我国生土结构研究综述*

王毅红　梁楗　张项英　张又超　高耀飞

（长安大学建筑工程学院，陕西 西安 710061）

专家推荐

我国生土结构研究综述*

王毅红梁楗张项英张又超高耀飞

（长安大学建筑工程学院，陕西 西安 710061）

学科：建筑工程

推荐专家：翟礼生研究员（中国建筑科学研究院）

推荐论文：王毅红，梁楗，张项英，等.我国生土结构研究综述.土木工程学报，2015，48（5）: 98-107

·专家点评·

本文系统综述了我国生土结构研究的历史、现状和展望，资料丰富，综述到位，对我国当前的新型城镇化建设，尤其是新农村建设，会起到促进作用.

城镇化主要是人的城镇化，在新农村建设中，人们对生土结构的重视程度是其健康发展的关键.随着我国经济的快速发展，广大农民，尤其进城务工的农民富裕了，首先要改善居住条件，因为觉得生土结构的房屋简陋、不现代化、不时尚，所以常常大拆大建，克隆城市的住房.但他们不知道，生土结构的房屋，有与自然和谐、节能、环保、价廉等许多优点，只要用现代科学技术稍加改良，做一些喜爱的装修，再把反映现代生活的水、电、气等供应上，就可以成为宜居的绿色建筑了.甚至许多城市居民也期望享受兼具城市生活与田园风光的绿色家园.随着科技改造自然能力的提高，有些科技工作者常常滥用科技，在广大农村建筑时，不审时度势、因地制宜、就地取材地建设冬暖夏凉、造价低廉的生土结构房屋，而是用高能耗的建筑材料建设高耗能的砖瓦房、小洋楼，从而浪费资源能源，破坏自然环境，这是一种建设性的破坏.再如一些人文工作者把在农村住砖瓦房、小洋楼作为时尚、荣耀来宣传，而甚少把生土结构房屋所具有的与自然和谐、节能、环保的好处作为时尚、荣耀来宣传，使生土结构的房屋常被废弃，得不到应有的重视、支持和鼓励.这些问题的存在，需要正确的政策导向才能解决.

生土结构的房屋及其技术在我国城镇化中的位置、作用和前途，取决于主要居住者（农民）、建造者（科技工作者）和政策参谋者、制定者（人文工作者）的思想和行动正确与否.相信，随着可持续发展的思想深入人心，生态文明建设的有力推进，他们会有积极的响应.

引　言

生土结构，是利用未经焙烧的土壤（如粘土、砂土等）或经过简单加工的原状土作为主体材料，辅以木、石等天然材料营建主体结构的建筑，从形式上主要分为掩土结构、土坯结构、夯土结构.生土结构可以就地取材，易于施工，造价低廉，冬暖夏凉，节省能源，而且融于自然，有利于环境保护和生态平衡.因此，在人们普遍关注生态危机、能源危机、环境污染的今天，这种古老的结构类型仍然具有强大的生命力，并随着科学技术的发展，对传统生土结构的不断改良而焕发出新的生机.

我国的生土结构主要起源于中西部地区和黄河中上游地区.生活在这里的各族人民根据当地生态条件创造出了各种类型的生土结构，如甘南藏族自治州的藏族民居，宁夏回族地区回族民居，新疆的维族民居，生活在西北地区的汉族民居以及南方的福建土楼等.这些生土结构在不同的民族地区形成风格各异的生土建筑文化，是我国建筑文化宝库中的一份珍贵的财富.

本文简述我国生土结构的研究历史，对生土结构的土料改性研究、构件受力性能研究、结构的抗震性能研究、既有生土结构房屋的加固改造研究进行综述，并介绍我国生土结构相关的规程、标准，为生土结构的研究提供参考.

