我国农村房屋抗震与加固的研究及进展

2011-12-22 13:31杨仕升王永幸谢开仲
华南地震 2011年3期
关键词:砌体抗震墙体

杨仕升,王永幸,谢开仲

(1.广西壮族自治区地震局,广西 南宁 530022;2.广西大学土木建筑工程学院,广西 南宁 530004)

我国农村房屋抗震与加固的研究及进展

杨仕升1,2,王永幸2,谢开仲2

(1.广西壮族自治区地震局,广西 南宁 530022;2.广西大学土木建筑工程学院,广西 南宁 530004)

我国大多数破坏性地震都发生在农村,通过分析我国农村房屋建筑的主要结构形式、震害特征及其建造特点,发现缺乏设防意识、缺乏抗震技术和经济条件差是农房“小震致灾、大震大灾”的主要原因。通过对既有的结构抗震、鉴定、加固、隔震技术的综述,发现目前我国仍比较缺乏适合农村房屋的抗震及加固技术。最后对农村房屋抗震与加固方法提出建议,展望今后仍需重视的研究工作。

砌体结构;框架结构;结构抗震;抗震鉴定与加固;农村房屋

引言

我国的破坏性地震的震中大多在农村。根据《中国古今地震灾情总汇》和国家地震局的地震目录的统计数据,从公元前2300至公元2000年历史上共发生5级以上地震2 048次,其中1 905次,约93%的破坏性地震都是发生在县级农村乡镇地区;历史上MS大于8的强地震16次,有15次发生在农村乡镇;在2003年全年我国发生成灾地震21次,这些地震的震中均位于村镇地区[1~3]。上世纪我国发生的破坏性地震占全世界的三分之一,死亡人数为六十万,占全球死亡人数的一半。农村地区社会和经济发展水平较低,房屋大多由村民自行搭建,他们缺乏基本的防震减灾意识,建筑简陋,基本上处于不设防状态。存在房屋结构设计不当、类型选择不合理,没有采用抗震措施,没有选择抗震能力强的结构类型等问题,建造缺乏管理,没有抗震规范规程作指导,没有示范工程作参考,抗震能力的强弱不太确定,对于突发的地震灾害抵抗能力比较差。因此,对于建于地震区的村民建筑结构,正确的评价其抗震能力,并据此进行抗震加固,对最大限度的降低地震灾害,保障人民群众的生命财产安全具有重大的作用。

1 农村房屋建筑的主要结构形式及其震害特征

调查显示,我国农村民居房屋式样较多,在不同的地域有不同的建筑方式和样式,但归纳起来主要有五种:生土结构房屋、木结构房屋、石结构房屋、底部框架-抗震墙砌体房屋、砌体结构房屋和钢筋混凝土结构房屋。生土结构和木结构房屋基本建于上世纪80年代以前,该类房屋为木构架承重,土坯墙作围护墙,屋基处理比较简易。到了上世纪80年代~90年代,农村民居大体采用的是砌体结构(砖木结构和砖混结构)的房屋,砖木结构屋梁使用木料,墙体采用烧结砖,地基处理简易,没有钢筋混凝土构造柱和圈梁,由于该结构建造简单,材料容易准备,费用低,在既有房屋中占较大的比例。底部框架-抗震墙砌体房屋、砖混结构(设置构造柱和圈梁)和钢筋混凝土结构房屋是上世纪90年代后兴起的结构形式,特别是近几年中,农村新建的房屋基本采用砖混结构和框架结构[4~7]。

1.1 生土结构房屋

生土结构房屋指用未经焙烧的土坯、灰土和夯土做成承重墙体的房屋,其中,土坯指用黏土制成的土砖块;灰土承重墙指掺石灰(或其他黏结材料)的土筑墙和掺石灰土坯墙;夯土承重墙指对一定湿度的土在墙体模版的限制下经夯击而成。生土材料强度先天不足。未经焙烧的土无论是抗压强度、弯剪强度,还是延性都比较差,因此在相同的地震烈度下,生土结构房屋的震害程度比其他结构房屋要严重的多。另因房屋的跨度过大、门窗开洞不合理和墙角未采取拉结措施(容易产生应力集中)很容易产生破坏。

