杨仕升,申志敏,谢开仲,何 声
(1.广西大学 土木建筑工程学院,广西 南宁 530004;2.广西壮族自治区地震局,广西 南宁 530022)
我国村镇砌体房屋震害分析与抗震加固研究进展
杨仕升1,2,申志敏1,谢开仲1,何 声1
(1.广西大学 土木建筑工程学院,广西 南宁 530004;2.广西壮族自治区地震局,广西 南宁 530022)
大多数震害都发生在抗震设防较薄弱的村镇地区,以村镇民居最常见的砌体结构形式为例,通过分析其建造特点、震害特征及抗震现状,指出了村镇砌体房屋抗震性能差的主要原因。参考中国砌体结构研究方面的相关文献,对增强砌体农居抗震性能的构造措施与加固方法提出了几点建议,并展望了今后加强砌体农居抗震性能的后续研究方向。
农村房屋;砌体结构;震害分析;抗震加固
我国是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一。由于受太平洋板块、亚欧大陆板块和印度洋板块的挤压,地震断裂带纵深发育水平很高,导致我国地震活动频度高、强度大[1]。大陆Ⅵ~Ⅸ度地震区占国土面积的80%以上,并且地震区中很大一部分为抗震设防相对较薄弱的村镇地区。
作为一个农业大国,我国农村地域分布广,人口数量多,抗震隐患重。改革开放以来,在建设新农村这一宏伟目标指导之下,我国村镇地区新建了许多钢筋混凝土框架结构新型房屋。但是,仍有大片20世纪中后期建造的砌体房屋存在,其数量明显多于钢筋混凝土框架结构房屋。且由于村镇经济条件所限,在修建房屋时,费用少、施工难度低的砌体结构仍是其首选。这些村镇房屋通常是由建筑工匠根据房主的经济能力及实际要求,按照当地传统风俗习惯建造的。建筑工匠们缺乏基本的抗震减震意识,所建房屋一般情况下也没有经过设计单位的专门设计,因此这类简易砌体房屋在抗震方面存在相当大的隐患,一旦地震来袭,会给这类建筑造成毁灭性的打击,同时会造成无法估量的人员伤亡与经济损失[2]。另一方面,由于我国村镇抗震研究起步较晚,目前只有一些社会和经济发展较快的省市区颁布了适用于当地的抗震技术规程,在国家层面上还没有专门针对全国范围的农村房屋抗震设计规范出台。在没有一本统一、专门的规范指导下,是很难在全国村镇同时进行全面、细致的抗震技术研究的。由此看来,我国村镇地区整体抗震形势依然相当严峻,不容乐观。
由于村镇建筑工匠缺乏必要的房屋设计常识,所建房屋不会进行严格的结构设计,更不会考虑抗震设防;多数情况下只按照以往的建造经验及当地的风俗习惯来想当然的进行设计,片面的追求建筑外观设计及使用居住功能而不考虑结构安全度。在现有的经济允许条件下,在建筑美观要求、建筑面积方面耗费大量资金,在结构上却不计后果的省钱,这样必然会降低所建房屋的整体质量,导致农村 “花架子”房屋的大量出现[2]。
经验主义严重,不讲求科学的施工管理与施工指导;施工队伍素质低,施工技术落后,缺乏专业的施工技术人员,导致所建房屋得不到质量保证,却同时浪费了大量金钱。例如一些经济条件比较好的农村家庭,想当然的以为只要增厚楼板、大量设圈梁与构造柱、一个劲儿往混凝土里面不计成本地放钢筋,房屋就能很好地抗震了。殊不知这样又会造成房屋的竖向与横向刚度分布严重不均,地震到来必然会使房屋结构产生严重的扭转效应,导致顾此失彼。
用材混乱,房屋通常使用多种材料混合砌筑,建筑的质量分布不均衡,很容易产生刚度突变与扭转效应;由于材料使用不连续,导致建筑的整体性也得不到保证,这更加重了砌体民居的抗震隐患。
砖木结构民居一般为1至2层,房顶多为木屋架铺瓦屋面或檩条铺瓦屋面,墙片组砌方式与砖混结构类似,也普遍存在纵横墙连接弱、砂浆强度低等问题。另外,屋架与墙片以及檩条与墙片间缺乏有效的连接措施,此问题也常导致砖木结构房屋发生破坏。破坏轻则铺瓦掉落,重则墙片倒屋架塌。
