村镇石结构房屋震害特征及现有加固方法研究

石家鑫 李鹏程

(1.中国中元国际工程有限公司，北京 100048； 2.北京建筑大学，北京 100044)



村镇石结构房屋震害特征及现有加固方法研究

石家鑫1李鹏程2

(1.中国中元国际工程有限公司，北京 100048； 2.北京建筑大学，北京 100044)

通过对国内部分村镇地区的实地调研及相关资料整理，总结了我国村镇石结构房屋存在的安全隐患以及震害特征，按照加固要求的不同对石结构房屋进行了分类，最后归纳和提出了针对房屋不同存在问题的相应加固办法。

村镇建筑，石结构，抗震隐患，圈梁

1 石结构房屋现状概述

我国现有石结构主要分布于东北、东部、东南沿海地区以及云贵高原、青藏高原和其他山地地区(见图1，图2)。主要分布省市有北京、山东、江苏、浙江、福建、贵州、广西、四川、山西、陕西、河北唐山等地区[1]。

由于国内石结构房屋多为村镇建筑，建造工艺往往依靠以往的旧方法和经验，不可避免的会使这些石结构房屋存在部分设计方面的问题以及抗震隐患，再经过长期使用，这些问题变得愈发凸显。本着经济性的原则，对于这些房屋应进行有选择性的加固。

2 初步分类

2.1 历史遗迹保护类

不少现存的石结构房屋作为历史遗迹，已经作为地区的旅游资源(例如北京的爨底下村和灵水村)进行了开发和保护。但是，综合各方因素考虑，还是要时刻关注其抗震隐患。这一类石结构房屋的维修和加固就要遵循《中华人民共和国文物保护法》中的相关规定，在考虑到在保持建筑原有风貌的情况下，通过维修来保证其承载能力，通过加固来提高其抗震性能。

2.2 仍具使用价值类

部分近代或现代建造的石结构房屋现在仍有人居住，这一类房屋现在大多作为民宅或者是公共设施等。对于这一类房屋的抗震加固，就要求加固方式要做到周期短、速度快操作方便，从而将施工对于人们正常使用的影响降到最低。

2.3 不具使用价值类

除去以上提到的两类石结构房屋类型以外，还有一类房屋，这类房屋常年无人居住或者是其主体结构已经几乎破坏，由于其已经不具备使用价值，对于这类房屋，建议维持其原貌或者直接进行拆除重建。

3 安全隐患以及震害特征

3.1 安全隐患

石结构房屋的安全隐患多种多样，存在于多个方面：地基基础的处理和设计方面的欠缺往往会导致地基不均匀沉降以及基础破坏；墙体砌筑方式的不规范会影响承重结构的传力，同时降低了结构的整体性；采用天然石材作为承重构件，缺乏延性保护，梁柱破坏突然无预兆；纵横墙间的连接，无法像正常砌块一样做到接槎可靠，无法有效的相互拉结。

这些安全隐患通常会在房屋经过一定时间的自然使用后，逐渐暴露出来。轻者影响到房屋的正常使用，重者在使用过程中无预兆的坍塌，造成人员伤亡和财产损失。

3.2 震害特征

我国是世界上地震灾害最严重的国家之一，5.0级以上的成灾地震大多数发生在农村和乡镇地区，加之农村和乡镇地区房屋常常存在抗震隐患，导致地震来临时这些地区的石结构房屋会遭受严重的破坏，造成极严重的人员伤亡和财产损失[2]。

经过多方调研，笔者总结出了国内部分地区石结构房屋的一些震害特征。

墙体平面内的剪切破坏：此类震害通常发生在整体性较好的料石砌筑墙体。该类墙体在地震作用下，平面外整体性较好，不易倒塌，平面内以剪切变形为主，破坏通常是由于砌筑砂浆强度低或灰缝不够饱满。

纵横墙连接破坏导致平面外倒塌：此类震害通常发生在整体性较差的毛石砌筑墙体。该类墙体纵横墙通常无法保证有效的连接，加之砌块间较为松散(见图3)，墙体在地震下往往先出现平面外倒塌现象(见图4)。

承重构件破坏：此类震害通常发生在以天然石材作为梁柱的石结构房屋中。由于石材本身的特性决定了石材具有很强的抗压能力，但是抗弯抗剪能力却相对较差，以此类材料作为主要承重构件，房屋在自重作用下通常不会存在问题，但在地震作用下，一旦荷载组合超过了允许值，极容易发生毫无征兆的脆性破坏。

