术还相当落后。各级政府和建筑工作者应借此时机,加强地震宣传以提高当地农民的抗震意识。同时加强建筑材料销售商和建筑从业者的监督管理力度,以提高农村建筑物抗震能力。总之,在农村我们要投入更多的精力,以保证我国农村地震防御工作随着农村化进程加速发展。
参考文献:
[1]刘阳、郭子雄、杨勇、董星、叶斌,闽南地区农村住宅安全性现状及防灾建议,华侨大学学报,2007,28(1):63-67.
[2]魏英祖、郭金贵,西北地区农村房屋抗震设防现状及对策,西北地震学报,2005,27(4):351-356.
[3]刘梅梅、鲍安红、杨玉鹏、谭贤秀,山东农村建筑抗震设防的研究,西南师范大学学报,2007,32(4):111-114.
[4]查润华、胡洁、徐芸,我国农村房屋的地震破坏分析与工程抗震处理对策,山西地震,2007,131(3):27-36.
[5]蔡辉腾、郑传华、王洪涛,福清市高山镇农村建筑抗震性能调查,工程抗震与加固改造,2008,30(1):105-109.
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”