2.1.1 纵墙开裂、外闪
砖木结构民居常采用横墙承重的方案,纵墙与屋盖及横墙间缺少有效连接措施,在平面内易受剪切破坏,平面外易出现失稳破坏,导致墙片顶部外闪或整体倒塌。
2.1.2 山墙倒、屋架塌
由于山墙一般较高,所受的水平地震力大,且山墙与檩条之间通常缺少有效连接,因此容易出现山墙的平面外失稳破坏,并连带造成屋架倒塌。
2.1.3木屋架完好,而砌体墙片发生破坏
采用木屋架铺瓦屋面的房屋,其屋架搁置在墙片或砖柱上,部分有条件的民居会设置剪刀撑或屋架与墙片及砖柱的连接处采用铁件进行牢固连接。因此,有的木屋架会保持基本完好;而墙片通常会发生开裂或顶部外闪[3]。
砖混结构房屋多见于近年来的新修住房,层数可达3至5层,其楼盖与屋盖一般采用装配式或现浇式钢筋混凝土构件。受地震破坏较严重的砖混结构一般具有以下特点:结构未设多道防线,抗震体系薄弱;未设置构造柱,部分房屋甚至未设圈梁,导致楼盖或屋盖直接搭在墙片上;预制楼板与墙片之间未进行有效拉结。
2.2.1 基础破坏
村镇民居多为刚性基础,抗剪承载力低,地震时容易发生剪切破坏而导致基础顶部产生水平通缝。并且由于施工质量的不合理也会削弱基顶与墙片底部之间的粘结力,同样会引起上述震害的发生[4]。
2.2.2 地基不均匀沉降导致房屋破坏
村镇民居多建在地基承载力条件较差的山区或丘陵地区,由于村民们缺少相关的专业知识,忽视了对不良地基土进行必要的处理。这种情况下,一旦地震袭来,由于地基的不均匀沉降,砌体墙片必将发生大面积开裂,甚至倒塌[4]。
2.2.3 墙体破坏
砖混结构墙片在地震作用下会有不同型式的裂缝产生。裂缝迅速开展将导致整片墙体的破坏。
(1)X型裂缝。墙片在水平地震剪力作用下,当内部产生的主拉应力值超过其应力极限时,墙片将发生与水平方向成45°角的剪切破坏;在地震的往复作用下,即形成X型裂缝[13]。
(2) 水平裂缝。当墙片受到垂直其高度方向的水平地震剪力作用时,会发生平面外的受弯和受剪,即产生水平裂缝。
(3)竖向裂缝。墙片连接处由于要承受两个方向的地震力作用,受力复杂,易发生应力集中而导致沿墙高度方向的竖向裂缝产生[5、6]。
2.2.4 墙体外闪、倒塌
在强震作用下,当墙片的砌筑砂浆强度较低、墙片之间无可靠连接或房屋未设圈梁和构造柱时,由于结构整体性不足,会发生墙体外闪、墙片局部或整体倒塌等震害情况。另外,有部分村镇民居由于施工不严格,砌筑墙体时用材混乱,比如第一层采用实心砖卧砌第二层却采用灰渣砖立砌,降低了墙片整体性与承载力,这种情况下更易发生墙体的外闪、倒塌[3]。
2.2.5 墙角破坏
墙角位于房屋的末端,因而受到的房屋整体约束力往往较弱,地震作用会在墙角处产生扭转效应,使其出现应力集中;纵横墙的裂纹一般又在墙角处相遇,加重了其破坏程度,使其成为房屋抗震最薄弱环节之一。由于墙角受力复杂,因此其破坏形态多样,如出现竖向的受压裂缝、受剪斜裂缝,砌块被压碎或者发生墙角脱落[5]。
2.2.6 纵横墙连接处破坏
村镇砌体民居绝大多数为自建建筑,未经过严格的抗震设计,墙片之间往往没有可靠连接,这样会严重削弱房屋的整体性能与空间刚度。另一方面,由于纵横墙连接处受力复杂,容易产生应力集中和扭转效应,而砌体房屋又缺乏必要的抗震构造措施,因此在纵横墙连接处极容易出现各种各样的裂缝,从而导致墙体瞬间发生破坏,并使得房屋整体在短时间内失去承载能力[4、7]。
2.2.7 楼屋盖破坏
村镇砌体民居多采用预制板楼屋盖,当预制板与墙体缺少有效的拉结措施,或者预制板支承在墙体上的长度不够时,在地震作用下很容易发生预制板的整块塌落[9]。
2.2.8 楼梯间破坏
