沂蒙山区农村土石结构危旧房改造技术研究

李启懂，李晓明，段绪胜，刘玉栋，徐学东*

1.山东农业大学水利土木工程学院，山东泰安271018

2.山东省财政厅，山东济南250000

沂蒙山区农村土石结构危旧房改造技术研究

李启懂1，李晓明1，段绪胜1，刘玉栋2，徐学东1*

1.山东农业大学水利土木工程学院，山东泰安271018

2.山东省财政厅，山东济南250000

本文以深入调研为基础，对沂蒙山区现有农村土石结构住房的特点、破坏情况及起因进行了分析，确定了危旧房屋改造的原则。结合地方材料应用情况和传统工艺做法，提出了有针对性的改造技术，并通过实际改造案例说明了技术的具体应用。

土石结构房屋；农村危房改造；低成本改造技术

沂蒙山区农村传统民居以土石结构为主，即基础由毛石砌筑，高度约为0.8 m至1 m，毛石基础上夯土或用土坯砌筑，多采用以苇箔，檩条为构造形式的坡屋顶。这种土石结构的房屋具有保温效果好、造价低等特点。但是由于建造时没有经过正规设计，抗震，防水，保温等方面缺乏有效的技术指导，出现了诸多安全和居住舒适性问题，导致危房较多。所以系统地研究改造方法，进行低成本改造显得格外重要。房屋改造内容包括使用功能改造、结构安全改造、保温节能改造、外观改造，根据不同的现状情况与不同的整治要求采取不同的保护与改造措施。而目前该地区危旧房的改造多为农户自己改造，处理的比较简单未能解决本质问题。本文将通过对现状的具体分析，提出相应的改造方法和措施，并通过具体案例来详细阐述。

1 沂蒙山区现有农村住宅特点分析

1.1 现有房屋类型分析

图1 沂蒙山区农村房屋建造时间Fig.1 The time of rural house construction Yimeng Mountain

通过对该地区沂水县、蒙阴县、沂南县、费县的多个乡镇进行的实地调查和统计分析（如图1）其中1981年之前建造的房屋所占比例超过四分之一，而这些房屋多为危旧房，是重点改造的对象。另外，调研结果表明该地区农村房屋的建造，通常是当地的建筑工匠根据以往经验和房主的要求，依照当地传统习惯建造。房屋特点是结构简单，结构形式一般为土石结构，石结构，砖混结构，砖木结构。其中屋顶形式为木檩条、木梁直接搁置在土坯墙顶，不设置梁垫等。屋面均采用苇箔，草泥，铺瓦形式。建筑材料基本是就地取材，在整个区域形式基本一致，建造费用较低。

为掌握该地区农村房屋危险情况，重点对沂水县高桥镇五个行政村的1500余户进行了统计，根据住建部村镇建设司《农村危险房屋鉴定技术导则（试行）》（2009.3），对现有房屋进行安全分级，其中A、B、C、D四类房屋的统计（如表1）

表1 房屋安全等级统计表Table 1 The statistics of house security level

五个行政村的房屋中，C类与D类房屋共331户，占到总数的22%，比例比较大。调研期间，根据农户申报和现场鉴定情况，对房屋的结构形式组成进行了详细统计，统计结果为砖混结构占38.40%，砖木结构占37.74%，石结构占3.83%，土石结构占20.03%。其中，在需要改造的C、D类房屋中，土石结构房屋占到91.54%，为主要改造对象。本次实地调研重点对C、D类房屋进行了拍照和结构形式与房屋构造分析。

1.2 危旧房危险点及原因分析

通过对危旧房现状的深入分析，就危旧房破坏的情况确定了以下几种主要类型。

1.2.1 地基沉降沂蒙山区村庄驻地土壤层薄厚不均，高低不平，地基处理不当容易造成滑移和沉降。有些农户未对地基进行有效处理，有的甚至只对表层土进行简单处理而直接建房，大部分的基础埋深较浅。另外，基础的建筑材料粗陋（多为当地毛石，青石等），砌筑的砂浆标号远达不到施工标准的要求，造成新旧房屋常因基础的不均匀沉降和基础不稳而产生墙体开裂甚至歪闪。

图2 纵墙歪闪Fig.2 Vertical wall of house crooked

图3 纵横墙交接处裂缝Fig.3 Cracks in the junction of vertical and horizontal wall

1.2.2 墙体破坏①墙体裂缝调查发现，几乎所有的土石结构房屋都出现了裂缝。裂缝影响到建筑物的结构强度、刚度、稳定性和耐久性，在很多情况下，裂缝的发生与发展当遇到暴雨等灾害天气时容易引起事故，因此，有必要对产生裂缝的原因进行分析总结，并在危旧房改造中重点考虑合理的处理措施。

