土坯建筑地震作用下破坏形式

苏志凡

摘 要：精准扶贫、攻坚扶贫的口号响彻全国各地，其工作重心大多在广阔的 贫困农村，而农村危房改造和重建可谓是其工作的核心。通过对我国西部农村地区进行的大量调查和研究发现，生土结构房屋存量巨大，不仅危房率较高，而且几乎没有什么抗震安全构造措施。本文结合工程实践经历，总结出一些土坯建筑地震作用下破坏形式。

关键词：生土建筑；修缮加固；夯土建筑

0引言

土是生土建筑的主体材料，材料成本微乎其微，再加上多是农户自建，这就大大降低了其建造成本，而且生土还是一种可再生资源，当房屋拆除后，土还可以返回农田作为肥料重复利用，不会对环境造成任何负担。云南生土民居、新疆回族民居、福建土楼、和西北汉族民居中都有许多生土建筑。由于生土材料强度低、结构松散、房屋抗震性能较钢筋混凝土结构相差很多，加上生土墙体施工工艺和抗震构造措施不完善，也没有具体的规范作为指导，造成了生土建筑缺少必要的抗震构造措施。

农村地区自然环境比较恶劣，经济基础相对薄弱，农民自建房屋存在许多不合理之处，因此在历次地震中损失较为惨重。当下，在国家精准扶贫、防灾减灾的政策要求下，需要对这些民居的房屋进行修缮加固。但是现有的加固技术主要针对城镇建筑，大多数并不适用于生土结构房屋，对于生土结构房屋的加固措施研究少于砌体结构。因此，以“科学评估、精准加固、简单有效、经济合理、保护风貌”为原则，对农村地区既有生土结构民居的加固研究具有非常重要的现实意义。

1生土建筑特点

生土建筑是人类进入文明时代的主要标志之一，是中华民族的宝贵财富。土坯的出现使生土建筑发展到了一个更高的水平。虽然土坯建筑拥有众多优点，如施工方便、成本低廉、冬暖夏凉等，但是传统土坯的问题也日益突。传统土坯的抗弯、抗剪、抗折强度都比较低，导致土坯建筑抵抗地震灾害的能力很弱。随着时代的不断进步和社会经济的快速发展，如今广大农村地区新建房屋时已经很少再使用土坯材料，使得这一古老建筑的数量正在不断地减少。然而，随着环境污染、能源危机、生态危机等一系列问题的频繁发生，使得生态文明建设的重要性、紧迫性更加凸显出来。

生土建筑有许多优点，在人们普遍关注生态危机、能源危机、环境污染的今天，特别是中国西北地区，由于历史上的种种原因致使该地区经济落后，森林资源缺乏，生态环境脆弱，水土流失严重，大部分地区被缺水所困扰。生土建筑也有许多缺点，耐水性较差。

2 生土建筑加固与修复技术

2.1土坯建筑地震灾害损失

我国东邻环太平洋地震带，南接欧亚地震带，其主要地震带有两条：一条为南北地震带，北起贺兰山，南经六盘山，西至云南省东北，其纵贯了我国南北地区；另一条为东西地震带，主要的东西构造带有两条，北面的一条途径陕、晋、冀并开始向东延伸，最终延伸到辽宁北部的千山地区，南面的自帕米尔开始，途径昆仑山、秦岭山脉，直至大别山[7]。因此我国是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一.

2.2土坯建筑破坏形式

土坯建筑拥有诸多优点，如就地取材、施工技术方便、热稳定性好、节约成本、生态环保等，致使我国许多地区仍然存着大量的土坯建筑。但是随着时间的发展土坯建筑不足之处日益突出。本节结合实地调研和对前人文献的总结，对正常使用下的土坯建筑破坏情况做如下介绍

（1）地基的不均匀沉降导致墙体开裂

农村现有的土坯建筑大部分没有进过合理的设计，场地一般选择在原有宅基地处或者完全按照自主经验选择，这样有可能将房屋建造在不良地基上。农村土坯建筑房屋几乎没有像现有城市住宅一样做散水来保护地基。由于生土遇水浸泡容易液化，致使其承载力有很大程度的降低，最终导致地基的沉降量或者变形不一致，进而引起墙体开裂。