1.2 木结构房屋

木结构房屋指木构架(穿斗木构架、木柱木屋架、木柱木梁)承受屋顶和楼盖的重量,墙体(烧结普通砖围护墙、蒸压灰砂砖围护墙和蒸压粉煤灰砖围护墙、生土围护墙和石围护墙)只起围护作用且基本不承受屋顶的重量。相对于生土类房屋,木房屋具有很好的变形能力和较强的抗震能力,这主要取决于木构架的稳定性,具体的破坏有木构架松动倾斜,梁柱折榫、脱榫,柱脚滑移[8]。

1.3 石结构房屋

石结构房屋指以块石砌筑墙体,并以此承担结构重量的房屋。石房屋的震害最多出现在墙体上,主要表现为承重石墙块石松动、错位,墙体裂缝、外鼓或倒塌等。主要的原因有无砂浆砌筑、砂浆黏结不良;毛石选择摆放不合理;块石砌筑方法不当等。

1.4 底部框架-抗震墙砌体房屋

底层框架砌体结构房屋 (简称底框房屋)是指底层或底部两层为钢筋混凝土-抗震墙结构、上部几层为砌体墙 (砖或小砌块)承重的多层房屋。由于其造价低廉、施工方便和使用性能良好等特点,被广泛应用于我国农村房屋的临街建筑。这类房屋底层采用钢筋混凝土框架结构,能提供较大的使用空间,多用来做商铺使用;上部采用多层砌体结构形式,可用来做住宅、办公室等。由于其上部是砌体形式,下部是框架形式,造成了“头重脚轻”“上刚下柔”的结果。从抗震的角度来讲,这对房屋的抗震设防是极为不利的,“头重脚轻”导致其在地震作用下上部砌体以很大的惯性力作用于底层框架;“上刚下柔”则造成结构竖向刚度分布不均匀,使房屋容易出现薄弱层,而薄弱层多出现在底层。主要震害特征有以下几种:过渡层破坏;底层框架部分整体破坏;框架柱节点破坏;底层墙体破坏。

1.5 砌体结构房屋

砌体结构指的是以砌体材料承担结构重量的建筑物。主要震害特征有以下几种:①楼层垮塌。在地震的作用下,一层受到的地震力最大,汶川地震中一层垮塌的情况很多。也有一些建筑由于上层砌体材料的强度比一层小的多或结构消弱,使得上部楼层整层垮塌。②整体垮塌。因为承重墙体的破坏,使结构失去支撑引起整体垮塌。特别是大开间砌体结构,承重大梁下的墙体破坏将引起灾难性的后果。③墙角破坏。因墙角为纵横墙的交汇点,在地震作用下其应力状态复杂,破坏形态多种多样,有剪斜裂缝,也有拉压的竖向裂缝,严重时墙角脱落、块材被压碎、拉脱。④局部单元垮塌。结构依靠纵横墙组成空间抗侧力体系,抵御地震作用。在强震作用下,往往使得平面上的薄弱处首先震损。特别是平面不规则,有凹进突出的部位在其变化处和连接处破坏。⑤楼盖与屋盖的破坏。由于楼板的搁置长度不够常常引起局部倒塌或下部的墙体破坏倒塌引起楼屋盖倒塌。⑥楼梯间破坏。主要是楼梯间墙体的破坏,而楼梯本身很少破坏。楼梯间墙体由于刚度相对较大,使得受地震的作用力也较大,又墙体的高厚比较大,容易发生破坏。⑦纵横墙连接破坏。纵横墙交接处因受拉产生竖向裂缝,严重时脱开,外纵墙倒塌。⑧附属构件的破坏。如突出屋面的小烟囱、女儿墙、附属烟囱或门脸发生倒塌等;室内装饰、隔墙等非结构构件的开裂、倒塌[9~11]。