楼梯间的开间与进深一般较小,造成楼梯间的刚度比较大,因此其墙体承担较多地震力。而楼板对楼梯间墙体的约束作用往往较弱,造成其空间稳定性差,容易导致破坏[6、8]。2.2.9门窗洞口处破坏
由于村民们缺少基本的抗震设计常识,往往按照自己的意愿或主观使用要求在墙体上随意开设门窗,且没有按照规范设置门窗过梁,由于墙体截面尺寸与刚度发生突变而造成门、窗等部位出现严重的应力集中,导致裂缝出现[7]。
2.2.10 附属结构 (突出屋面结构)破坏
由于房屋立面结构改变,使顶部出现刚度突变,地震来时由于 “鞭端效应”造成顶部结构破坏。村镇部分砌体民居的女儿墙、挑檐沟等非承重构件由砌块砌筑而成,与主体结构没有可靠的拉结,在地震力的作用下,这些构件极易出现各种形式裂缝而导致破坏[4、8]。
2.2.11 房屋扭转破坏
村民们在建造房屋时往往按照自己的想法和意愿来进行结构布置,因此许多民居在结构体形选择上相当随意。而且村镇居民也不了解建筑外形对建筑的抗震能力有何影响,使得设计的房屋外形五花八门,甚是复杂。在此情况下,将导致结构的刚度分布严重不均衡,造成房屋的扭转破坏[7]。
2.2.12 房屋倒塌
造成砌体民居倒塌的主要原因有两类:一是由于在地震作用下房屋的底部剪力非常大,当地震剪力超过了底层承重墙的抗剪承载力,引起墙体开裂甚至破碎,造成结构的竖向承载力急剧下降导致房屋倒塌。二是由于农村民居多数未经正规抗震设计,且忽略了抗震构造措施,使得结构构件之间不能很好的协调工作,严重削弱了建筑的整体性,导致房屋在地震时发生局部或整体倒塌[4]。
砌体结构的抗震性能可从结构设计、施工管理、所选材料及建筑环境等几个方面进行分析评定。一般来说,充分考虑结构的整体性能、严格规范施工工序、选用高强度砌体材料、合理进行民居宅基地选址等均能够有效提高砌体房屋的抗震性能。下面从几个具体方面分析村镇砌体民居的抗震现状。
经过多名研究者的实地调研与走访考察,发现我国村镇地区的建筑场地存在几个非常严重的问题:
(1)场地选址不合理。经实地考察发现,由于地理条件的限制与缺乏科学的选址指导,多数农居建筑选址均处于抗震不利地段,甚至是危险地段。尤其是在一些山区丘陵地区,因地理环境所限,宅基地选址基本上处于危险地段并且未采取任何有效的抗震加固措施。如一些修建在坡地上的村镇建筑,平整场地采用半挖半填方式,并用毛石干垒填方,选址时完全没有考虑到地质灾害与地震会对民居有何影响。在此情况下,地震一旦发生,将极易造成地基与基础承载能力的失效,并导致房屋的整体坍塌。在农村民居修建过程中,宅基地环境条件的好坏是决定房屋安全与否的首要因素。如果建筑选址在断层带上、山谷之间等抗震危险地段,那么就算建筑上部结构建造的再牢固,地震一来,也同样无济于事[10]。
(2)地基处理不当。由于地理因素所限,不均匀土层、软弱地基、新进填土地基及冻胀性或湿陷性地基土常见于村镇中,在一些山区或丘陵地区农村这些不良地基土分布更广;这就要求村民们对这些不良地基土进行必要的处理以满足地基承载力要求。但由于经济能力所限或工匠们缺乏必要的专业常识,往往忽视对上述不良地基土的处理,造成建筑物下盘不稳。且由于地基埋于房屋之下,出现问题后也很难被发现,一旦地震袭来,将很难采取有效的补救措施。村镇很多新建的砌体房屋一落成立马在墙体上出现贯穿裂缝,原因都是因为未对地基进行必要的处理而产生了地基不均匀沉降并导致墙体开裂[10]。
(3)未进行专门的基础设计。村镇民居基础多见于毛石基础、卵石基础、灰土基础,一些经济情况较好的村镇一般采用墙下条形基础。由于地基处理不当,经常会发生地基的不均匀沉降。若采用墙下条形基础,由于设置了基础圈梁能够抵抗一部分的地基沉降不均。但若采用如毛石基础、卵石基础等几乎没有抵抗沉降不均能力的简易基础形式,则将会产生严重的墙体开裂甚至房屋倒塌的隐患。