引起土石结构墙体裂缝的因素很多，除设计不当以外，主要是地基的不均匀沉降、收缩和温度、湿度的变化。

该地区房屋的裂缝主要发生在房屋的横墙、纵墙等处（如图2、3）。通过现场调查，房屋横墙裂缝主要出现在檩条下面及土石连接处，多为无规则的细纹、贯通或尚未贯通的裂缝，裂缝宽度较大处约10 mm左右，主要是斜裂缝及垂直裂缝。房屋纵墙上的裂缝主要出现在土石连接处、大梁下面及门窗洞口上方，裂缝宽约10 mm左右，主要是垂直裂缝、斜裂缝。

土石结构房屋下方墙根受雨水的冲蚀较严重，形成冲蚀坑，再加上土具有胀缩性，出现很多细小的裂缝。一般都是垂直裂缝。墙体裂缝主要发生在有檩条、大梁部位的下方、土石连接处及墙根部位，裂缝一般呈倾斜状，说明因墙体内主拉应力过大而使墙体开裂。

②墙体遭雨水侵蚀严重

早期建房时外墙面很少做保护面层，有少部分用石灰浆做了保护面层，也因为时间长和粘合问题而脱落。又因为四周屋檐外伸部分较短，在雨水的多次作用下出现严重的腐蚀现象（如图4）。尤其后墙和山墙表现较为严重，局部地方墙厚已不到原来墙厚的二分之一，非常危险。农户对此自己进行的抹面处理，短时间内就出现了大量的裂缝，不久后仍将脱落，不能解决本质问题。

图4 墙体侵蚀图Fig.4 Erosion of the wall

图5 屋顶塌陷破损Fig.5 Damaged and subsidence of roof

1.2.3 屋顶塌陷调查的危旧房屋顶均出现不同程度的塌陷，大部分房屋屋顶呈现波浪式扭曲（如图5）。经分析其原因主要表现在三个方面：①基础下沉，墙体开裂，引起梁和檩出现松动。②木构件腐蚀、虫蛀问题导致梁和檩自身开裂、变形和腐烂。③屋顶防水措施简单引起渗漏，造成芦苇腐烂，强度降低。

屋顶塌陷直接导致瓦片松动，出现多处漏水现象。周而复始屋顶塌陷愈加严重，房屋出现危险，屋顶亟待改造处理。

1.2.4 居住舒适性差该地区危旧房均建于30年前，层高普遍较低，门、窗户较小，影响光线射入，屋内照度较低，通风不畅，影响居住舒适性。另外，生土墙体厚度一般在500 mm左右，保温性优于粘土砖，所以整个围护结构保温节能的薄弱点是屋顶。该地区农宅屋顶均采用坡屋顶，檩条上铺苇箔，然后草泥卧瓦，所调研的房屋均未有保温措施，保温隔热性能较差。

2 危旧房改造原则

结合国家危房改造资金和农户的经济承受能力确定了以下危房改造原则。

2.1 保持原有结构

本次改造是在原有结构上进行修缮加固，危旧房的改造（加固）只保证房屋的正常使用，不包括抗震加固。危旧房改造后的使用年限为15年。另外，为与村庄整体规划和环境整治相一致，要结合墙面粉刷工作进行墙面的修缮。

2.2 适地适材，提高居住舒适性

适地，即结合当地建房的习惯做法，风格应一致起来，一千多年沿用下来的建筑工艺必定有其可借鉴之处。充分考虑当地的地质、气候等情况，因地制宜。适材，即充分应用地方材料，如农业剩余物（秸秆），建筑垃圾（生土，旧砖旧瓦，旧檩条等）。居住舒适性方面增加室内照度，提高保温隔热能力，重点是屋顶增加保温措施。另外，危旧房改造（加固）期间尽量不影响居住者使用。

2.3 尽量降低改造成本

根据该地区农民收入的调研数据，分析危旧房改造对农民经济投入的影响。该地区年农民人均纯收入约为4200元，农民每人每年支出剩余收入为2000元左右，家庭常住人口为2人，对于改造户其收入要低于平均水平。按照《关于印发〈山东省农村危房改造补助资金管理暂行办法〉的通知》（鲁财综字［2012］104号）要求和沂水县补助标准，2012年补助情况是重建每户补助13150元，修缮每户最高5000元。补助资金有限，当地一般户型（三间房）建房费用约为5万元，无论是新房建造还是改造加固均会给改造户家庭带来较重的经济负担。所以本次危旧房改造要本着低成本的原则，充分利用当地资源。

