宁夏南部山区典型村镇房屋损伤现状及成因分析★

吴主龙 王维康 马逸成

(宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏 银川 750021)

1 概述

宁夏南部山区位于宁夏南部，地处黄土高原西北端，属于黄河中游黄土丘陵沟壑区。辖区内包括固原市五县一区和同心、盐池部分地区，为回族聚居地区，总土地面积1.68万km2，占全区总面积的32.4%。宁南山区地形地势复杂，绝大多数地区干旱少雨温差大，光能利用率低。该区干旱缺水，水土流失严重，属于典型的半干旱退化山区。砌体结构因其取材方便、造价低廉而在宁夏南部山区被广泛应用。然而，砌体建筑在长期使用过程中，通常会产生不同形式和程度的病害与损伤，其中裂缝是诸多病害中最为常见的一种。

由于墙体既是砌体结构的围护构件又是承重构件，其裂缝的产生可能造成不满足正常使用极限状态甚至是承载力极限状态，从而危及结构安全，因此，有关砌体结构裂缝的成因和防控方法研究是国内外广大学者多年以来关注的重要课题。自20世纪90年代以来，借助理论分析、实验研究和数值模拟等手段，研究人员针对砌体结构中脆性材料的开裂机理开展了大量深入细致的研究[1-5]。

尽管广大学者针对砌体结构开展了大量研究，也提出了很多行之有效的加固改进措施，但地域性和针对性普遍不强。宁夏南部山区砌体房屋受当地自然环境、经济水平等多种因素影响，建造技术和形式具有一定的特殊性，现有研究成果难以完全适用。对宁夏南部山区砌体结构房屋损伤现象开展系统性研究具有重要现实意义。

2 村镇房屋现状调查

宁夏南部山区村镇建筑多以砌体结构为主，而砌体结构在服役过程中，不可避免会受到自然环境、外部荷载和其他因素的作用而产生损伤。墙体的损伤破坏，通常都会对房屋居住者在心理和感官上产生负面影响而无法完全满足正常使用极限条件。对于以砌体结构为主的村镇建筑，墙体外观上的裂缝还可能是承载不足或结构损伤的外在表现，然而房屋损伤和裂缝的产生原因十分复杂。要想确定房屋损伤破坏的真正原因，就必须开展实地调研，针对房屋结构和构造形式、工作环境等多方面内在和外在因素综合分析。探索并确定造成结构损伤的主要原因，建立降低结构损伤程度的有效对策，提高宁夏南部山区村镇房屋抵御自然灾害能力，对于改善经济欠发达地区群众生活和居住条件具有重要现实意义，更是宁夏精准扶贫计划顺利实施的重要保障。

2.1 砖砌体结构

当地砌体建筑建造年代大多较近，从外观来看，这类建筑普遍外观较为整洁，内部空间宽敞。从结构承载力来看，纵横向承重墙体布置相对合理，从而保证承重结构双向水平刚度均匀，消除了水平承载力骤减的突出薄弱环节。然而，目前我国村镇房屋建造尚无统一设计和施工标准，基本上是工匠们根据施工经验及当地建造风格和传统来建造的，这就导致砖砌体房屋中不可避免的存在一定缺陷，如图1所示。图1所示为砖砌体建筑门窗洞口斜裂缝，通常情况下引起砌体结构的因素有很多种，例如温度收缩、地基沉降、干缩变形、地震破坏等。调查发现，近些年当地为发生烈度较高地震，且该砌体建筑其他部位未出现明显破坏，排除地震破坏的可能性；干缩变形和温度收缩引起的裂缝多为竖向裂缝，且大多出现于长度较大的纵墙中；图中所示的斜裂缝多由剪切荷载引起，而剪切荷载的产生又源自结构或构件的相对位移，由此可以初步确定裂缝由地基不均匀沉降所致。进一步调查发现，湿陷性黄土广泛分布于宁夏境内，尤其是宁夏南部山区的固原市，湿陷性黄土地基的湿陷特性给建筑物带来多种不同程度的危害，如沉降、裂缝、倾斜，甚至影响其安全使用。由此综合分析可知，可以确定该砖砌体建筑门窗洞口斜裂缝主要由地基不均匀沉降所致。

2.2 生土结构

生土建筑是一种典型的传统建筑，由于其取材容易，施工方便，保温隔热性能良好，建造成本低等诸多优点，而在我国广大农村地区被广泛应用。近年来在经历和目睹多次地震震害后，人们对生土建筑的劣势逐渐被人们所认识：由于生土材料本身粘结性能较差，地震往复荷载作用时承重墙体极易发生破坏，甚至倒塌；

为了保证一定的竖向承载力，墙体通常被制作的较厚，导致结构自重增大；另外，为了防止受压的生土墙体不发生平面外失稳，墙体普遍设置较为低矮，这就造成房间门窗洞口较小，采光和通风效果不佳等问题。

除了上述生土房屋通病外，在现场调查过程中还发现一些较为特殊的损伤现象，生土房屋裂缝如图2所示。从图2中可以看出，单坡屋顶生土房屋和双坡屋顶生土房屋的山墙部位均存在不同宽度的竖向贯通裂缝，而该裂缝顶部对应于房屋主梁。结合生土房屋构造可知，房屋主梁需要承受上部檩条和椽子传递的屋面竖向荷载，并将其传递至下部承重墙体。在此荷载传递过程中，由于受力不均匀或劈裂荷载作用，墙体极易发生破坏。对于这一问题，可以在主梁底部设置面积较大的垫块以保证荷载均匀传递，或者在墙体内部设置有效的水平拉结措施从而提高墙体的整体性。

注：指导教师：包超。