由于缺乏专业技术指导,很多情况下光凭经验主义与主观意愿想当然,村镇砌体民居的结构安全一般存在严重的震害隐患。在一些村镇地区片面追求建筑的面积与美观,过分增加房屋空间而不进行必需的结构安全设计。房屋面积越大,层数越多,结构平、立面布置越不规则,必将降低砌体结构的整体性能与抗震能力。另一方面,由于我国目前农居结构设计没有一套完整的管理规范,不同村镇地区往往是按照当地的风俗习惯与以往积累的建造经验来修建房屋。缺少规范和设计标准的约束,农居结构安全很难得到有效保证[11]。
农村砌体民居的建筑用材一般有木材、砌块 (多见粘土砖砌块与混凝土空心砌块)、水泥、砂浆 (水泥砂浆、石灰砂浆及混合砂浆)及钢材。一些农村地区由于经济条件所限,使用的砌筑材料强度达不到要求。使用不同种材料做同一构件或搭配使用新旧材料建造房屋的现象在村镇地区也很普遍。比如说做墙体使用 “金包银”、 “里生外熟”等外砖内土坯的做法,使砌块得不到有效的咬槎砌筑,降低了墙片的整体性能。还有的方法使用新旧砖混砌墙,这些旧材料强度已经显著降低,地震来时墙体会因为局部承载能力不足而造成坍塌。
针对村镇砌体民居的震害特点,研究者总结以往的农村房屋抗震经验提出了可有效提高其抗震性能的几类办法。本文主要从两个方面探讨如何提高村镇砌体民居的抗震性能水平。
(1) 地基与基础选择。①不要在大量聚集淤泥和沙土的地区修建房屋,因为地震来时将使这些土地发生液化。②房屋不应修建在高耸山包、非岩质的陡坡上及河岸旁,因为这类地区易产生地基滑移或地基不均匀沉降。③注意根据不同的场地条件合理的选择基础类型。④基础的埋深不应过浅。⑤处理好基础与上部结构的连接问题。⑥ 基础设计应有多道设防,增强安全储备[2]。
(2) 结构选型与布置。建筑形状应力求规则、对称、均匀,平立面要避免过多的局部凹凸;结构布置应规则且对称,房屋质量与刚度的变化应均匀,避免结构产生过大的扭转效应;楼梯不应布置在结构物的端部;应优先选用横墙承重体系或者纵横墙混合承重体系。
(3) 多层砌体房屋层数与建筑高度的确定。近几年,为了适应社会发展,我国村镇砌体房屋的层数逐年攀升。根据以往震害统计情况表明:相同地震烈度下砌体房屋破坏程度与其层数成正比。层数越多,震害情况越严重。诚然,在土地有限的情况下,确实需要增加房屋的层数与高度来满足日益加快的经济与社会发展需求。但对于强度低、变形差的砌体结构而言,在地震反复动力荷载作用下,很难满足其强度和稳定性的要求。因此,在确定地震区砌体建筑的层数和高度时,应当综合考虑经济与安全两方面因素。我国砌体结构设计规范规定砖砌体结构的层数应在7层之内,高度应控制在28m以下[8]。
(4) 横墙间距的确定。作为房屋抵抗水平横向地震作用的主要构件,横墙对砌体房屋的抗震性能起着决定性作用。对其间距加以限制,从而提高砌体结构的整体性,满足房屋的抗震性能。另外,对于横墙的布置,也应考虑连续、均衡与对称[8]。
(5)圈梁与构造柱的设置。①通过对以往震害情况调查表明,设置圈梁能大大减轻砌体房屋的破坏程度。作为楼、屋盖的约束边缘构件,圈梁能对单块楼板起到很好的约束作用,增强其刚度;圈梁还能使纵横墙及楼屋盖连为一体,从而增强了房屋的整体性。另外,设置圈梁能够减少墙体的竖向长度,增强了房屋的稳定性。同时,对于抵抗地基的不均匀沉降,圈梁也能起到很好的作用。②作为从唐山大地震中总结出的抗震经验,我国于1978年正式将构造柱的设置纳入到了当时的抗震设计规范。 在2010年颁布的新抗震规范中,对构造柱的设置又做了如下变动:一是楼梯间除在墙的四角设置构造柱外,还应在休息板与梯段上下支承处的墙体内设置构造柱。二是与楼梯间所对应的内横墙在与外纵墙的连接处应设置构造柱。③ 内纵墙与山墙的连接处应设置构造柱。新抗规也对房屋某些地震敏感部位的构造柱间距做了加密规定。钢筋混凝土构造柱加强了纵横墙的连接,增加了砌体房屋的整体性;同时构造柱也能对房屋抵抗竖向地震力起到很好的作用。圈梁与构造柱相连,在砌体墙周围形成一榀榀小框架,增强了对砌体墙的约束作用。在墙片达到其受力极限而开裂后,构造柱与圈梁的约束作用能使其 “裂而不倒”,增大了砌体墙塑性变形的能力,对实现结构物 “大震不倒”的设防目标发挥了重要作用。