1.6 框架结构房屋

框架房屋是指由钢筋混凝土纵横梁和柱子等构件所组成的承重体系的房屋。总的来说框架梁柱的震害主要反映在节点处。柱重于梁;角柱重于内柱;柱顶重于柱底;短柱重于一般柱。主要的震害如下:①柱底。常见的震害是在楼面或地面上的100~400 mm处产生环向的水平裂缝,柱底的受力情况与柱顶相似,但因为柱底箍筋较密,所以震害比柱顶轻。②柱顶。柱顶周围有斜裂缝、水平裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落柱内箍筋拉断,纵筋呈灯笼状,上部梁、板倾斜。主要的原因是由于节点处的剪力和轴力和弯矩都比较大,锚固不好或箍筋配置不足,在剪、压、弯的共同作用下,箍筋失效造成的。③节点。主要的原因是节点区少箍筋或无箍筋,在剪、压、弯的作用下混凝土产生斜裂缝甚至挤压破碎,纵向钢筋成灯笼状。④短柱。当有夹层、错层或有半高的填充墙时,不恰当地设置一些连系梁,容易形成短柱(H/b<4,H为柱高;b为柱截面边长)。一方面短柱能吸收较大的地震作用;另一方面柱常受剪发生破坏,形成交叉裂缝甚至脆断。⑤角柱。由于房屋型心和重心不在一点而发生扭转,使得角柱所受剪力最大,同时在双向弯矩的作用下,其约束又较其他柱小,故震害重于内柱[12]。

2 农村房屋的建造特点和研究现状

2.1 农村房屋的建造特点

(1)设计方面。不管是旧房屋还是新建房屋几乎都没有经过设计,农房建造缺乏技术,也更缺乏建筑抗震方面的技术。

主要表现在:很多旧房屋同时采用多种材料混合砌筑,房屋的整体性差;片面的追求房屋的数量和面积,结构在经济条件下就降低了房屋的质量;新建房屋注重居住条件和美观要求,但是缺乏抗震防灾意识,经费使用不当。在结构上省钱,却在装修上大量投资。过分的追求外表的美观,居住房屋普遍追求豪华、高大、宽敞、明亮、舒适、气派。

(2)施工方面。房屋的施工质量没有保证,从材料的来源到使用,没有施工技术的指导,使房屋存在大量的安全隐患。例如经济条件好的家庭,希望把房子盖得结实些,但是没有技术的指导,认为只要多加构造柱和圈梁或把梁柱断面尺寸做的大些,房屋就结实抗震了。所以,不惜投资,层层设圈梁,间间加构造柱,但是却忽视了构件的强度均衡和联结,出现顾此失彼,造成许多局部强度过高而浪费材料和经费的现象,也出现了不少局部强度或联结过弱,形成抗震的薄弱环节。

2.2 农村房屋的研究现状

郭容等[13]2001年通过对湖南常德市太阳山两侧集镇和农村的515栋房屋的抗震性能进行了调查,该地区60%的房屋建造为20年以上,结构类型以主要为砖木结构,该房屋存在建材质量差、结构不合理、维修不及时、施工质量差等诸多对抗震不利的因素。

李慧峰等[14]通过选择性走访、问卷及对有关单位问讯等形式,对宁波村镇地区自建住宅的抗震防灾状况进行了调查,认为宁波市农村住房条件在近20年来发生了很大的变化,但是农民住房在建造过程中仍然存在着许多的共性问题。如:过多重视房屋的美观气派、外观装璜,忽略结构形式的合理性和抗震性能;房屋建造无设计、村庄建设无规划、建材质量不合格及施工质量难保证等问题。