1　生土结构的研究历史

我国生土结构历史悠久，生土建筑分布广泛，是村镇建筑常见的结构形式之一.自20世纪以来，我国生土建筑及结构方面的研究主要经历了三个阶段：

第一阶段从20世纪50年代到70年代末.建国初，我国经济落后，人口主要集中在农村.生土房屋由于造价低廉、技术简单，是农村首选的房屋结构形式.但是，大多数房屋未经正规设计、正规施工，农村住宅抗震能力普遍偏低，小震致灾甚至小震大灾成为我国农村地震灾害的显著特点.1958年，国家科委将生土结构的研究列为国家科研项目之一，在西安市建委组织领导下，由西安冶金学院主持，西安市建工局、陕西省城市设计院、西安市设计院参加，对土坯材料进行了一些研究［1］.1970年，云南通海地区发生强烈地震后，中国科学院工程力学研究所第二研究室通海工作组对该地区生土结构房屋的震害做了全面调查，进行了少量的土坯及砌体的试验，并以爆破模拟地震进行了土房与木架房的对比试验，取得了一些成果，为该地区重建家园提供了重要的依据［2］.

在这个阶段，生土结构的研究范围很小，其成果主要应用于云南通海地震的灾后重建.

第二阶段从20世纪80年代初至20世纪末.1980年，我国著名建筑规划大师、中国建筑学会副理事长任震英创立了中国建筑学会生土建筑分会［3］，成为我国窑洞及生土建筑学科研究的带头人，并在其后近二十年，多次组织召开了生土结构国内国际学术会议，对我国生土结构的发展做出了不可估量的贡献，同时带动了一批热心于生土结构研究的专家、学者和建筑师，对生土进行了大量的调研和试验研究，例如在80～90年代，甘肃工业大学王生荣等人进行了黄土土筑及土坯墙墙体在水平荷载作用下抗剪强度的试验研究［4～5］；甘肃省建筑科学研究所及国家地震局兰州地震研究所李德荣等人进行了甘肃农房足尺模型的振动台试验研究，提出了提高生土墙承重房屋抗震能力的一些有效措施，并对房屋的抗震性能做出了初步评定［6］.1990年宁夏城乡建设厅平德仁［7］等进行了生土结构抗震改造试验研究，取得整体式夯土墙施工技术等研究成果.1997年宁夏工学院崔自治等对以采用灰土作为墙体材料的农房建筑进行了抗震试验研究［8］.

在这个阶段，任震英先生创立了生土建筑分会，对生土结构的研究具有非常重要的意义，学会的学术活动吸引了一批专家学者致力于生土结构的研究，扩大了生土结构的研究队伍，也拓展了生土结构的研究范围.在90年代以后，生土结构的研究主要集中在西北地区，参与研究的学者和取得的成果相对较少.

第三阶段从20世纪末至21世纪初.在这个阶段，生态文明成了领导潮流的话题，全球各个国家对于环境重视程度不断提高，可持续发展的问题在土木工程领域受到高度的关注.低成本、低消耗的节能环保型材料在建筑中的应用问题成为研究的热点.由于生土突出的生态效益和普遍的地域适应性，又具有被动式节约能源的特点，所以重新认识生土结构，改良生土结构，发挥生土结构中蕴含的巨大生态应用潜力成为十分有价值的研究课题.

这一阶段，由于国家对村镇建设的重视，我国土建领域的研究者对村镇建筑的关注度大幅度提高.国家“十一五”、“十二五”科技支撑计划项目中，启动了一批关于村镇建筑安全、节能、设计施工标准等方面的研究课题，国内一大批科研院所、大专院校参与其中，开展了大量的相关研究.生土结构的研究作为一个分支全方位展开，从生土材料，构件到整个结构的抗震性能的试验研究，也有一些数值分析和理论分析的尝试，部分研究成果已被近年颁布的国家、行业或地方标准采用.

2　我国生土结构研究现状

随着生态文明时代的到来，生土结构由于其得天独厚的优势得到了国内外学者的关注和研究.生土结构在我国分布广泛，各地的研究人员根据当地的土质情况，依据土质特征，开展了大量的调研和试验研究，探索出影响生土材料和生土结构抗震能力的各种因素，对传统生土房屋有了进一步的认识，并编制了一些规范及标准，为生土结构的工程应用奠定了基础.