(6)发展约束配筋砌体。砌体结构过低的抗拉和抗剪强度一直是阻碍其发展应用的一大软肋。给砌体结构设置圈梁与构造柱的确能显著提高其抗震性能,但这些约束构件只能增强砌体结构的整体性与抗倒塌能力,并不能显著提高砌体的抗拉与抗剪强度。在此情况下,砌体内加筋,发展约束配筋砌体则能克服砌体结构这一致命弱点。砌体墙配筋必将改变墙体的承载能力。圈梁与构造柱对于砌体墙的贡献在于其开裂后能阻碍裂纹的发展并防止砌体墙垮塌;而墙体内配筋则能推迟其裂纹出现的时间,并有效阻止裂纹延伸,避免墙体产生贯通裂缝。砌体内的拉结筋能耗散更多的地震能,从而增强了砌体结构的延展性。这对于砌体结构抗震是至关重要的[8]。
研究者们应总结出有效的抗震构造措施,并将其制定成国家规范的形式来强制村镇民居实行,以保证全国的农村房屋都得以受到抗震构造措施的约束。从而完成对整个国家村镇民居的抗震改造;这是我国村镇民居抗震发展的必然趋势。
4.2.1 常规 (传统)加固方法
(1)建筑层数与高度超限时:当现有的多层砌体结构层数超过规定限制时,应考虑降层减高或改变用途。如果层数或用途无法改变,必须采取有效措施增强砌体墙片的约束力,使其承载能力高于一般砌体结构。
(2)抗震承载能力不满足要求时:① 拆除并重新砌筑强度过低的原墙体。重启墙体选用的材料应与原墙体相同,并且要注意新墙片与其周围构件的有效连接。② 设置夹板墙。夹板墙可选用单面层或双面层加固,按选用材料可分为钢筋混凝土夹板墙与钢筋网砂浆夹板墙。所设的夹板墙与楼板、原墙及被加固墙体应有可靠连接[13]。③ 包角或镶边加固。 在墙角、砖柱或门洞边用混凝土进行包角或镶边;墙垛、砖柱还可以外包现浇的钢筋混凝土进行加固补强。④外加构造柱。 在纵横墙连接处增设钢筋混凝土构造柱进行加固。新加的构造柱应与结构原有的圈梁、撑杆或拉杆有可靠连接。⑤喷射修补或压力灌浆。当墙体产生裂缝而影响其强度时,可采用压力灌浆法进行墙片修补[12、13]。
(3)房屋整体性不能满足抗震要求时:①门窗洞口过多、过大时,会严重削弱房屋的整体性与抗震性能,此时应封堵一些不必要开设的门洞。②墙体在平面内不闭合时,可增补墙段使其闭合,或在墙段开口处增设构造柱形成闭合。③纵横墙连接较差时,可采用锚杆、拉杆或加构造柱及圈梁等方法进行连接处的加固补强。④梁、板构件支承长度不满足规范要求时,可采取增设托梁的措施;对于不设下弦的人字形屋架应增设下弦拉杆。⑤构造柱与圈梁的设置不符合鉴定要求时,可增设外加柱及抗震圈梁。当墙体采用了夹板墙加固,且在纵横墙连接处增设了拉结筋加强带时,可不另设外加柱。抗震圈梁宜采用现浇钢筋混凝土,当墙体采用夹板墙加固,且在墙体上下两端增设了拉结筋加强带时,可不必增设抗震圈梁。⑥ 预制楼、屋盖不满足抗震要求时,可在其支承处外包一圈钢筋混凝土现浇层,或者在支承处增设托梁来补强加固预制楼、屋盖。⑦当悬挑构件的锚固长度不满足规范要求时,应采取减小其外伸长度或增设钢拉杆等补强措施[12]。