毛羚[3]对村镇中既有结构类型中的土木结构,砖木结构和砖混结构为研究对象,分析其在地震作用下的不同破坏程度及其震害表现,并探讨了其各自震害特征的原因,结合有限元非线性动力分析,从理论上验证了农村民居的震害特点。并对湖北农村区域范围内房屋进行震害预测,分析了此区域范围内农村房屋在遭受不同烈度的地震情况下所发生的破坏结果。

欧阳攀[1]对农村新建房屋及加固的施工方法及质量控制措施进行了研究。特别对新建砖砌体房屋施工,分析了原材料选择、墙体的组砌方式及砌筑施工要点,以及圈梁构造柱的施工方法;对已建砖砌体房屋的加固,提出了钢筋网复合砂浆面层、增设钢筋网复合砂浆构造柱及圈梁、增设钢筋网复合砂浆剪刀撑的加固施工工序及方法。重点分析了新建及加固施工的质量控制点及施工质量缺陷,并采取层次分析法建立了抗震施工质量的评价体系。

吴亚丽[15]采用SPA2000有限元分析软件,对农村居民中砌体结构进行了实体墙结构和空斗墙结构的动力分析。分析了两种结构在不同烈度下的地震响应,进一步确定了结构的薄弱部位,并对其进行抗震性能评估。结果表明,提高砂浆强度等级或设置相应构造措施都能不同程度地提高砌体结构的抗震性能,其中同时设置圈梁和构造柱的措施最为有效。

刘喜中[16]对农村砖砌体房屋中未按规范要求设置构造柱的房屋,推荐使用碳纤维布进行墙体和房屋加固的简易方法,并用有ANSYS限元软件分别建立了纯砖砌体墙体、碳纤维布加固墙体和设置构造柱墙体三种分析模型。比较了三种墙体模型在水平荷载作用下的荷载一位移曲线,得出碳纤维布加固墙体能有效减小墙体变形的结论。模态比较分析结果表明碳纤维布加固砖砌体房屋的整体刚度可以得到有效提高。动力时程比较分析结果表明碳纤维布加固砖砌体房屋具有良好的抵抗地震力的能力。

刘开康[17]以村镇中既有结构类型中的土坯结构为研究对象,本着“经济、有效、耐久和易施工”的原则,提出应用摩擦滑移隔震技术对土坯结构减震的方法,通过有限元模拟模态分析和非线性时程分析表明:滑移隔震延长了土坯结构自振周期,结构振动以前两阶平动振型为主;而且能有效减小结构的地震反应。以砂粒作为滑移层的土坯滑移隔震模型和基础固定模型在不同工况下的试验结果进行对比分析,验证了砂层滑移隔震对土坯结构的减震效果。

雷静雅等[18]通过对5.12汶川地震中德阳、都江堰、成都等灾区现场震害调查中指出农村结构中土木结构虽然墙体的材料强度较低,但是这类房屋的墙体较厚且高度低,故灾害损失较轻。砖混结构中L型房屋的震害与的朝向有直接的关系,垂直于波传播的方向房屋的震害严重,而顺波动的方向震害较轻。框架结构中由于地基原因造成的结构整体倾斜;填充墙与框架结构的拉结措施不力而造成严重破坏;附属结构由于鞭梢效应而破坏严重。

3 结构抗震与加固的研究方法

农村房屋的建造一般都没有经过计专门的设计,施工也缺乏专业的施工队伍与施工机械。通过试验研究或模拟分析来研究农村房屋的抗震与加固效果。

3.1 抗震实验方法的发展

根据试验的对象不同,结构实验可以分为构建试验和材料试验、结构局部试验、结构整体性试验。整体试验是根本目的,局部和构件试验是有针对性地分析结构整体的组成部分的性能,材料试验是基础。从加载方式上可以分为静力和动力试验两种,静力包括单调加载和循环加载,动力包括自由振动(自由释放或冲击)和强迫振动。强迫震动又可分为简谐振动与模拟地震动和天然振动。从发展上经历了:静力试验阶段、伪静力试验阶段、伪动力试验阶段、自由振动试验阶段、共振试验阶段、模拟地震动试验等[19]。

