河北农村典型房屋抗震能力调查

王　波， 郭　迅， 宣　越

(防灾科技学院，河北 三河　065201)



河北农村典型房屋抗震能力调查

王波， 郭迅， 宣越

(防灾科技学院，河北 三河065201)

基于河北省某镇49个行政村，1 852栋典型农村房屋结构调查结果，展示了典型房屋的主要结构形式；从房屋建设年代、外观及内部质量、建筑材料等方面，分析了农村房屋结构中存在的抗震问题，并基于震害经验对其抗震性能进行了评价；最后从农村房屋设计与施工、农民抗震设防意识2方面，提出了相应的措施和建议来提高农村房屋的抗震性能。研究结果为我国农村民居建设和加固改造提供了基础性研究资料和参考依据。

农村民居；抗震设计；抗震性能；抗震措施

0　引言

我国是一个多地震国家，一直以来，农村民居的抗震设防都是我国房屋抗震的薄弱环节。近年来，在汶川地震、青海玉树地震、云南鲁甸地震中，农村房屋的震害尤为严重，造成了巨大的人员伤亡和财产损失[1-3]，农村民居的破坏部分是由地震所引发的山体崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害造成的，但绝大多数农村房屋是地震动直接造成的。目前，我国农居大多未经正规的抗震设计，因此在小震作用下都有可能发生严重破坏，甚至是毁坏，出现“小震成灾”、“中震大灾”的现象，这种现象引起了政府和学者的广泛关注，因此开展相关领域研究具有重要的现实意义。

调查区域位于河北省某市东南部，地质构造复杂，夏垫活动断裂穿切境内，1679年三河—平谷 8级大地震，1976年唐山7.8级地震也曾严重波及该市。本文对所选区域内49个行政村进行了抽样调查，得到了的1 852栋房屋调查结果(图1～2，表1)。通过抽样调查取得了民居地理位置、建设年代、建筑高度、结构形式、构造措施等方面的资料，并根据房屋外观及内部质量、建筑材料、场地选址和地基基础、结构布置形式和整体性这几个评判标准对房屋的抗震性能做出了初步评价；通过对现场调查数据进行整理分析，获得现阶段调查区域内农村民居的抗震性能现状。

图1　农村房屋调查点分布示意图

图2　不同建设年代房屋所占比例

结构形式调查数/户所占比例/%土木结构70638.1砖木结构102655.4砖墙-现浇板673.6砖墙-预制板191.1砖墙-彩钢板281.5钢结构60.3

1　村镇民居的主要结构形式

1.1土木结构

此类房屋建于20世纪七八十年代，有极少数房屋经历了唐山大地震的考验而存留下来，绝大多数为地震后所建，居住者多为老年人(图3)。这种结构形式的房屋以生土墙体承重，土墙是以土坯或土块砌筑而成，砌筑方式简单，以砖包土坯墙、半砖半土墙或半石半土墙体为特征，将木檩条搁在土墙上，屋盖为木屋盖。近些年，随着人们生活水平的提高，部分居民对房屋的室内外进行了装修，房屋面貌焕然一新。

图3　土木结构房屋(砖包土坯)

1.2砖木结构

这类房屋多建于20世纪八九十年代，至今仍被沿用。这种结构形式的房屋大多数为单层，基础大多以条形石砌筑而成[4]，通过砌筑砖墙或砖柱承重，砖块是用石灰砂浆或水泥砂浆粘结，屋盖及梁仍采用传统木质结构(图4)。此类结构房屋造价低、施工方便，广泛应用于农村房屋建筑当中。

图4　木屋盖

1.3砖墙-现浇板、砖墙-预制板、砖墙-彩钢板结构

这几类结构形式的房屋起源于20世纪90年代，是目前农村新建房屋的主要结构形式之一。其主要特征是采用现浇混凝土板、预制板或者彩钢板作为屋盖，砖墙或砖柱(少数采用混凝土柱)作为竖向承重构件。

1.4钢结构

近年来，由于钢材的市场价格持续走低，钢结构形式的房屋越来越多地走进人们的视野当中。该类房屋的主体结构由型钢和钢板制成的钢梁、钢柱等构件组成(图5)，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接；砖墙只起到填充的作用，并不作为承重构件。与上述几类结构形式的房屋相比，此类房屋的造价仍然较高，并不能作为主要的农村房屋结构形式，而是常用于城镇临街商铺的建设中。

图5　钢结构房屋内部(在建)

2　村镇民居存在的抗震设防问题

现行建筑抗震设计规范从抗震概念设计的角度来保证建筑结构足够的抗震可靠性，主要考虑了以下因素：场地条件、建筑物的平立面布置及其外形尺寸、抗震结构体系的选取、抗侧力构件的布置以及结构质量的分布、非结构构件与主体结构的关系、材料与施工质量等[5]。调查区域房屋大多数为单层房屋，其抗震性能主要取决于承重材料的性能、主体结构的整体性、房屋结构的布置形式和施工质量以及房屋选址与地基基础的处理。下面从几个方面分析调查区域内农村房屋的抗震性能现状。