3 改造方法

3.1 墙体墙面改造

3.1.1 墙体改造墙体的结构稳定薄弱点在纵横墙交接处，即房屋四个转角处，也是墙体出现危险裂缝的部位，所以结构加固的关键点是对纵横墙交接处的处理。本文提出的改造措施是将四个转角处的土坯墙清除一部分换做混凝土砌块并用金属网面将砌块与土坯墙拉结在一起。在墙体中上部用钢筋混凝土拉结板进行拉结。并加拉结筋两道。

根据房屋实际情况增加墙体高度，具体方法是将原有墙体顶部清理平整后用混凝土砌块砌筑并加拉结筋两道。

另外，房屋四周加散水，疏排雨水，保护墙基。

3.1.2 墙面改造当地农户自己对墙面的改造是在原有土墙上直接用水泥砂浆抹面并且没有注意养护，造成水泥砂浆在水化过程中出现大量裂缝，不久后仍将会脱落。本文提出的墙面处理措施是墙面清理，钉入木楔，先抹一层三合灰，然后挂网，用混合砂浆抹面，最后用素水泥砂浆抹面粉刷涂料。

另外，石砌基础部分用石灰砂浆勾缝，防止水分进入，保护墙基。

3.2 屋顶改造

（1）三角木屋架改为桁架形式。屋架与墙体搭接处增设梁垫。木屋架搁置墙上部分，刷水柏油两度屋架上铁件刷防锈漆两度，并再刷调和漆两度。

（2）加密檩条，减小檩条间距。挑檐：增加挑檐的尺寸，屋檐下加混凝土板，增加其外伸长度，减少雨水侵蚀墙体。

（3）地方资源的利用。将原来的芦苇箔换成玉米秸秆把。将玉米秸秆劈成秸秆条，几束一把用专用工具绑扎成把。玉米秸秆把中间加竹条来增加强度，秸秆把垂直檩条放置。秸秆把本身导热系数小，同时增加了屋顶的厚度，提高了屋顶的保温隔热性能。增加TS防水层，防止雨水渗漏。卧瓦：仍用原来的旧瓦，根据具体需求量增加一部分新瓦。

3.3 门窗改造

门窗洞口过梁更换为混凝土过梁，过梁上方重新填补砌块或砖，增加结构稳定性。另外，增大门窗的面积，提高室内照度。变形的木门窗更换为铝合金门窗，提高气密性和保温性能。

4 改造案例

4.1 房屋概况

以沂水县高桥镇大岭村某农户为例，该房屋建于1975年，至今已有38年。房屋结构为土石结构，东西长11 m，进深5 m，檐口高度为2.7 m，墙厚480 mm。中间留门，两边各有一个窗户，都已变形。屋顶塌陷，纵横墙交接处均出现裂缝，后墙和山墙遭雨水侵蚀比较严重。经鉴定该房屋为C类危房，需进行改造。

图6 房屋改造前Fig.6 House before renovation

4.2 改造措施分析

根据房屋实际情况主要进行墙体墙面改造，屋顶改造，门窗改造等。其中，有几个方面的问题较难处理：（1）墙面抹灰的粘合问题；（2）屋顶的防塌陷和保温问题；（3）纵横墙交接处的裂缝问题。难题在于要在低成本的原则下进行改造。通过对各种施工工艺的借鉴和创新，针对问题逐一提出了合理的改造措施，改造示意如图7。

图7 改造示意图Fig.7 Schematic diagram of housing reconstruction

4.2.1 墙体墙面改造（1）墙体原墙体厚480 mm，将纵横钱交接处清楚进去240 mm，砌筑混凝土砌块，做芯柱，然后用金属网片将砌块和土坯墙拉结在一起，如图8所示。砌块上部加钢筋混凝土拉结板，具体尺寸如图9所示，并加拉结筋两道。

增加居住舒适感。根据房屋实际情况墙体高度增加600 mm，层高由原来的2700 mm增加到3300 mm，具体方法是将原有墙体顶部清理平整砌筑混凝土砌块4行，并加拉结筋两道，拉结筋与芯柱连接，具体改造如图12所示。