(4)民居中存在易倒塌部位时:① 窗间墙的宽度过小而导致不能满足抗震能力要求时,可在窗洞处增设钢筋混凝土窗框,或采用夹板墙等措施对其进行加固补强。② 当支承有大梁等构件的墙段不满足抗震要求时,可增设外加柱 (多为钢筋混凝土柱)或设置夹板墙。③当支承有悬挑构件的墙段不满足抗震要求时,应在悬挑构件的端部增设外加柱 (多为钢筋混凝土柱)进行加固。④当突出屋面的结构物如楼梯间、水箱间等不满足抗震鉴定要求时,可用外加柱或设夹板墙对其加固,且应保证附属结构与主体结构有可靠的连接。⑤当突出屋面的附属结构如烟囱、门脸、无拉结女儿墙等立面尺寸超过规定高度时,应拆除或降低其高度,或者采用外包型钢法对其加固[14]。
4.2.2 隔震加固方法
传统 (常规)的加固措施只是对已有建筑 “哪痛医哪”,这类方法往往指标不治本,结构物的整体抗震性能增幅不大,达不到从根本上降低地震影响的目的。因此,有必要发展新的抗震加固方法,隔震技术就应运而生了。采用隔震加固的方法对建筑物进行加固补强,能够减少上部结构的地震输入能量,降低地震对上部结构物的破坏程度。与传统的抗震加固方法比较而言,其加固思想从原来的单纯提高结构物刚度以抵抗地震力 (硬扛法)转变为对地震力进行 “疏导”。结构的整体刚度越大,输入到结构上的地震力就越多,因此对于硬扛法的抗震效果而言可以说是 “伤敌一千,自损八百”。而隔震加固方法将原来由结构构件产生塑性变形以吸收地震能量,转变为由隔震层对地震力进行吸收或疏导,大幅减少了地震对上部结构的破坏,达到了 “以柔克刚”的效果。而且隔震加固技术一般只在隔震层进行施工,不影响上部结构的正常使用,是一种 “性价比”较高的抗震加固技术[15]。上世纪60年代末,国家工程力学研究所李立教授提出了隔震耗能的观点并提倡广泛开展隔震加固方法的应用研究,且与80年代采用沙砾隔震法在北京中关村的国家强震观测中心成功修建了一座四层砌体结构建筑,这是我国最早应用隔震技术的实际工程[2]。目前广州大学的工程防震研究中心进行的纤维橡胶支座的研究已成功应用于映秀镇的灾后重建工程。
隔震加固技术分为基础隔震与层间隔震,基础隔震是把隔震层设置在基础顶面与上部结构底部之间,上部结构在地震力作用下只会作整体的水平平动。层间隔震是在原结构某些层间安装隔震支座,地震来时隔震支座吸收并耗散掉地震能,从而减小隔震层之上结构的地震反应[16]。近年来,我国在村镇砌体民居的隔震加固技术方面也取得了长足进步。尤其是在汶川大地震之后,吸取抗震经验与教训,房屋隔震技术在灾区村镇重建中得到大范围推广。刘开康[17]在对比分析现有隔震加固技术后提出应用摩擦滑移隔震技术对村镇的农房结构进行减震加固。北京工业大学的曹万林[18]等针对村镇砌体民居的建造特点提出了一种新型基础滑移隔震构造技术且已获得了国家发明专利。此专利设置了 “石墨-玻璃丝布板 -石墨”复合而成的滑移隔震层,并在滑移层上下基础梁轴线上根据需要设置限位装置 (即设置若干竖向限位圆孔,可抵御不同水平地震方向的作用)。此装置取得了很好的实验效果,并正进一步考虑投入到村镇砌体民居的隔震加固改造中去。
我国是一个地震不断且大震多发的国家,村镇民居布局较分散,地震所造成的损失虽不如城市重,但我国村镇区域广,农居人口多,村民们又缺乏抗震意识与专业的抗震技术指导,村镇房屋的抗震底子也因为先天不足而相对薄弱,且我国发生的几次强震都覆盖了村镇范围,因此农村房屋的抗震问题绝不容忽视。
作为我国农居最主要的建筑结构形式之一,加强砌体结构抗震性能的研究对于我国农村抗震形势而言有着战略性的意义。由于我国村镇范围广,农村人口多,要在短时间内大面积的提升我国村镇砌体民居的抗震性能难度太大,这就要求政府相关部门采取相应政策与措施,层层递进,逐步实现我国农居的抗震规划。