2.1选址、地基与基础

调查中发现，由于农民建房时对场地选择、地基处理不够重视，缺乏科学的专业指导；同时，受到经济条件、地理环境等方面的限制，不少农村民居处于抗震不利地段，甚至危险地段。

另外，我们还发现农民对地基的处理方式不当，常采用半挖半填的方式来平整场地，软弱地基及不均匀土层在房屋的地基条件中常常出现，地基不均匀沉降发生率较高；房屋基础多采用毛石基础或砖基础，且埋深较浅，少数砖基础中设置了基础圈梁，但采用毛石基础时绝大多数不设置基础圈梁[6]。由于地基基础未经科学处理，导致墙体不同程度开裂(图6)或整体倾斜(图7)，地震时极易造成地基基础失效导致整栋房屋倒塌。

图6　门洞处墙体开裂

图7　房屋整体倾斜

2.2房屋建筑材料和施工质量

建筑材料和施工质量是房屋抗震性能的基础性因素，其主要取决于投资水平和质量控制手段[7]。目前，村镇民居的建造还未严格受到规范、标准的限制，大多数是由本村村民在有施工经验的工匠师傅的带领下完成，选用建筑材料的性能较差，施工质量无法得到保证。

首先，砌体中块材本身的强度和块材之间的粘结强度直接影响砌体的抗震能力[6]。调查发现，建造年代较早的房屋多采用泥结红砖，甚至干砌(图8)；新建房屋虽采用砂浆砌筑，但其配合比并不能得到科学的控制，有的甚至使用失效砂浆，造成砖砌块间灰缝的切向粘结强度降低，墙体抗剪、抗弯承载力不足，严重影响到房屋的抗震性能。

图8　泥结红砖

另外，承重墙体的砌筑方式也存在诸多问题。为了追求美观，工匠们往往不按常规工序进行砌筑；墙体采用生土这种低级脆弱材料，老旧歪斜严重，同一片承重墙体甚至使用了不同的建筑材料，出现多层次建筑材料墙体，如砖包土坯墙体、下部砖、石砌，上部为土坯墙体以及下部石砌，上部砖砌墙体(图9～10)。这种形式的房屋在地震时往往会因局部失稳而造成房屋倒塌。

图9　砖包土坯

图10　多层次建筑材料墙体

2.3房屋结构的布置形式和整体性

目前，农村民居中只有极少数房屋是按照抗震设防要求来建造，绝大多数由户主按照当地传统习惯以及个人爱好来修建，在房屋布置形式和整体性方面存在以下几个问题。

2.3.1房屋抗侧刚度分布不均

调查发现，多数房屋(尤其是新建房屋)的墙体抗侧刚度呈“南弱北强”的态势[7]。一方面为了追求更好的采光效果，人们往往在南面墙体设置尺寸较大的门洞和窗洞，削弱了墙体的抗侧刚度；而北面墙体开洞尺寸较小，对墙体刚度的削弱较轻(图11)；为使用方便，村民在房屋北侧分隔出厨房、储藏室等小房间(图12)，进一步增加了北侧墙体的抗侧刚度[8]。

图11　房屋南侧墙体刚度弱,抗侧力构件单一

图12　储物间位置示意图

另一方面，部分房屋的南侧仅仅设置混凝土柱或木柱来承受房屋的竖向荷载，并未设置砖墙承重，也会造成房屋南侧抗侧力构件单一，影响房屋的抗震性能。

2.3.2新旧房屋高度差过大，立面不规则

调查发现，新建单层房屋的高度过大，绝大多数在5 m左右，很大程度上降低了房屋的抗震性能；同时，此类房屋与旧房的高度差较大(图13)，且由于农村宅基地紧张，房屋紧贴，没有间隙，倘若新建房屋的山墙在地震反复作用下外闪塌落，会对相邻旧房造成严重破坏。

图13　临近房屋高度相差较大

此外，临街商铺楼房多为钢结构房屋，底层为满足商业功能要求，通常比较开阔，隔墙很少[9]；上层房屋用来居住，隔墙较多。这样容易造成房屋结构“头重脚轻”，底层成为薄弱层，在地震作用下率先发生破坏，从而造成房屋整体倒塌。

2.3.3房屋结构的整体性较差

调查发现，绝大多数民居在建造时未设置圈梁、构造柱，少数房屋虽设置了圈梁、构造柱，但仍存在圈梁不闭合、部分缺失，关键部位未设置构造柱等抗震不利因素。

另外，房屋纵、横墙体之间采用没有必要的构造措施进行连接，屋盖结构整体性能差[2]；木梁、檩条直接搁在山墙或混凝土柱上(图14)，未进行可靠连接；有些新建房屋仍采用预制楼板。这些问题都会使房屋整体性变差，在经受地震时易松散、垮塌。