2.1生土材料的研究

传统生土材料作为生土结构的主要建筑材料，其保温与隔热性能优越、加工过程低耗能且无污染，是典型的绿色环保建筑材料.但生土材料强度低、不耐水、体积稳定性差等一些自身缺点严重影响了生土结构在村镇建设中的应用.所以，研究生土材料的改性对生土结构的发展有着重要的意义.

我国生土研究学者从化学改性和物理改性入手，对生土材料进行了改良研究.

2.1.1化学改性

（1）化学改性对生土材料强度的影响

生土材料强度低是制约生土结构发展的重要因素之一，通过化学改性方法，可有效提高生土材料的强度.

重庆大学钱觉时等［9］就燃煤电厂脱硫废弃物用于改性生土材料进行了研究，研究结果表明煅烧脱硫石膏和固硫灰掺量对生土材料的抗压强度的提高有显著影响.

沈阳建筑大学刘军等［10］研究了矿渣、粉煤灰、水泥等掺和料单掺和复掺时对生土墙体材料力学性能的影响，通过实验得出了单参和复参材料的抗压、抗剪、抗折强度均提高，并且给出了复参的最佳组合.

长安大学王毅红等［11］对石灰改性提高生土强度做了相关研究，得出掺料能够改善土料力学性能的结论；阳泉职业技术学院孟胜国等［12］在常温条件下利用自配激活剂激发生土、矿渣，研制成功了一种新型生土水泥，试验表明此种材料强度较高；陕西理工学院张波［13］对淀粉改性生土进行了直接剪切试验，试验表明淀粉可用于山区生土结构的改性.

（2）化学改性对生土材料耐久性的影响

生土材料的耐久性是保证生土结构长期正常工作的重要技术指标之一，改善生土材料的耐久性可有效提高生土房屋的使用年限.

沈阳建筑大学刘军等［14］研究粉状固化剂不同掺量对生土墙体材料力学性能及耐久性的影响，通过实验分析得出掺入固化剂的生土墙体材料的性能明显优于未掺试件，并且随着固化剂掺量的增加，生土墙体材料力学性能、水稳定性能、抗冻性能均明显提高.

西安建筑科技大学刘加平等［15］和重庆大学钱觉时等［16］研究指出，石膏单掺时无法改善生土材料的耐水性，单掺水泥、磨细矿渣和复掺粉煤灰与熟石灰，石膏、熟石灰与水泥等体系均可达到提高耐水程度和抗冻性的目的.

沈阳建筑大学郝传文等［17］对生土墙体材料进行面掺改性来提高土墙体材料的抗压强度、耐水性、抗冻融性；褚俊英等［18］以矿渣桐油和糯米汁为参考系测试了改性前后生土墙材的力学性能以及抗渗性、抗冻性；兰州大学张虎元等［19］选择新疆交河故城原状生土试样和重塑土试样进行干湿循环试验风洞试验和强度试验，研究生土建筑的干湿耐久性.

上述生土材料化学改性的研究打破了传统生土结构材料简单的模式，在生土中掺合了多种现代材料，通过掺和料的固化作用，和生土材料形成整体，有效改善了生土材料自身强度低、耐久性差等缺点，为生土结构的实际应用奠定了基础，也为生土材料的继续研究开启了新思路.

2.1.2物理改性

（1）物理改性对生土材料强度的影响

在生土中掺入麻刀、稻草、竹筋、麦秆等植物纤维材料，对土料的强度有着显著的影响.

沈阳建筑大学刘军等［20］选用狗尾草作为加筋材料，研究了加筋土坯材料力学性能，确定了土坯达到较佳力学性能的加筋量，使改性后生土土坯墙体材料的抗压、抗剪强度有了较高地提升.

昆明理工大学陶忠，焦春节［21］试验研究了添加不同量稻草对单块土坯各项强度指标的影响规律，研究表明，添加稻草对土坯抗压强度影响不大，并有使其强度降低现象，而对抗剪和抗折强度有明显提高.

长安大学石坚等［22］对麦秸土进行试验研究，得出麦秸土的抗剪强度和抗压强度较素土都有明显提高.

（2）物理改性对生土材料变形的影响

生土中所添加植物纤维材料具有较强的韧性，可明显提高生土材料的变形能力.

