村镇砖混住宅抗洪加固试验研究

周静海,刘永军,孟宪宏

(1.沈阳建筑大学科技产业处,辽宁沈阳 110168;2.沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳 110168)

我国洪水一级区划分共包括2 457个区域,其中一般风险区990个,重点风险区1 380个。资料显示,发生洪水时,一般风险区和重点风险区内村镇住宅大量损坏甚至倒塌,如“75.8”河南洪水,倒塌房屋524万间;“98”长江洪水,倒塌房屋212.85万间;“03”淮河洪水,倒塌房屋77万间;“03”渭河洪水,倒塌房屋18.72万间。调查分析发现,如果经过合理设计或科学加固,大量村镇住宅可以避免在洪水中倒塌,所以,研究村镇住宅抗洪设计与加固具有重要意义。

由于地域辽阔,自然环境与经济条件迥异,我国村镇住宅结构类型繁多,其中,砖混住宅分布最广,在东北、华北、华东等地区占有率达到75%以上。村镇砖混住宅在洪水中倒塌的主要原因有洪水冲击墙体、洪水淘刷地基等等,针对这两种倒塌原因,本文提出两种有效的加固措施。

第一种加固措施的目的是提高墙体的抗洪水冲击能力。堤坝决口处的最大流速可能达到3-6 m/s,洪水主流区的最大流速在0.3-0.5 m/s之间。多数砖砌体结构,特别是采用生土砂浆的砖砌体结构,墙体的承载力主要取决于砂浆强度。受到洪水冲击时,冲击力在墙体中产生剪应力,在隔墙数量较少,墙体迎水面积较大的情况下,墙中剪应力超过砂浆抗剪强度而引起墙体倒塌。为了提高墙体的抗剪能力,增加墙体的整体性,本文提出对拉内外钢框架加固技术。所谓内框架,就是在房子的内部,用角钢等钢材焊接成的一个封闭的钢框架;所谓外框架,就是在房子的外部用角钢等钢材焊接成的一个封闭的钢框架。内外两个钢框架用螺栓对拉,框架与砖墙面之间设置钢丝网并抹上水泥砂浆,最终使整个房子的墙成为一个整体。框架采用的钢材的截面尺寸、杆件的间距、螺栓的密度等参数,取决于经济条件、洪水危险性、加固前房子的抗洪能力等因素。如果受经济条件限制,不能把整个墙体都用对拉内外钢框架进行加固时,可以适当降低钢框架的高度,略高于洪水淹没线即可。

实验室的试验结果证明,对拉内外钢框架加固方法可以有效地提高村镇住宅的抗洪水冲击能力。同时,这种加固方法还有效提高了房子的抗震能力,并比粘贴FRP加固方法具有更好的抗火能力。进行抗洪加固的同时,还可以施加保温材料,使建筑达到防灾、节能的多重目的。

第二种加固措施的目的是保护住宅地基,防止洪水冲刷。具体做法是在根据洪水危险性大小等因素,在住宅周围开挖一定深度和宽度的地沟,然后用毛石等材料砌成一道保护墙,并按一定的间距布置构造柱,构造柱中的刚筋与表面水泥覆盖中的钢筋网连接,防止水泥覆盖被洪水形成的负压掀起。实验室的试验结果证明,这种措施效果良好,也适合保护其他结构形式的村镇住宅。

村镇住宅抗洪加固方案取决于住宅本身的抗洪水能力、洪水危险性、经济状况等许多因素,下阶段的任务是给出住宅抗洪能力的实用评估方法、洪水危险性的实用评估方法、村镇住宅加固技术图集,为建立和谐、平安、幸福的社会主义新农村服务。