3.2 我国抗震鉴定与加固工作的发展

我国抗震鉴定与加固工作的发展分为三个阶段。启动阶段(1968年开始);发展阶段(1975年);初步成熟阶段 (1994年)[20]。

4 农村建筑抗震与加固技术

4.1 农村房屋的抗震技术

葛学礼等在大量研究及调查农村房屋建筑抗震性能上,制定了《镇 (乡)村建筑抗震技术规程》用于指导农村地区房屋的抗震措施,该规程中提出了农村建筑的抗震设防目标(二水准):“小震不坏,中震不倒”。

分类阶段启动阶段(1968~1974)发展阶段(1975~1993)初步成熟阶段(1994-)抗震设计规范 抗震鉴定标准 抗震加固规程 鉴定标准使用范围《地震区建筑抗震设计规范 (草案)》(1964年)《工业与民用建筑抗震设计规范 (试行)》(TJ11-74)《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ11-78)—— —— ——《京津地区工业与民用建筑抗震鉴定标准》(1975)《工业与民用建筑抗震鉴定标准 (试行)》(TJ23-77)《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-95)《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-95)《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-95)《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)——京津地区(试行),7、8度地区全国通用标准 (试行),7、8、9 度地区《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2008)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)《工业与民用建筑抗震加固技术措施》(1985年)《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116-98)《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116-98)《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116-98)《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116-2009)全国强制性标准,6、7、8、9 度地区全国强制性标准,6、7、8、9 度地区全国强制性标准,6、7、8、9 度地区全国强制性标准,6、7、8、9 度地区

2008年实施的《农村民居建筑抗震设计施工规程》,该规程适用于抗震设防烈度为7、8的近、远郊区新建一、二层农村民居建筑,且单体面积不超过300 m2,设防目标是:当遭遇到本地区的抗震设防烈度时,屋架与房屋墙体不致倒塌,不发生危及生命的严重破坏。

2009年6月安徽省出台了《安徽省农村房屋抗震技术规程》编号DB34/T922-2009。该规程中依据我国抗震规范中的三水准设防目标,提出了适合于本省农村民居的二水准“小震不坏、中震不倒”的设防目标,内容主要针对农村房屋中的砌体结构、木结构、框架结构房屋的一般规定和施工要求以及抗震构造措施等方面规定和建议,并对房屋在建造前的地基和基础,建筑形式和规划选址、场地等方面进行了规范。

(1)房屋地基及基础选择与设计。①不要在含有大量砂土或淤泥的区域建设房屋;②非岩质的陡坡上、高耸山包、条状突出的山嘴及河岸旁,这类地区的地基容易产生不均匀沉降或产生滑移,因此不宜建造房屋;③注意基础的选型,加强其整体性和刚性,同一建筑单元不宜设置在性质截然不同的地基上;④建筑物基础的埋置深度不易浅;⑤加强基础和上都结构的整体性;⑥土地基上的基础应有较多的安全储备,以防止建筑物在地震效应和竖向荷载作用下的震动过大,引起房屋沉降和倾斜。