除芯柱外的砌块均用玉米秸秆填充，增加保温性。

图8 纵横墙交接处砌块砌筑Fig.8 Block masonry in aspect junction of walls

图9 纵横墙交接拉结板Fig.9 Board in aspect junction of walls

（2）墙面首先剥落表层碎土，然后每隔0.5-1米的距离钉入木楔，木楔由拆下的旧檩条制作而成，旧物利用。接着用三合灰抹面，三合灰配比为草泥：白灰：水泥=3：1：1（其中草泥为原来屋顶拆下的草泥层），抹灰厚度使木楔刚好露出，然后钉接钢丝网片，用混合砂浆抹面，如图10所示。

图10 墙面改造Fig.10 Metope reconstruction

图11 屋顶构造Fig.11 Roof structure

4.2.2 屋顶改造（1）屋架屋架与墙体搭接处增设60 mm厚梁垫，檩条的对接部位，梁的对接部位以及与墙体连接的部位，采用螺栓或扒钉等铁件，加强连接，增强结构整体性。

（2）屋盖首先加密檩条，由原来的7檩增加到9檩，并且将木檩改为钢筋混凝土檩条，增加强度。增加挑檐的尺寸，屋檐下加混凝土板，增加其外伸长度，减少雨水侵蚀墙体。

檩上直接铺设玉米秸秆把，秸秆把构造如上文所述，几条一束绑扎成把，中间加一根竹竿。然后用草泥找平，找平层上加TS防水层，TS用横向木条钉接，然后草泥卧瓦，构造做法如图12所示。

4.2.3 门窗改造增大门窗的面积（窗由原来的1.1x1.1 m2增加为1.5x1.5 m2，门由原来的1x1.8 m2增加为1.2x2.4 m2），提高室内照度。门窗洞口过梁更换为混凝土过梁，过梁上方重新填补砌块，增加结构稳定性。另外，变形的木门窗更换为铝合金门窗，提高气密性和保温性能。

图12 改造过程Fig.12 Transformation process

4.3 费用分析

本住宅建筑面积为55 m2，改造完成用混凝土砌块372块，过梁三根，混凝土檩条27根，檐板68块，钢丝网39 m2，铝合金门窗7.38 m2，水泥4吨，白灰1 t，砂子8 m3。玉米秸秆把用量约368把，玉米秸秆用量约4500根，约为1.2亩玉米的秸秆产量，另外要增加10%到15%的损耗。其中细竹竿或竹条用量约为570根。人工55工时。根据当地市场价格改造总费用为10144元。每平方米建筑面积改造费用约为184.4元。其中占比重最大的是人工费，另外国家补助5000元，基本抵消材料费。

本次改造的材料用量已是充分利用原有建筑拆除旧物的基础上的用量，所以继续降低改造费用的可能就是减少人工费，最好的方式就是改造户出义务工。

图13 改造完成Fig.13 Transformation completed

5 结束语

危房改造是惠农工程，国家政策倾斜并给予直接资金补助。但是需要改造的对象均是当地经济情况较差的农户，收入基本是自给自足，稍有剩余。所以整个工程的推进还是有很大难度。本文根据对调研数据的深入分析，针对该地区种种实际问题对危旧房改造提出了改造原则和切实可行的改造方法和措施。其中，创新性的提出了玉米秸秆在建筑中的运用方式，纵横墙交接处拉结板的设计，屋顶构造形式的创新性设计等。希望对该地区农村土石结构危旧房屋改造有一定参考意义。

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The Study on Renovation Technology for the Dilapidated Rural Housesof the Earthand RockStructureinYimengMountainArea

LI Qi-dong1，LI Xiao-ming1，Duan Xu-sheng1，LIU Yu-dong2，XU Xue-dong1*
1.Water Conservancy and Civil Engineering Colleges，Shandong Agricultural University，Tai'an 271018，China
2.Shandong Province Finance Bureau，Jinan 250000，China

On the basis of a large number of research data，this paper on the characteristics，the destruction and causes of existing rural housing Yimeng Mountain were analyzed，and defined the principles dilapidated house transformation. Traditional craft practices proposed the corresponding transformation technology combining with local materials application，and illustrated the specific application of technology through practical case.

Earth-rubble structure houses；rural dilapidated houses transformation；transformation of low-cost technology

TD229

A

1000-2324（2015）01-0008-06

2014-01-22

2014-05-29

十二五国家科技支撑计划课题（2014BAL04B05）；山东省科技发展计划项目（2013GNC11401）

李启懂（1986-），男，硕士研究生，主要从事村镇住宅工程技术方面的课题研究.E-mail：liqidong0530@163.com

*通讯作者：Author for correspondence.E-mail：xdxu2007@163.com