新疆大学阿肯江·托呼提，陈嘉等［23～24］对改性生土材料的强度和变形进行研究：在素土中掺和细砂或植物纤维，形成改性土体材料，通过试块的抗压试验对比分析，研究其抗压强度和变形能力，试验结果表明，在素土中掺和细砂和麦秸秆纤可提高抗压强度和极限位移；通过同尺寸的单块素土坯及掺和麦秸秆的单块土坯的各向抗压试验，评估掺和麦秸秆对土坯抗压承载能力的影响，得出了麦秸秆的最优掺量，掺和适量的麦秸秆能提高土坯的抗压强度及变形能力.

从上述研究看出，我国学者选择不同改性掺料，通过大量试验研究，得到了多种生土改性方法和改性配方.经过改性的生土材料，在力学性能、耐久性和其他相关的物理性能方面都有所改善，众多生土材料的研究成果为实际工程应用提供了参考.

2.2生土墙体力学性能研究

我国生土结构房屋设计资料极少，绝大多数是根据民间工匠经验建造，房屋的安全度参差不齐，且大多数偏低.生土房屋的屋架、屋盖重量以及其它荷载皆由生土墙体承担，所以生土墙体是生土结构的核心受力构件.根据调查统计发现，老旧生土房屋墙体大多数都出现了不同程度的裂缝，影响到建筑结构强度、刚度、耐久性和稳定性.通过对生土墙体的力学性能的研究，能够有效地提高生土结构的各项性能，改善生土结构的自身缺陷.

生土结构墙体最常见的两种形式是土坯墙体和夯土墙体.

2.2.1土坯墙体力学性能研究

长安大学王毅红等［25］使用不同的砌筑方法砌筑土坯砌体试件，对试件施加轴心压力，研究砌体轴心受压性能、破坏形态；比较土坯砌体与砖砌体受力的异同，分析影响土坯砌体承载力和变形性能的因素，对土坯砌体的施工提出一些建议，为村镇抗震规程中生土结构房屋部分的编制提供基础研究资料.

新疆大学阿肯江·托呼提等［26～27］依据南疆地区土坯的常用尺寸，参照砌体基本力学性能试验方法标准进行了土坯及土坯砌体、改性土坯砌体的抗压强度试验，分析了土坯、灰浆强度、砌筑质量和试验方法对土坯砌体抗压强度的影响，提出了抗压强度标准值的简化计算公式；通过对土坯砌体试件进行基本力学性能试验，在试验研究与理论分析的基础上采用分式方程拟合了土坯砌体单轴受压应力—应变曲线，建立其单轴受压本构方程，给出了本构方程中参数的拟合值和明确的物理意义.

昆明理工大学陶忠等［28～32］进行了土坯、土筑墙力学特性试验研究，试验包括单块土坯的抗压、抗剪和抗折试验，获得土坯的各种不同强度；土坯砌体的抗压试验，得到砌体的受压破坏特征以及土坯砌体抗压强度等力学性能参数，并观察土坯砌体在竖向荷载下裂缝开展形态；还进行了土坯、土筑墙体单向水平加载试验，研究土坯、土筑墙体在单向水平荷载作用下的破坏形态及裂缝开展规律.

房彦山等［33］用改性土坯和素土坯分别与素泥浆和改性泥浆砌成若干双剪试件，并对其抗剪性能进行了试验研究；曹耿等［34］将可靠度理论运用到生土建筑设计，分析了影响可靠指标的主要因素，得到了满足可靠指标要求的土坯最低强度标准值；焦春节等［35］对土坯墙体抗剪承载力的改性进行了试验研究，并在试验基础上给出了传统和改进土坯墙抗剪承载力的计算公式.

从上述研究可知，我国学者从单块土坯入手，研究其力学特性和破坏规律等；研究不同砌筑方式、土坯改性等因素对土坯砌体力学性能的影响，并在试验研究的基础上理论分析了土坯砌体的本构关系，抗压、抗剪强度承载力公式等，大量的实验数据和理论分析成果为生土结构的实际应用和理论研究提供了参考资料.