(2)结构的平面和立面布置要对抗震有利。结构布置宜对称且有规则,质量和刚度的变化要均匀,避免楼层错层。

(3)房屋要轻。减轻楼盖和屋盖自重,尽量采取轻质材料;围护结构要轻,承重墙体更要轻;屋顶不要做笨重的附属物。

(4)重视圈粱和构造柱的布置。①圈梁能大大减轻震害,不设置圈梁或设置不当震害就比较严重。圈梁能使纵墙、横墙及楼盖或屋盖连成一体,增强旁屋的整体性,能箍住楼盖或屋盖,增强其整体刚度,能提高墙体抗弯刚度和约束墙面裂缝开展,能减少墙体的竖向自由长度,增自嘴体的稳定性;抵抗由于地震或其他原因引起的不均匀沉降对房屋的破坏作用。②设置构造柱是唐山大地震后总结出来的非常有效的抗震措施。钢筋混疑土构造柱可以加强旁屋抵抗竖向地震力作用的能力,可以加强纵墙和横墙的连接,增强房屋的整体性,特别是把设置在墙体内的圈粱和构造柱连接成-个空间框架,对纵墙和横墙起到约束作用。在墙体达到强度极限后,破碎的墙体因为有圈粱和构造柱的约束而防止碎块散落,从而支撑楼盖或屋盖不致倒塌。钢筋混凝土构造拄在很大程度上提高了砖砌房屋的抗倒塌性能,使墙体材料从脆性向延性过渡。

4.2 农村房屋的加固技术

对各类建筑物进行加固方法通常可分为两大类:一类是恢复抗震能力的方法;一类是增强、提高抗震能力的方法[21]。

恢复抗震能力的方法通常采用压力灌浆法和化学灌浆法,增强、提高抗震能力的方法有增强强度、提高延性法,加强整体性法和改变传力途径法。增强强度、提高延性主要采用水泥砂浆面层法、钢筋混凝土面层法、型钢网箍法、喷射混凝土法、替换构件法和粘贴钢板法等;加强结构整体性主要有加设圈梁法、加设构造柱法和加设拉杆(梁)法等;改变传力途径主要有增设抗震墙法和增设支撑法等。值得指出的是,加设圈梁、加设构造柱和加设拉杆(梁),增设抗震墙和增设支撑法也可增强和提高结构的强度和延性。各加设构件和原结构通常可采用钢筋混凝土销键、干硬性水泥砂浆锚杆、108胶水泥砂浆锚杆、水玻璃水泥砂浆锚杆、树枝锚杆、楔缝式锚杆、普通螺栓和钢筋短拉杆等方法加强相互间的连接,以利于地震发生时,新老构件共同抵抗地震作用。对混凝土构件来说,增强与保证新旧混凝土结合也是必要的,通常要采用增大结合面,严格清理旧混凝土表面和涂胶结剂等措施。

(1) 对于农村房屋的常用的抗震加固方法[22]。①砖混结构。加固方法有增设抗震墙、构造柱、圈梁。其中增设抗震墙的造价较高,改变了房屋的开间,影响了房屋原有的使用功能,而且现场施工湿作业时间长,对生活和生产有一定的影响。②砖木结构。主要加固有增设墙体和原有结构楼盖及墙体间连接、房屋内外墙间的连接加固、墙和楼屋盖间连接加固、外墙和圈梁间的连接加固,主要是通过添加拉结筋钢板来提高房屋的抗震性能。③框架结构。加固的方法有增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙、钢构套、现浇钢筋混凝土套加固框架、利用拉筋或钢夹套来增加填充墙与框架连接。

(2)对于农村房屋的加固措施方面[23],中提出了用采用高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)加固已有的钢混结构、砌体结构。

4.3 农村建筑隔震技术的发展

上世纪六十年代,工程力学研究所李立教授阐述了隔震观点并倡导隔震研究,于八十年代初采用砂砾隔震的方法在北京中关村国家强震动观测中心建造了一栋四层砖混房屋,这是我国最早的隔震建筑。进入八十年代,广州大学周福霖院士等对叠层橡胶支座的性能进行了实验研究。1993年,周福霖院士等在汕头建成一幢用高阻尼叠层橡胶支座隔震的八层框架综合楼,并在1994年夏经受了一次小震的考验,验证了隔震机构的有效性。同年,华中理工大学唐家样教授等在河南安阳建成一座采用铅芯叠层橡胶支座隔震的综合楼,1994年又在四川西昌冕宁县建成一座八层框架综合楼,再用叠层橡胶支座隔震。1993~1994年,中国建筑科学研究院工程抗震研究所周锡元院士等与西昌市建筑勘察设计院、华南建设学院西院合作,在西昌市建造了若干幢六层砖混住宅楼,均采用高阻尼叠层橡胶支座隔震。1995年,在云南大理又建成类似建筑。