对于今后的砌体农居抗震研究工作,本文认为侧重点应在以下几个方面:① 砌体农居的地震反应模拟,研究其地震破坏模式及倒塌模式。②制定出完备的村镇民居抗震设计规范来指导与约束农居的建造。③不要忽视房屋的抗震概念设计,应增加农居的规则性判断指标。④高度重视砌体农居抗震圈梁与构造柱的设置,有太多的震害经验表明圈梁与构造柱能大大提高砌体结构房屋的整体抗震能力。⑤ 由于农居所受地震力的大小与其质量成正比,因此开发轻质高强的砌筑材料对降低砌体结构震害损失有着重要的意义。⑥ 加强村镇自建住宅的监督管理与技术指导;政府相关部门应在村镇地区大范围普及抗震知识,提高村民们自主抗震的意识[19]。⑦ 抗震工作者应根据村镇民居特点研究出操作简便且切实可行的抗震构造措施与加固方法。
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Research progress on seismic damage analysis and seismic strengthening of rural masonry housing in China
YANG Shi-sheng1,2,SHEN Zhi-min1,XIE Kai-zhong1,HE Sheng1
(1.College of Civil and Architectural Engineering,Guangxi University,Nanning 530004,China; 2.Seismological Bureau of Guangxi autonomous Region,Nanning 530022,China)
Most destructiv e earthquakes occurred in rural areas with weak seismic resistance infrastructures.This paper takes the most common form of masonry structures as an example, through the analysis of its construction characteristics,seismic damage characteristics and seismic situation,it points out the main reason for poor performance of rural masonry housing in seismic resistance.With the support from relevant study literature in Chinese masonry structures,a few proposals on structuring measures and reinforcing methods for strengthening rural masonry housing seismic resistance are put forward.This paper ends in prospects of subsequent studies on seismic resistance of rural masonry housing in the future.
Rural housing;Masonry structure;Seismic damage analysis;Seismic resistance and reinforcement
P315.925
A
1001-8662(2012)03-0001-10
2012-04-10
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。
申志敏,男,1987年生,硕士研究生.主要从事防灾减灾工程与防护工程研究. E-mail:yangss01@163.com