2.2.2夯土墙体力学性能研究

西安建筑科技大学周铁钢，彭道强［36］在对西南山区农村夯土房屋实地调研的基础上，首先通过对原状土土质试验研究、夯土材料改性试验研究以及夯土墙片水平抗剪强度试验研究，确定夯土土料基本力学性质，观察水平抗剪墙片的工作过程和破坏形态，测量墙体的水平位移和抗剪强度，提出夯土墙体抗剪承载力计算建议公式.

长安大学王毅红等［37］分析既有生土结构房屋的承重墙体局部受压破坏特征，提出适用于生土结构房屋局部加固的措施.试验表明:在生土墙局部承压部位设置合理尺寸的垫板，可避免生土墙在集中荷载下出现竖向裂缝，垫板尺寸加大，可提高局压承载力，但垫板尺寸过大局部承载力不再提高，建议垫板尺寸取梁宽的2～3倍为宜.

昆明理工大学高智能等［38］提出了竹筋夯土墙，并通过对不同类型夯土墙的水平单调荷载作用下的试验研究，得出裂缝开展情况、不同配筋方式对墙片强度与延性的影响，并给出实际工程的指导意见及未来研究的建议.

土楼是一种典型的夯土建筑，主要分布在我国东南部，以福建土楼最为著名.部分土楼地处东南沿海地区，频繁受到台风暴雨的袭击.调查发现，风雨共同作用冲击侵蚀土楼夯土墙已成为土楼建筑的主要破坏形式.华侨大学张丽等［39］利用风洞及降雨设备，进行了风驱雨作用下雨滴撞击试验的研究，结果表明：风驱雨作用撞击结构产生的正向等效均布荷载值较大，且风速是影响该值的主要因素；大直径的单雨滴撞击荷载的连续打击作用是对土楼的产生破坏的主要原因.

杨辉等［40］应用 ABAQUS有限元软件对夯土墙体在各种工况条件下的受力及变形特征进行了分析，提出承重夯土墙体的抗剪承载力计算公式；赵西平等［41］通过对不同类型的夯土墙在单调荷载和反复荷载作用下的试验研究，分析了不同添加材料对夯土墙性能的影响；尚建丽等［42］对夯土建筑墙体耐久性进行了试验研究，并探索了夯土材料的改性方法；文枚等［43］应用有限元分析软件ANSYS中的Solid65和Link8单元建立竹筋夯土墙的数值分析模型，并对其进行单调荷载下的数值计算.

上述研究成果揭示了生土墙体的一些基本力学性能，为生土结构抗震研究提供了参考依据.

2.3生土结构抗震性能研究

我国是自然灾害频发的国家.20世纪以来，我国破坏性地震大多发生在农村，地震造成人员伤亡的主要原因是房屋的损害和倒塌，历次地震后的宏观调查表明，生土结构震害普遍十分严重，在西部地区，历次大地震中坏损或倒塌的农房半数以上为生土结构.

近年来，我国学者对生土结构抗震性能做了大量的研究，取得了丰硕的研究成果.

2.3.1生土墙体抗震性能研究

生土墙体抗震性能对整个房屋的抗震性能影响很大，很多学者从生土墙体抗震性能入手，研究生土结构的抗震性能.

长安大学王毅红等［44～46］对生土结构房屋承重墙的抗震性能做了一系列研究：通过试验分析影响土坯墙抗震性能的主要因素，结果表明土坯墙体的破坏模式与砖砌体相似，采取一定的抗震构造措施后，土坯墙体也具有较好的承载力和一定的变形能力；对采用不同方法夯筑的承重夯土墙体的抗震性能进行试验研究，结果表明，错层夯筑法使墙体的承载和变形能力都得到提高，加销键夯筑使墙体的变形能力得到提高；试验分析了构造柱、圈梁在夯土墙体中的作用，指出影响夯土墙抗震性能的主要因素及一些施工中应该注意的问题.

西安建筑科技大学周铁刚等［47］通过石膏一土坯墙墙片的低周反复荷载试验，分析了这种生土墙体的破坏特征及抗剪性能；振动台试验结果表明:单层石膏-土坯墙结构具有良好的抗震性能，可以在干旱少雨地区推广使用.