近年来,我国在隔震规范化研究方面也取得了长足进步。2001年颁布《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2002),隔震结构设计作为独立章节出现;同年,颁布《叠层橡胶支座隔震技术规程》 (CECS126:2001);2004年,《建筑工程抗震性态设计通则》 (试用)(CECS 160:2004) 出台。在《国家防震减灾规划(2006-2020年)》中明确提出要“推进隔震等新技术在工程设计中的应用”。尤其,吸取“5.12”地震经验和教训,建筑隔震技术在灾区重建中得到大力推广,并在学校、医院等一些永久性建筑中得以广泛应用。如目前广州大学工程抗震研究中心开展的纤维橡胶支座的研究已用于映秀的灾后重建工程;刘开康在对比分析现有隔震技术的基础上提出应用摩擦滑移隔震技术对农村房屋中土坯结构减震。湖南大学提出的在房屋基础顶面设置一种新型的钢筋-沥青隔震层,并对上部结构采取复合砂浆钢筋网薄层窄条带设置构造柱、圈梁、剪刀撑,可以有效的抵御地震灾害。

5 结论及展望

农村房屋尽管总高度较低,层数较少,但是历次地震震害表明,在遭遇地震时,农村房屋的损坏最为严重,地震造成绝大部分的人员伤亡也是农民,甚至5级左右的地震都会造成了人员的伤亡,没有设防的村镇公共设施和农村民居成为危害农民生命安全的重要隐患,农村房屋抗震薄弱(基本不设防)的原因,不仅仅是经济上,更主要的是缺少抗震意识,即便有了抗震意识,也缺乏抗震的基本知识和抗震技术指导。

从工程抗震的角度来说,提高农村房屋自身的抗震能力是降低震害损失的最有力措施。新建农村房屋的设计要严格按照国家颁布的地震动参数区划图和地震烈度区划图的规定以及抗震规范中的设防要求进行设防,满足建筑物“大震不倒,中震可修,小震不坏”的抗震设计原则;并且适当增加一些抗震构造措施,还要重视非主体结构的抗震施工、设计和管理;对已建结构而未采取抗震设防措施的,按照抗震性能的鉴定方法,采取有效的抗震加固措施来增强结构的抗震能力。

目前要求大面积提高农村房屋抗震设防标准,投资大幅增加,仍有难度。若采用有效,成熟的结构隔震减震技术,投资增加不多但能明显提高结构抗震安全性,并实现结构,内部设备双保护。

为了全面贯彻执行国务院关于实施农村民居地震安全工程的要求,实现“到2020年,我国基本具备综合抗御6级左右、相当于各地区地震基本烈度的地震的能力”的宏伟目标。而对于农村房屋抗震与加固方法是一个十分庞大和复杂的课题,涉面较为广泛。本文论述了目前的研究进展后认为,以下问题有待进一步研究和解决:①研究农村房屋在地震发生时房屋破坏形式和倒塌模式。②对未进行抗震设计或未采用抗震措施的房屋建筑进行抗震加固研究,提出农村房屋抗震加固的方法,并明确不同方法的加固效果,制定出抗震加固和修复的示范图集。③给农村房屋建筑的抗震措施的采用和加固方法提供示范性的成果,为制定相应的农村房屋抗震设计、加固和修复规范、地方法规和指南等提供科学可靠的依据。④农村房屋抗震问题中还存在:如严重的缺技术,农房难按规范设计、施工;农村经济较差,高造价的抗震要求难以实施;农村交通不便,建材、施工机械难以提供等。

[1]欧阳攀.湖南省村镇砖砌体房屋抗震施工方法及质量控制研究[D].长沙:湖南大学,2009.