楼盖破坏与整体倒塌：此类震害通常不会由于单纯的承载力不足而发生，一般是承重构件的破坏导致楼盖破坏与房屋的整体倒塌。同时也不排除由于支撑长度过小而导致的屋盖在震下塌落现象。

4 现有加固办法

石结构房屋也属于砌体的一种，大部分针对砌体房屋的加固方式是可以直接套用或经过一定的改变使用在石结构房屋的加固上的。

4.1 整体加固方法

对于原结构没有圈梁的可在每层加设圈梁，若结构设置了圈梁则可隔层增设。通过设置水平圈梁，能够有效地增强房屋的整体性能。对于6度、7度地区，当原有房屋未设置圈梁时，还可采用配筋砂浆带。

可以参考《建筑抗震设计规范》中砌体房屋构造柱设置要求来确定石结构房屋加固中扶壁柱的数量和位置。构造柱的形式可以根据需要设置的位置不同分为三种：单边形、邻边形和对边形。

4.2 石梁加固方法

对于表面没有明显裂纹石梁可以采用开槽嵌入加固法(见图5)，通过在梁底的受拉区开槽嵌入钢筋或碳纤维筋的方式，提高梁的抗弯承载力和延性[3]。

而对于受拉区开槽加固来说，采用碳纤维布加固料石梁则属于无损加固，对于原有石梁造成的损伤较小。

4.3 柱子加固方法

针对南方是结构房屋的独立料石柱以及一些料石砌筑柱，可以采用无粘结外包型钢加固的方法进行加固，以提高柱子的承载力以及抗震性能。对于一些对截面大小要求较为宽松的柱子，也可以采用钢筋混凝土外包围套的加固方法。

4.4 楼板加固方法

对于石楼板，可以采用钢筋网改性砂浆的加固法[4]，通过在石楼板上开孔植入U型卡件固定钢筋网之后再使用改性砂浆抹面。除了钢筋网改性砂浆的加固法以外，碳纤维布加固法也是一

种较为传统的方法，也可以用在石楼板的加固上。

4.5 墙体加固方法

针对南方常见的料石砌筑墙体，可以采用嵌缝加固法，通过在砌缝中嵌入改性砂浆或钢筋—聚合物砂浆的办法来提高料石墙体平面内抗剪能力(见图6)。

针对北方常见的毛石砌筑墙体，则可以采用钢筋网水泥砂浆面层加固法。该方法通过使用砌块置换法，将原有的毛石砌块挖除，采用微膨胀混凝土填充缺口并预埋拉结筋，而后绑扎钢筋网并采用水泥砂浆抹面(见图7)。

5 结语

虽然村镇石结构房屋在设计和抗震方面存在着不少安全隐患，但相信随着人类建造技术的不断提高，石结构房屋的建造工艺将会进一步完善。而对于既有的村镇石结构房屋的抗震加固，我们还需要在现有的基础上，总结前人的智慧，进行更加深入的思考和研究，解决现有的问题，提出新的问题，在研究的道路上取得更新的进展。

[1] 石家鑫,李鹏程,彭有开.村镇既有石结构房屋现状调查[J].山西建筑,2015,41(11):29-30.

[2] 中国建筑科学研究院.1976年唐山大地震房屋建筑震害图片集[Z].北京:中国学术出版社,1986.

[3] 刘 阳,郭子雄,刘宝成,等.嵌埋CFRP筋组合石梁受弯性能试验研究[J].建筑结构学报,2011,32(3):75-81.

[4] 郭子雄.钢筋网改性砂浆加固石楼板受弯性能试验研究[J].建筑结构学报,2011,32(3):69-74.

[5] 郭子雄.嵌缝加固条石砌筑石墙抗震性能试验研究[J].土木工程学报,2010(43):136-140.

Research on seismic damage characteristic and retrofit method of stone masonry structure

Shi Jiaxin1Li Pengcheng2

(1.ChinaIPPRInternationalEngineeringCo.，Ltd，Beijing100048,China； 2.BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China)

On base of investigating and data collection of rural stone masonry structures, this paper summarizes the potential safety problems and the seismic damage characteristic in China. And classified the stone masonry structures according to the different requirements of the retrofit. And in view of the different potential safety problems, proposes the corresponding retrofit methods.

rural building, stone masonry structure, seismic risk, ringbeam

1009-6825(2017)14-0043-02

2017-03-01

石家鑫(1990- )，男，硕士，助理工程师; 李鹏程(1990- )，男，在读硕士

TU363

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