汉中农村既有砌体房屋抗震加固技术研究[1]

郭光玲



汉中农村既有砌体房屋抗震加固技术研究[1]

郭光玲

（陕西理工学院土木工程与建筑学院，汉中 723000）

基于对汉中农村既有砌体房屋现状的调查了解，分析了汉中农村既有砌体房屋的建筑方式、建筑材料、建筑地段、灾后是否重建或修缮和房屋抗震设防状况等情况；查阅文献并检索出最新的提高农村砌体房屋抗震性能的四种抗震加固方法，比较这些加固方法的相关性能，从中优选出适合汉中农村既有砌体房屋现状、危险性等级、排危加固方法和加固目的的高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法，并对如何提高农村新建砌体房屋的抗震性能给出了建议。

农村 既有砌体房屋 抗震加固

引言

砌体房屋具有取材方便、性能良好、节省材料和工程造价低等优点，在村镇房屋中较为普遍。但由于砌体材料抗拉、抗剪和抗弯能力很弱，承受水平地震作用能力较低，在我国历次重大地震灾害中破坏情况严重，特别是广大农村地区。汉中位于陕西省南部，在“5.12”汶川特大地震中农村房屋损毁严重，震灾后村民对房屋进行了改造（修缮加固或原址翻建）或新建（异地非集中新建或异地集中新建，新建房屋均为砌体房屋），这些新建砌体房屋普遍未进行抗震设防或设防不足，房屋的抗震能力较差，对这些砌体房屋进行抗震加固技术研究显得尤其重要（陈倩怡，2013）。为此，笔者在对汉中农村既有砌体房屋的抗震现状进行了实地调研并在相关研究工作的基础上，提出了适合汉中农村既有砌体房屋的抗震加固技术，旨在为汉中农村民房的防震减灾工作提供技术支撑（王兰民等，2011）。

1 汉中农村既有砌体房屋的现状

笔者调研内容主要包括砌体房屋的建筑方式、建筑材料、建筑地段、灾后是否重建或修缮和房屋抗震设防状况等。

1.1 建筑方式

（1）设计方式

汉中农村既有砌体房屋的设计方式主要有自行设计、工匠设计和政府统一规划设计三种，其比例分别为59%、20.5%、20.5%。自行设计和工匠设计一般是依照房主住房要求（房间的开间、进深、层高、门窗洞口，风水、朝向、经济条件和自家宅基地的大小）凭经验或参照左邻右舍的房屋来修建，只注重房屋装修，基本不考虑所建房屋场地的稳定性和结构的抗震性能；政府统一规划设计是由政府招标统一安排专业规划、勘察、设计。

（2）建造方式

汉中农村既有砌体房屋的建造方式有4种：未请工匠自建、请工匠自建、全部承包给工匠和统建，其比例分别为：15%、36%、35%和14%。前三种方式基本上都是寻找邻居或亲戚建房时施工好的“施工队伍”来施工，“施工队伍”无任何专业资格证书，同时几乎无专业知识，完全凭经验来建造房屋；统建房为政府投资修建移民搬迁房，为政府统一招标修建、由专业技术人员现场指导、监督施工和验收。

1.2 建筑材料

当地砌体房屋多为1—3层的低层房屋。墙体材料多采用国家明令禁止的烧结粘土砖（见图1）；楼板多采用混凝土空心预制板，大多直接搁置在墙或圈梁上且板缝之间也无灌浆，无任何连接构造措施；屋盖为木屋架上敷檩条挂瓦，大多木屋架直接搁置在山墙（见图2）或横墙上。

1.3 建造场地（地段）

汉中地处山区，境内多山地和丘陵。农民建房一般选择依山（见图3）、抵河（见图4）或沿路，很少考虑场地地基的稳定性，其依山、抵河、沿路的比例分别为53.3%、12.4%和34.3%。抵河和沿路的地段多为平坦开阔地段，依山地段易出现滑坡、崩塌、地陷、地裂和泥石流等地质灾害。

1.4 村民住房抗震安全意识和抗震构造设防情况

（1）当地村民的抗震意识

当地村民经历过几次地震，对房屋抗震知识了解主要是通过电视、当地镇政府发的宣传册和村干部以及灾后重建时相关技术人员的讲解获知。对保证房屋质量安全：64%的居民认为国家应该规定一些基本的强制性标准和要求，以保证房屋的质量安全，并且可以接受相关保证房屋质量的规定；28%的居民则表示限于经济水平，可能无法接受相关保证房屋质量的规定；仅有8%的居民认为规定与否无关紧要，可见大多数居民看重住房安全问题（赵光超等，2011）。

（2）既有砌体房屋的的抗震设防情况

砌体房屋按是否设置有构造柱和圈梁可以分为设置齐全、设置有部分和无任何构造设置三类，其比例分别为14.89%、20.93%和64.18%，可见只有14.89%的房屋抗震构造措施齐全，一旦发生地震，85.11%的房屋将会面临倒塌的危险。