[2]杨忠,张文旭.从九江地震看农村房屋抗震现状[J].安徽农业科学,2010,38 (9):4600-4603.

[3]毛羚.湖北农村民居抗震性能调查与震害预测研究[D].武汉:武汉理工大学,2009.

[4]陆铭等.农村民居抗震指南[M].北京:地震出版社,2006.

[5]邓红凯,庄啸洪.关于农村房屋抗震的思考-汶川地震后对绵竹市清平乡房屋抗震调研报告[J].建筑结构,2009,39:643-645.

[6]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[J].山西地震,2007,(03):27-30.

[7]王宇纬,孙中秋.玉树等大地震后的农村房屋抗震启示[J].山西地震,2010,36(23):88-89.

[8]郭继武.建筑抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[9]黄曙,尚守平,邓涛.农村典型木结构房屋的抗震性能试验研究[J].铁道科学与工程学报,2009,6(2):47-50.

[10]苏明辉,张欣.砌体结构的抗震综述[J].山西建筑,2006,132:1-3.

[11]查支祥等:我国砌体结构抗震研究现状及存在问题[J].洛阳工学院学报,2002,23(03):89-93.

[12]仇保兴.地震灾后建筑修复加固与重建技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[13]郭容,杨正湘,汪成.常德市太阳山周围村镇建筑抗震性能调查[J].华南地震,2001,21 (4):58-63.

[14]李慧峰,林守领.宁波市村镇自建住宅抗震设防对策的研究[J].华南地震,2004,24 (3):91-95.

[15]吴亚丽.武汉市村镇住宅抗震研究有限元分析[D].武汉:武汉理工大学,2009.

[16]刘喜中.村镇住宅碳纤维布减震技术研究及有限元分析[D].郑州:郑州大学,2010.

[17]刘开康.村镇土坯结构摩擦滑移隔震技术研究[D].大连:大连理工大学,2010.

[18]雷静雅,杨辉,徐学勇等.5.12汶川地震房屋震害分析[J].武汉理工大学学报,2010,32(23) 39-41.

[19]胡聿贤.地震工程学第二版[M].北京:地震出版社,2006.

[20]张敬书.建筑抗震鉴定与加固[M].北京:中国水利水电出版社,2006.

[21]周德源,张晖,施卫星,余楠.建筑结构抗震技术[M].北京:化学工业出版社,2006.

[22]肖建庄.农村住宅改造[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[23]尚守平.农村民居抗震实用技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

Research and Progress on Earthquake-resistance and Strengthening of Rural Housing

YANG Shisheng1,2, WANG Yongxing2, XIE Kaizhong2

(1.Seismologocal Bureau of Guangxi autonomous Region,Nanning 530022,China;2.College of Civil and Architectural Engineering,Guangxi University,Nanning 530004,China)

China′s most destructive earthquakes have occurred in rural areas,by analyzing the main structure format,earthquake damage characteristics and construction characteristics in rural housing construction,it is found that no proof consciousness,lack of seismic technical and poor economic conditions are main reasons of small earthquake hazard and earthquake catastrophe,technology for rural housing on earthquake-resistance and reinforcement is lacked through the overview to existing seismic,appraisal,reinforcement,isolation technology.At last,suggestion is proposed about the method of earthquake-resistance and strengthening,and the research work which still needs to be paid attention to in future are looked ahead.

Masonry structure; Frame structure; Structure earthquake-resistance; Seismic identification and strengthening;Rural housing

P315.925

A

1001-8662(2011)03-0140-10

2011-08-03

广西科学研究与技术开发计划项目 (桂科攻0990027-12)

杨仕升,男,1960年生,教授级高级工程师.主要从事地震监测和建筑结构抗震研究.E-mail:yangss01@163.com.

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