（2）温差引起土坯墙体开裂

因为屋顶受到阳光照射的时间要比墙体长的多，其屋顶的温度比墙体高的多。又由于墙体和屋顶建造材料的热膨胀系数不同，致使屋顶的热胀冷缩变形幅度要比墙体大，从而会在墙体内产生较大的拉应力和剪切应力。当应力在墙体内不断增大，一旦超过墙体本身的极限强度时就会产生不同形式的裂缝。这种由温差引起的裂缝在墙体上的分布规律为：墙体的端部大于中间，顶部大于下部。特别在西北干旱半干旱地区温差较大，夏季升温快气温高，冬季降温快气温低，这种现象更为明显。

（3）砌块和灰浆收缩引起墙体开裂

一方面，制作土坯的材料为粘性土，水分不易蒸发，在砌筑墙体时处于未完全干燥状态。另一方面，传统土坯墙体直接利用伴有麦草的黏土泥浆进行砌筑，而土坯砖本身拥有较强的吸水性。因此随着时间的发展土坯砖和泥浆会随着水份的慢慢流失而产生干缩变形。当墙体发生收缩变形时，就会受到来自相邻约束构件的约束，从而在墙体内部产生约束拉应力。随着外部条件的不断变化，致使墙体内的拉应力不断累计加大，一旦超过墙体的极限强度时就会产生相应形式的裂缝。

（4）屋盖荷载引起墙体裂缝

土坯墙承重房屋的屋架和檩条直接放置在土坯墙上，其上部屋盖的重量全部由土坯墙承担；而对于传统土坯建筑材料即土坯砖和粘结泥浆其强度普遍较低，抗压强度一般为0.3～0.8MPa。因此在屋盖与土坯砌体直接接触部位往往造成局部压应力过大，而相应墙体的承载力又过小，最终导致墙体被劈裂。目前农村地区关于农房建设方面尚未颁布相应的规范制度，致使很多房屋达不到规范要求，如土坯墙的纵横墙接触部位或者转角处既不留槎，也不设置拉结措施。进而在上部屋盖荷载长期作用下形成里外贯通裂缝。

（5）其他因素引起土坯墙体的破坏

传统土坯是通过相应的模具经过人工夯制而成，其密实度较低，而对于用于砌筑泥浆的粘结性更是达不到规范要求，因此其耐久性较差。随着时间的发展容易受到风蚀、雨水浸湿、硝碱侵蚀等破坏。导致砌筑泥浆剥落，灰缝松散形成孔洞；墙基易出现返潮、起泡、空鼓、开裂、剥落等状况。最终使墙体承载力下降，甚至倒塌。另外施工工艺引起的原始缺陷也是墙体开裂的一个重要原因，比如很多夯土墙有施工缝，随着时间的发展墙体在此处容易开裂，而土坯墙同样也存在类似的情况。

结束语：贫困地区由于受到自然、地理环境、经济状况和历史文化等因素的制约，经济发展相对落后，贫困人口所占比例较大，农村建设艰难。在对生土建筑结构形式划分的基础上，对其安全性能进行分析，分析房屋结构上存在的安全隐患、普遍性的结构不合理等问题。

参考文献

[1]梁增飞，西北砖土混合承重传统民居安全性能提升技术研究与示范[D].西安建筑科技大学，2017.

[2]周铁钢，彭道强，穆钧，现代夯土墙体施工技术研究与实践[J].施工技术，2012，41（15）：39-42.

[3]杜帅鹏，甘肃省生土民居加固试验研究与实践[D].西安建筑科技大学，2017.

[4]王沛钦，郑山锁，柴俊等.走向生土建筑结构[J].工业建筑，2008，（03）：101-105.

[5]卜永红，村镇生土结构房屋抗震性能研究[D].长安大学，2013.

[6]王毅红，仲继清，石以霞，权登州.国外生土结构研究综述[J].土木工程学报，2015，（06）：81-88.

[7]周鐵钢，农村C级危房加固技术与方法[J]新疆建设网

[8]陆磊磊.传统夯土民居建造技术调查研究[D].西安建筑科技大学，2015.

[9]李晓扬.中国早期土坯建筑发展概述[J].草原文物，2016，01：78-86.

（作者单位：西安建筑科技大学）