2 农村砌体结构加固技术综述

查阅国内文献资料，目前提高我国农村砌体房屋抗震性能的抗震加固方法主要有以下几种：

（1）高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法

高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法是在原砌体圈梁构造柱位置上或新建砖砌体墙角上直接铺设高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层（HPFL），与砖砌体形成组合圈梁构造柱，即用HPFL窄条带加固砖墙角来代替钢筋混凝土构造柱、用HPFL加固墙顶来代替钢筋混凝土圈梁，形成HPFL-砖组合圈梁构造柱的“弱框架”结构，是对传统RC圈梁构造柱的一种改进构造。这种加固方法能够有效提高结构的开裂荷载和抗震性能，价格低廉、施工简易、进度快且易保证砌体的质量等优点。适合对村镇低矮砌体房屋抗震能力不足或没有考虑抗震设防的砌体房屋进行加固，施工后可以达到“小震不坏、大震不倒”的抗震效果，防止房屋普遍倒塌的现象，减小人员伤亡（唐雨喜，2014）。

（2）外加钢筋混凝土圈梁和构造柱加固法

外加钢筋混凝土圈梁和构造柱加固法是在原砌体墙体的四角部位外设置L型构造柱、纵横墙交界位置外设矩形构造柱和在屋盖或每层楼盖处设置圈梁的加固方法。使用这种加固方法后，外加圈梁与外加柱、预制板通过现浇混凝土连接成闭合整体，能有效提高房屋结构的极限承载力、变形和耗能能力，从而提高结构的整体性，防止墙体倒塌。这种加固方法设计和施工技术简单，造价低，适合农村地区现有房屋的抗震加固（陈倩怡，2013）。

（3）角钢和打包带加固

角钢和打包带加固是在砖墙的每个角部用2Φ6钢筋植入地梁，上部与∠30×30×3角钢搭接焊接，角钢上部与砖墙顶面齐平；沿墙高间隔20cm用PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）塑钢打包带围箍，接头处的搭接长度为20cm，打包带张紧后接头处各用3个卡扣紧固。用角钢和打包带加固的墙体相当于在无筋砖砌体中增加了构造柱和水平筋，角钢和打包带的约束作用阻止了裂缝的发展，改善了墙体的受力性能，可以有效提高墙片的整体性，明显增加抗震延性。该加固方法除角部植筋外，墙面无湿作业，施工工艺简单，普通农民易于掌握，加固材料价格低廉，适合经济不发达的村镇地区进行砌体结构抗震加固（曾银枝等，2011）。

（4）打包带加固法

打包带加固法是将打包带（聚丙烯或聚丙烯拉丝级树脂）编制成网，铺设在预先钻好的预留孔（预留处先放置吸管）的砖砌体墙体内外，在预留孔处将打包带网内外拉结，当打包带网与周围构件可靠连接后，在墙内外打包带网上进行抹面处理的一种加固方法。这种加固方法能使墙体变形恢复力增强，能控制裂缝开展，有效提高房屋整体性。由于打包带可塑性好，抗拉强度大、耐用，耐弯曲疲劳，密度小，耐温性强，拉伸冲击性能佳，廉价、生产工序简单、方便加工搬运等突出优点，适用于经济条件落后、施工条件差、要求施工后对房间使用影响较小的农村地区（白晓霞，2012；姚新强，2011）。

3 适合汉中农村既有砌体房屋的抗震加固技术

汉中农村人口数量多，经济文化相对落后，由调研的既有砌体房屋的现状可以看出：既有砌体房屋的地基、设计、施工、材料和抗震构造设防情况都存在很大的安全隐患，要提高这些砌体房屋的承载能力和整体抗震能力，就必须确定这些有安全隐患的既有砌体房屋的危险性等级、排危并选择适宜的加固技术进行抗震加固。

3.1 农村砌体房屋的排危处理方法

根据《农村危险房屋鉴定技术导则（试行）》（中华人民共和国住房和城乡建设部，2009）和调研资料，汉中农村既有砌体房屋的危险性等级和排危处理方法如表1所示。

表1 砌体房屋危险性等级
Table 1 Hazard classification of masonry buildings

由表1可以看出，汉中农村既有砌体房屋中有46.3%的房屋需要进行加固处理，需要说明的是，《农村危险房屋鉴定技术导则（试行）》在对农村房屋进行危险性评价时，房屋的危险性等级是基于结构状态评估的评价方法，主要根据房屋构件、墙体、连接部位的表面感观或有无损伤进行粗略分析，对房屋结构形式及有无抗震构造措施未给予足够重视。调查中时常发现新建房屋依照《农村危险房屋鉴定技术导则（试行）》鉴定的结果为A级（基本完好），但房屋却没有抗震构造措施（抗震性能极差）的情况。因此，在考虑既有砌体房屋加固时要从危险性和抗震性能（是否有抗震构造措施）两方面来全面评估并选择抗震加固方案（潘长明，2012；李少荣，2012）。