图14　木梁、屋架与竖向构件无可靠连接

2.4存在的其它抗震不利因素

除上述问题外，经调查还发现部分民居的门窗洞口过大，造成承重窗间墙宽度过小；有的门洞未使用预制或现浇过梁，而是用木门框代替过梁，造成过梁承载力不足(图15)；还有多数老旧房屋维修不及时，出现屋盖渗漏，支承大梁、屋架的墙体开裂，屋盖构件有明显变形、腐朽、蚁蚀和严重开裂的现象。另外，有些民居随便加层，造成砖墙超载、地基超量沉陷[10]，这些也都严重影响到房屋的建筑质量和抗震性能。

图15　门洞过梁承载力不足

3　提高农村建筑抗震性能的措施和建议

根据对调查区域内村镇房屋抗震性能现状的调查与分析，现从以下几个方面给出提高农村民居抗震性能的措施和建议。

3.1严格按照现行规范要求进行农居建造

制定农村民居建设的系列技术标准，完善村镇建设抗震防灾的技术法规体系，是改善我国村镇民居建筑抗震能力的有效措施[6]。技术标准应当因地制宜，针对调查区域农居存在的主要抗震设防问题，给出以下几点建议：

3.1.1慎重选择建筑场地

避开地裂缝、活动的地质断层及软弱松散地基；如确需在软弱地基上建房，应采取相应的措施对基础进行处理[2]。

3.1.2房屋结构平、立面布置要规则、整齐

墙体高度不宜过高、横墙间距不宜过大，不应在纵墙上开过多门窗洞口，保证墙体的抗侧刚度和变形能力。

3.1.3合理设置必要的构造措施，提高房屋结构的整体性

在房屋四角、纵横墙交接处、门窗洞口周围设置构造柱和拉结筋，同时在基础顶部和屋盖处设置圈梁等[7](图16)。

图16　设置圈梁、构造柱齐全的房屋

3.2广泛开展地震安全教育，推动抗震设计在村镇的普及

3.2.1要持续、有效发挥电视、网络媒体对抗震减灾工作，尤其对房屋抗震设计问题的积极引导作用

近年来，在国内外发生重大地震时，新闻、网络媒体往往在第一时间对抗震救灾情况做跟踪报道，对地震逃生等问题进行极为详尽的讨论。然而，也有极少数媒体机构会针对房屋抗震问题进行深入调查与剖析，民众对房屋震害只有感性认识，很难上升到理性认识、分析阶段。另一方面，地震过后的很长一段时间，由于媒体对抗震减灾方面的报道越来越少，房屋抗震设防的意识在民众心中也会变得越来越淡。因此，运用电视、网络媒介，持续、有效地进行

房屋抗震设防教育宣传，对提高城镇房屋抗震性能有着非常重要的作用。

3.2.2要强化村民的房屋安全意识

加强对农村建筑工匠们和广大村民的房屋建筑培训。对农民新建房屋进行技术指导的同时，注意检查和维护老旧房屋，及时对存在问题的构件进行维修或更换，保证房屋的建筑质量和抗震性能。

另外，要及时指出传统房屋结构设计中存在的抗震设防问题，逐渐改善人们的筑房习惯。如提倡人们降低新建单层房屋的建筑高度，避免因追求“高大上”而建造抗震性能薄弱的房屋。

3.2.3政府要鼓励村民建造有良好抗震能力的住房

当民众按照抗震设计要求建造房屋时，政府机构给予经济上的补贴，从而推动抗震设计在村镇的普及[2]。另外，针对现阶段农村存在的违法违规现象，如随意加层、偷工减料等问题，相关机构要进行严格控制，采取必要强制性措施，保障房屋抗震设防工作的全面落实。

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Earthquake Resistance Capability of Buildings in Rural Area of Hebei Province

WANG Bo, GUO Xun, XUAN Yue

(Institute of Disaster Prevention, Sanhe 065201, China)

Based on 1852 surveys of typical rural housing structures in 49 Administrative Villages in China's Hebei province, this paper introduces the main structure of our typical rural houses, evaluates the actual earthquake resistance capability and the existing problems from the following several aspects: construction time，appearance, internal quality and building materials etc. In the end, countermeasures and suggestions are proposed on how to improve seismic performance on the basis of two perspectives: improving the design and construction of housing in rural areas and enhancing public awareness of earthquake prevention and disaster alleviation. The results of the study may provide basic research information and reference for our country rural residential construction and reinforcement.

village houses；seismic behavior；aseismic measures

2016-04-03

国家自然科学基金项目(51478177)；中国地震局地震科技星火计划项目(XH15067Y)；中央高校基本科研业务费研究生科技创新基金项目(ZY20150323)

王波(1989—)，男，山西寿阳人，硕士研究生，主要从事结构抗震方面研究．E-mail：wangbo1989@aliyun.com

P315.92

A

1003-1375(2016)03-0001-06

10.3969/j.issn.1003-1375.2016.03.001

王波，郭迅，宣越．河北农村典型房屋抗震能力调查[J]．华北地震科学，2016，34(3):1-6.