喀什地区老旧建筑抗震性能研究★

何 斌 张凤丽 王 乾 马伟楠 阿依古丽·阿卜力米提 穆萨江·吐尔洪

(喀什大学土木工程学院，新疆 喀什 844008)

·结构·抗震·

喀什地区老旧建筑抗震性能研究★

何 斌 张凤丽 王 乾 马伟楠 阿依古丽·阿卜力米提 穆萨江·吐尔洪

(喀什大学土木工程学院，新疆 喀什 844008)

喀什地区位于地震设防烈度较高的区域，其老旧建筑以生土为主，高设防烈度和未经抗震设计的结构形成鲜明对照。通过对实地采取土样进行材性试验，判定其基本力学特性，建立本构模型。在生土的特性研究基础上，采用有限单元方法对实测结构模型进行分析，并采用与实测结果对照的方法，确定结构抗震性能，最后对生土改性和生土建筑加固方法提出建议。

喀什，生土建筑，抗震性能，加固

喀什地区位于地震设防烈度较高的区域，2015年6月的皮山地震和10月的阿富汗兴都库什地区地震均传至喀什，形成有感地震。2017年5月11日塔县发生的浅源地震也造成一定人员伤亡和财产损失。与此同时南疆作为具有4000年历史的人类活动场所，历史和近代遗留大量古旧建筑，研究此类建筑在中小震中的反应以及大震中的倒塌，具有科研和现实意义。

1 喀什高台民居老旧建筑分布

建筑物作为人类财富的重要组成部分，在使用过程中也得到了所有者良好的维护，因此现存老旧建筑也较多。以喀什高台民居为例，它是在孤立的土坡上、近800年的时期内陆续修建扩建而成的坡地建筑。该街区由当地居民自发建造，并未经详细规划，从而呈现出自由的状态，如图1所示。王小东院士(2014)指出，根据统计结果，高台上现存400余幢院落，其中90%左右仍旧处于使用状态，如表1所示。

表1 高台民居使用状态统计

结构类型生土砖木砖混框架倒塌数量24212235946

2 生土的特性研究

生土材料作为区域性很强的结构材料，需要对现场采集的材料进行物理性能、力学性能试验。在此基础上判别材料的强度和变形特性，建立静力强度判定准则。同时对墙体进行数值模拟，建立构件的动力响应模型。

项目组对喀什市某乡的夯土农宅进行了现场考察，获取废弃房屋的土坯样本，同时采取土坯原料场的粘土样本，采用晒分法获取粒径累计曲线。图2，图3为采样的现场照片。

3 生土建筑的抗震性能理论分析和实测

南疆大量地域设防烈度较高，如喀什市设防烈度为8.5度，这种高设防烈度和未经抗震设计的生土结构形成鲜明对比，而对于生土结构的平房或者二、三层建筑的抗震能力数值分析和试验尚处于较为初步阶段。因此在进行现场勘察、强度测定之后，进行整体结构的抗震性能评估成为必须。因此需要基于规范，以数值分析方法评定生土结构相关性能。

高台民居的生土建筑，是以生土作为墙体材料、以细木枋作为楼板檩条构成的类似柔性砌体结构，如图4所示。其结构整体性较差，通过数值计算方式判定结构的抗震性能有其必要性。

在对结构的现场检测、材性实验基础上，刘成清(2014)指出可以采用ANSYS软件对生土建筑在地震作用下的反应进行时程分析。根据结构的相关尺寸特征建立有限元模型，墙体采用Solid45单元，木檩条采用Beam4 单元，生土墙体材料模型采用DP模型。

同时可以通过利用脉动试验确定结构物的动力特性。现场测试所采用的仪器设备包括Lance LC0132T加速度传感器和同济大学自主开发SVSA数据采集仪，如图5所示。施卫星指出SVSA系统在汶川大地震和此后的上海校安工程中经历了数千个项目的实测，具有一定可靠度。它也将在生土结构的检测中发挥其应有的作用。

4 生土建筑的加固

我国的结构加固工作，在唐山大地震之后得到了长足的发展，对于结构在地震中的损坏情况，有针对性的对砌体结构和钢筋混凝土结构采用加固处理，并形成相应的加固工艺和规范措施。对于生土建筑的加固，宜充分吸收这些经验，寻找合适自身的方法。黄斌(2015)提出采用钢丝网砂浆加固土坯以实现抗震要求。本文作者将寻求采用钢筋混凝土面层加固法、钢筋网水泥砂浆面层加固法、新增钢筋混凝土构造柱和圈梁加固法以及隔震等方法，探索在生土建筑中加固的应用。

5 生土材料的改性

生土传统应用虽然广泛，但由于材料本身强度低又呈现脆性，作为多层建筑的结构用材并不合适。对于平方或者低层的建筑，参照混凝土和其他结构形式进行材料方面的改性，是近期生土研究的一个方向。对于版筑施工工艺，需要搭设墙体模板，而将通过增大生土浆的流动性，采用浇筑工艺施工形成生土墙。这个过程可以通过添加水泥和掺合料的方式，在增大生土浆流动性的同时，提高其成品的强度。这可以参考现有的现浇混凝土结构施工工艺，得到较快速度推广。

对于砌筑施工工艺，则需要在土坯和泥浆上做进一步研究，参考非烧结砖的生产流程，采用石灰或者水泥作为添加剂制造新型土坯砖；同时改善泥浆配比，使得和较为光滑的土坯之间形成良好的粘结。这种改良在工艺上较为简单，因此可能在某些施工难度较大的特定区域进行推广。

6 结语

通过对南疆地区走访，特别以喀什高台民居为例，可以知道当地建筑仍大量存在生土建筑。目前对此类地域性建筑的研究并不深入，加强其材料性能、结构体系和施工工艺的研究，适度推广这种造价极为低廉的建筑形式，对于较快速度改善当地居民居住条件有一定价值。同时对此类建筑进行大面积调研、推进抗震加固改造工作，保护人民生命安全，对于小震频发的南疆地区具有现实意义。

[1] 王小东，宋 辉，刘 静，等.喀什高台民居[M].南京：东南大学出版社，2014.

[2] 刘成清,陈 驰,何广杰,等.生土建筑的抗震性能分析与评估[J].建筑结构,2014(19):67-71.

[3] 黄 斌,阿肯江·托呼提.基于RVE的钢丝网砂浆加固土坯砌体力学性能研究[J].防灾减灾工程学报,2015(5):659-665.

ResearchontheseismicperformanceofoldbuildinginKashgararea★

HeBinZhangFengliWangQianMaWeinanAygulAblimitMusajanTurhun

(CollegeofCivilEngineering,KashgarUniversity,Kashgar844008,China)

The old buildings in Kashgar are mainly of rare earth, which facing high seismic intensity without seismic-resistance design. Basing on the foundational study of soil characteristics, the structural seismic performance is studied using the finite element method and experimental test on site. Some kinds of reinforcement method are proposed at the end.

Kashgar, rare earth building, seismic performance, reinforcement

1009-6825(2017)30-0041-02

2017-08-14★：本文得到大学生创新训练项目(编号:201610763010)资助

何 斌(1976- )，男，博士，讲师

TU352.1

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