陈汉清等［48］应用有限元弹塑性静力方法对土坯墙体在不同烈度地震作用下的抗震性能进行了评估；陈国新等［49］研究了植物纤维复合生土墙体的抗震性能试验，介绍模型试件的主要破坏过程及受力特点；吴锋等［50］通过平面内拟静力试验研究了实体土坯墙和不同开洞形式土坯墙的抗震性能；阿肯江·托呼提等［51］对木柱梁-土坯组合墙体在不同烈度地震作用下的效应进行了评估，结果表明该墙体可以满足9度地区罕遇地震烈度下裂而不倒的设防准则.

2.3.2生土房屋抗震性能研究

近年来，我国研究学者对生土结构的抗震研究大多集中在房屋构件，对房屋整体的研究相对较少.目前，对房屋整体抗震性能的研究主要集中在两个方面：一方面是利用振动台的试验研究，另一方面是房屋整体的构造措施研究.

中国建筑科学研究院抗震所葛学礼，于文等［52～53］试验研究了生土房屋的抗震性能：通过对新疆喀什市老城区的现场调研，针对其抗震方面存在的不足提出加固措施，并选取有代表性的房屋作为研究原型，对按原型缩尺并采取加固措施的模型进行振动台试验，通过对试验结果的分析，验证了加固措施对提高模型抗震能力的重要作用；针对木构架承重土坯围护墙房屋进行振动台试验，模型采用了配筋砖圈梁，配筋砂浆带，斜撑、剪刀撑等抗震构造措施，以及扒钉、铁件、墙揽等加强连接的手段，试验结果验证了抗震措施的有效性、合理性和经济性.

大连理工大学刘开康［54］提出了应用摩擦滑移隔震技术对土坯结构减震，并且对土坯滑移隔震结构模型进行了振动台试验.通过对以厚约1 cm的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.

西安建筑科技大学周铁钢等［55］利用南疆地区盛产石膏这一优势，将生土房屋制成现浇石膏一土坯墙结构体系，通过振动台试验对房屋进行了一系列研究；根据试验结果及理论分析，对原型房屋的抗震性能做出评价，并给出改进意见.

长安大学王冲锋等［56～57］通过大量实地调研得到生土结构房屋在历次地震中的主要破坏情况，提出生土墙体加构造柱和圈梁、草绳拉结、较大集中荷载接触墙体位置处设置垫板等抗震构造措施，并通过试验验证了提出的抗震构造措施的有效性；同时提出一种内置绳网的生土结构房屋承重夯土墙体及其建造技术［58］，并对该种夯土墙受力及抗震性能进行试验研究，研究结果表明，内置绳网夯土墙体的承载和变形能力更高，可使房屋的整体性增强，抗震能力得到提高.

从上述研究可见，目前对生土结构房屋抗震性能的研究主要从三个方面进行：一是墙体构件抗震性能的研究，通过拟静力或者拟动力试验，模拟墙体在水平地震作用下的行为，得到其破坏过程、破坏模式，以及开裂荷载、极限承载力、变形性能等力学性能指标，一些研究者还给出了特定条件下墙体承受水平剪力的计算公式；二是房屋整体的地震振动台试验研究，观察结构整体在地震作用下的反应，验证一些抗震构造措施的有效性，得到整幢房屋能承受的地震烈度；三是根据试验或经验，得到房屋的构造措施.生土结构抗震性能的研究成果，为我国近年村镇建筑相关标准规范的编制提供了重要的参考.

2.3.3既有生土结构抗震加固措施研究

由于我国在役生土房屋仍较多，且很多房屋有些不同程度的损伤.在短期内，彻底拆除这批房屋有很大的难度，国家“十一五”科技支撑项目立项研究这些房屋的抗震加固问题，为这些房屋的加固改造提供了技术支持.

中国建筑科学研究院，长安大学等单位通过试验研究了既有生土结构的加固方法，提出了采用钢丝网水泥砂浆、木板、木柱木梁及木柱木梁加斜撑等加固措施，通过对普通卧砌土坯墙体及加固墙片进行抗震加固试验，证明了此种加固措施可有效提高土坯墙体的抗震性能［59～61］.