3.2 既有砌体房屋的抗震加固方法

既有农村砌体房屋的抗震加固方法，应当满足房屋加固承载力要求，拥有可靠的技术，经济合理，施工方法简便，并且遵循对房屋原有使用功能影响较小，不影响房屋外观的原则（唐宽，2011）。检索的这四种提高农村砌体房屋抗震性能的抗震加固方法，都能有效提高砌体房屋的极限承载力、整体性和抗震延性，且设计和施工技术都比较简单，但其它相关性能比较见表2。

表2 不同抗震加固方法比较
Table 2 Comparisons of different strengthening methods for anti-earthquake

由表2可以看出，高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法的相关性能优于其它加固方法，最适合汉中农村既有砌体房屋的抗震加固，这是因为汉中既有砌体房屋大多抗震能力不足或没有考虑抗震设防，排危加固的主要目的是要达到“小震不坏、大震不倒”的抗震加固效果。

4 结论

（1）汉中农村既有砌体房屋中有85.11%的房屋的抗震设防构造措施不满足《砌体结构设计规范（GB 50003-2011）》（中华人民共和国住房和城乡建设部，2011）和《建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）》（中华人民共和国住房和城乡建设部，2010）中的相关要求，有46.3%的房屋的危险性评价不属于A级。因此，既有砌体房屋加固时要从危险性和抗震性能（是否有抗震构造措施）两方面来进行全面排危加固，以提高其抗震性能。

（2）检索的提高农村砌体房屋抗震性能的抗震加固方法主要有四种，这四种方法都能提高既有砌体房屋的整体性和抗震延性，但其加固材料的延伸率、抗腐蚀耐久性、耐火性、施工工艺、造价和对房屋原有使用功能影响都不一样。因此，对农村既有砌体房屋进行抗震加固，必须依据农村既有砌体房屋的现状和加固目的，选择适宜的加固方法。

（3）砌体房屋已经成为农村建房首选的结构形式，为使新建的房屋满足抗震性能要求，当地政府必须监管建材市场，禁止销售购买国家已经淘汰的建筑产品，同时加强勘察、设计和施工指导，推广抗震农居。

白晓霞，2012．村镇砌体结构房屋加固抗震性能分析．天津：河北工业大学.

陈倩怡，2013．砖混结构抗震性能试验研究之三——外加圈梁和构造柱结构．北京：北方工业大学.

李少荣，2012．既有村镇生土房屋安全性能评价研究．西安：长安大学.

潘长明，2012．西北农村地区房屋调查分析与危险性鉴定方法研究．西安：西安建筑科技大学.

唐宽，2011．农村砌体房屋危险性分析及处理方法研究．长沙：湖南大学.

唐雨喜，2014．HPFL窄条带组合砖圈梁构造柱抗震性能研究．长沙：湖南大学.

王兰民，王强，2011．西北地区农村民房现状及抗震技术研究．华南地震，31（4）：14—22.

姚新强，2011．规则平面西藏单层砌体打包带加固抗震试验与有限元模拟分析．哈尔滨：中国地震局工程力学研究所.

赵光超，汪晓丰，2011．湖南省农村房屋安全性现状统计分析．震灾防御技术，6（3）：291—299.

曾银枝，李保华，徐福泉等，2011．角钢和打包带加固低强度砖墙的抗震性能试验研究．工程抗震与加固改造，33（6）：58—62.

中华人民共和国住房和城乡建设部，2009．农村危险房屋鉴定技术导则．北京：中国建筑工业出版社.

中华人民共和国住房和城乡建设部，2010．建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）．北京：中国建筑工业出版社.

中华人民共和国住房和城乡建设部，2011．砌体结构设计规范（GB 50003-2011）．北京：中国建筑工业出版社.

Seismic Reinforcement of Pre-existing Masonry Buildings in the Rural Area of Hanzhong City

Guo Guangling

(Shaanxi University of Technology, School of Civil Engineering and Architecture, Hanzhong 723000, China)

Based on investigation of pre-existing masonry buildings in the rural area of Hanzhong City, we analyzed the construction methods, building materials, building sites, the situation of rebuilding and repairing after earthquake, seismic performance and other situations. According to the previous studies, we proposed the latest four seismic strengthening methods, which can improve the seismic performance of the masonry buildings in rural areas. With comparison of properties of these methods and consideration of the present situation, the risk rating, safety reinforcement, the high performance composite mortar steel mesh reinforcement method proves to be the optimal methods. Finally, we put forward some suggestions on improving seismic performance for the new masonry buildings in rural area.

Rural area; Pre-existing masonry buildings; Seismic reinforcement

[1] 基金项目 陕西省教育厅科学研究计划专项项目（14JK1137）资助

［收稿日期］2015-06-15

［作者简介］郭光玲，女，生于1973年。副教授。主要研究领域为建筑结构抗震加固。E-mail：ggl750320@126.com

郭光玲，2016．汉中农村既有砌体房屋抗震加固技术研究．震灾防御技术，11（1）：111—116．

doi：10.11899/zzfy20160112