郑州大学张琰鑫等［62］通过静力分析、地震反应谱分析，探讨了夯土住宅的受力变形特点，结果表明檩—墙连接部位、山墙中部以及纵墙顶面部位是结构的薄弱部位.针对上述问题，提出了分别在檩条下设置弧形垫块、山墙外设置扶壁柱和纵墙顶面设置木圈梁的解决方法，并通过分析证明了其合理性，以供此类建筑的加固改造参考.

昆明理工大学黄金胜等［63］针对夯土墙提出了钢丝网水泥砂浆加固法和玻璃纤维水泥砂浆加固法（统称为夹板墙），通过试验研究加固后夯土墙的承载能力及抗震性能，试验结果表明：加固后墙体的极限抗剪承载力、极限位移有了大幅度的提高，采用钢丝网和玻璃纤维水泥砂浆用于加固夯土墙是一种非常有效的方法.

西安建筑科技大学董玉将等［64］根据陕南典型夯土民居为原型，设计了“U”型夯土墙片单元，针对墙体在地震中容易发生外闪破坏的问题，设计了镀锌铁丝网带加固方法.试验结果表明：通过对墙体设置水平、竖向镀锌铁丝网加固带，能够有效的提高房屋的整体性和抗震性能.

生土结构房屋的加固改造是难度较大的课题，因生土构件本身强度低，而其整体性主要依靠自身制作过程中的黏聚力，若加固过程中过多伤及构件本身，可能达不到加固的目的，反而破坏了原有构件的整体性；再则生土材料与其它材料表面粘结力很弱，外贴其它材料加固时，必须有很好的拉结或夹、卡构造，否则很难让新旧材料共同受力，这可能造成加固成本增高，与生土结构本身造价相比，在经济上不合理.目前，虽然已得到一些加固方法的研究成果，但综合评定加固效果与经济性时，依然不够合理.因此，生土结构的加固改造价值的评估和加固改造方法仍是有待进一步研究的课题.

2.4生土结构标准规程的现状

生土结构60多年的研究成果，尤其是近年的研究成果部分被纳入已颁布的多种技术规程.

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）是我国房屋建造抗震设防参考的国家标准，它对生土结构的适用范围、各类生土房屋增设的抗震构造措施以及施工要点都做了详细的说明，为生土结构的建设提供了指导性作用.

《镇（乡）村建筑抗震技术规程》（JGJ161—2008）是我国第一部专门针对村镇地区房屋制订的抗震设计规程，它对生土结构的规定和抗震构造措施较《建筑抗震设计规范》更为详细、具体、全面，并且给出了具体的施工方法和一些结构的构造做法，在村镇建设中有较强的适用性.

《既有村镇住宅抗震鉴定和加固技术规程》（CECS325-2012）中给出了生土结构的鉴定方法，主要包括结构体系鉴定，材料、房屋外观和质量的鉴定，整体连接和抗震构造措施鉴定以及综合鉴定；在给出抗震加固方法的同时也给出了加固设计和施工，主要包括新增抗震墙加固、贴砌墙体加固、打摽加固、外加配筋砂浆带加固、增设木构造柱和木圈梁加固.《既有村镇住宅建筑安全性标准》（CECS326-2012）中根据生土结构裂缝发展状况将生土构件安全等级分成了b、c、d三个等级，为生土结构的安全鉴定提供了参考.

根据农村危房改造工作需要，住房和城乡建设部组织编制了《农村危险房屋鉴定技术导则（试行）》.该导则给出了生土结构构件危险性鉴定的方法，主要包括重点检查（测量）部位和危险点的评定，是农村房屋危险性鉴定重要参考.

《村镇住宅结构施工及验收规范》（征求意见稿）是我国首部村镇住宅结构施工及验收的通用标准，它对生土结构的土坯墙体、夯土墙体的施工工艺以及其它施工细节做了详细的说明和规定，并且给出了生土结构工程质量验收方法，主要包括主控项目的检查（夯土墙材料、土坯墙砌筑水平缝、墙体交接拉结、墙体垂直度）和一般项目的检查（轴线位移、基础和檐口顶面标高、表明平整度、门窗洞口高宽、外墙窗口偏移、水平灰缝平直度、夯筑及砌筑形式、灰缝厚度），是我国生土结构工程质量验收的重要参考依据.

在陕西、云南、新疆等地，也出台了许多包含生土结构的村镇建筑规范、规程、标准图集，如《既有村镇住宅抗震加固技术规程》、《陕西省村镇建筑的抗震设防技术要点》和《陕西省村镇建筑的抗震设防技术要点＜图集＞》、《云南省农村民居地震安全工程技术导则》（试行）等.这些规程的出台，为生土结构的应用提供了技术标准，是生土结构成为地域特色建筑的重要条件.

3　有待解决的问题

由上述内容可以看出我国生土结构的研究已取得了一定的成果，作为村镇建筑常见的结构类型已被纳入相关规程.但是生土结构与砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构等一些发展相对成熟的结构体系相比，还存在很多有待解决的问题：

（1）我国地域广阔，生土材料性能各异，目前对生土材料强度、变形性能的研究缺少相对统一的试验方法，包括试件的形状、尺寸、制作方法和测试方法等.规范生土材料物理力学性能试验方法、强度、取值规则是急待解决的问题.

（2）生土材料的改性，是提高生土结构物理力学性能的有效途径，本文前述的众多生土改性研究，所提出的改性配方比较散乱，一些非常类似的改性方法，会得到不相同的性能指标.如何将我国生土的改性方法或配方归纳、整理、加工，形成可指导我国生土结构实际工程应用的成果，尚有大量的工作要做.

（3）生土墙体是生土结构房屋最主要的竖向受力构件，对生土结构房屋的整体性能影响很大，与砌体结构相仿，整个房屋的设计、计算及抗震性能分析主要是从墙体构件入手.目前，我国生土结构的研究中，墙体研究的成果较多，绝大多数是试验研究，这些试验成果大多能直视、客观地反应生土墙体的基本性能，对实际应用能提供可靠的参考.但墙体构件的研究仍然不足，特别是对不同夯筑方法、不同生土块材不同砌筑方式以及新的墙体形式，如加另种材料边框，与另种材料组合受力等方面的研究，还有很大的空间.

（4）土坯墙体中土坯块材间粘结材料的作用、性能以及对墙体性能影响的研究也较缺乏.

（5）在生土结构房屋整体性能的研究中，除需增加大比例模型振动台试验外，一些构造措施对提高结构抗震性能的效果也还有待通过振动台试验的验证.

（6）生土结构设计方法方面的研究基本处于空白状态，由于生土结构材料性能离散性大，结构和构件的承载力偏低，房屋层数一般在一层或二层以下，现有的标准规程均用构造措施和控制房屋的基本体形、高度等要求保证结构的安全性.给出生土结构房屋简单易行且有一定理论依据的设计计算方法是生土结构研究的新课题.

（7）世界上其它一些国家在生土结构领域研究的成果值得借鉴，可学习国外生土结构房屋的机械化施工方法和预制生土构件工艺等［65～68］，根据我国生土材料的特点和施工工艺特征，创造我国生土现代化的施工方法.

（8）既有生土结构安全性的评价、保护价值评估方法的研究以及与其配套的加固改造方法还需深入研究，分门别类的给出保证既有生土结构安全性的对策，是生土结构研究中要解决的重要问题.

4　结束语

我国生土结构的理论研究和应用研究都取得了一些成果，但需要深入研究的问题仍很多，除上述待解决的问题之外，生土材料的本构关系、生土墙体的滞回性能、生土结构地震作用的分析、我国传统生土建造技术的传承和改良、国外生土结构研究经验的借鉴等也还需做大量的研究工作.生土结构研究中，在充分发挥生土结构绿色、节能、环保、可持续发展等方面优势的同时，应注重在传统结构中注入现代技术，对其缺点进行改良、创新，使生土结构成为具有地域特色、久盛不衰的建筑.

*摘编自《土木工程学报》2015年48卷5期：98～107页，图、表及参考文献已省略。