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江西省村镇危险房屋鉴定技术特点

2020-09-25陈宝魁李晓东熊进刚黄锦昌

防灾减灾学报 2020年3期
关键词:砌筑村镇屋面

陈宝魁 ,李晓东 ,雷 斌 ,熊进刚 ,黄锦昌

(1.南昌大学建筑工程学院, 江西 南昌 330031;2.江西省近零能耗建筑工程实验室,江西 南昌 330031;3.杭州伟业建设集团有限公司,浙江 杭州 311201)

0 引言

国内村镇房屋基本以自建为主,缺乏合理的设计与施工保证,抗震安全性差。周铁钢等[1]调研发现全国81%的生土房屋无抗震构造措施,仅19%的农房有部分抗震构造措施,抗震构造措施齐全的几乎为零。陈宝魁等[2]总结了江西省传统生土房屋抗震性能不足,硬山搁檩的屋面构造与不合理的洞口布置进一步导致结构整体性降低,房屋存在较大抗震危险。周强等[3]通过数值分析,同样发现江西村镇两层砖混结构房屋在小震作用下门窗洞口处产生裂缝,中震作用下窗间墙等薄弱部位震害进一步加深。杨钦杰等[4]调研发现村镇砖木结构房屋屋架与承重墙体缺乏有效连接,纵横墙存在连接弱,砂浆强度低,单层墙体过高等问题。白国良等[5]通过数值模拟发现村镇砖木结构房屋抗震性能明显不足,墙体应力集中部位主要在门窗洞口四角,圈梁构造柱处、纵横墙交接处和檩条等部位。

震害发现,由于缺少抗震构造,村镇房屋存在小震成灾的危险。如2005年在九江、瑞昌发生5.7级地震,造成12人死亡,1.8万间房屋倒塌,15万间房屋毁坏,损失非常严重[6]。2016年青海海北州门源县发生6.4级地震共损毁23万间房屋,直接损失达12亿元,其中大部分都是来自于村镇房屋的破坏带来的损失[7]。因此,村镇房屋抗震安全性能的评价与抗震加固等工作意义重大。

目前,国内危险房屋鉴定研究较多关注于震后危房鉴定,为震后人员安置、房屋加固与拆迁等工作服务。董军等[8]对绵竹市震损房屋通过详细检查房屋的受损情况,对住宅依次进行危房鉴定、抗震鉴定和可靠度鉴定等工作。张德华等[9]为汶川震后灾区多层底框砌体结构进行建筑受损评价、抗震评价、可靠性评价等并给出加固建议。但如神医扁鹊所云“上医治未病;中医治欲病;下医治已病”,针对可能造成重人员伤亡和财产损失的村镇房屋,开展全面的危险房屋安全鉴定工作及相关研究十分重要。

然而,房屋安全鉴定工作主要集中于城市建筑[10-12]。但村镇房屋的结构形式与特点与城市建筑差别极大,现有城市建筑的鉴定技术与相关规范并不适用于村镇房屋。目前,各地村镇房屋鉴定工作常参考2009年住房和城乡建设部编制的《农村危险性房屋鉴定技术导则(试行)》,但在具体鉴定工作中发现,面对具有地区特色的村镇房屋,导则中鉴定技术存在一些盲点与适用性问题,需要结合本地区实际结构特点等情况参照执行与修改。因此,北京出台了《房屋结构安全标准》,该标准结合大量北京市房屋安全鉴定工作的实际情况而制定的地方标准[13]。四川地区在汶川地震后,编制出《四川省建筑抗震鉴定与加固技术规程》,规程中将一些地区的抗震设防烈度提高和针对不同时期的建筑物按照相应的抗震设防标准及技术要求进行抗震鉴定和加固的原则[14]。

综上,村镇房屋抗震危险性突出,考虑村镇房屋鲜明的地域特点,总结并提出适用于地方的村镇危险房屋鉴定技术亟待补充,并且具有重要的应用价值。

1 江西省既有村镇房屋的抗震性能

江西省内地形复杂,并与多省接壤,结构形式与建筑风格复杂多样,包括生土结构、砖木结构、木结构、砖混结构、混合承重等多种结构。

1.1 生土结构

生土结构易于施工,造价低廉,可就地取材,在上世纪80年代以前被较多建造。江西省内生土结构房屋居住舒适,冬暖夏凉,造型美观具有当地客家风格,并且兼顾建筑耗能低、材料易回收等环保优点,应予以保留或推广。但生土结构存在材料强度低,抗震性能差,墙体易被雨水侵蚀等安全问题。因此,该类结构在危房鉴定过程中应在局部构件评级基础上,根据墙体的开裂与洞口布置、泥浆强度及被侵蚀情况、上部承重体系构造、围护构件(重点考虑防水排水性能)等方面综合评定。江西省村镇生土房屋上部结构一般采用硬山搁檩构造,即木檩直接穿过横墙,檩上密铺椽条,屋面铺设瓦片(扣瓦或琉璃瓦),该构造施工简易但对房屋的水平约束力弱,会降低结构的整体性。由于木檩与墙体之间通常不设置垫片和锚固措施,木檩位置墙体易开裂,地震作用下可能脱离[15]。甚至在地震作用下木檩与墙体搭接处可能发生冲撞、造成梁檩拔出或墙体局部倒塌危险[16]。此外,本地区生土结构房屋洞口布设不合理无过梁,洞口附近墙体易产生裂缝,如图1所示。生土墙体易受到雨水侵蚀,如排水不畅,亦会使生土墙体根部侵蚀削弱[17]。夯土结构房屋普遍存在干缩开裂,裂缝情况受当地工匠水平、生土材料配合比、是否埋设横向约束材料、墙厚等因素有关。

图1 生土结构墙体开裂Fig.1 Cracks on raw-soil structural wall

1.2 砖木结构

目前,江西省村镇有较多砖木结构房屋仍在使用,此类房屋大多建于70—80年代,墙体均存在空斗砌筑情况,且举架较高、开间大。结构一般为2层房屋,中间层楼面由木檩承重,上面铺设木板,主要用以放置杂物与粮食等。该类房屋墙体较多存在砖砌体与土坯砌体混合使用情况,甚至纵向或横向贯通混合砌筑,极大的影响了墙体的稳定性。另外,此类砖木结构房屋屋架常采用硬山搁檩结构,这种构造对房屋的水平向约束能力弱,木构件和空斗墙几乎很少设置连接措施,相互间不能形成协同工作。在地震作用下,墙体与木梁间可能发生碰撞,造成墙体局部或整体塌落[18]。

1.3 砖混结构

至上世纪90年代以后,砖混结构成为村镇房屋的首选结构形式。该类房屋墙体使用普通烧结砖,墙厚一般为240mm,以水泥砂浆砌筑而成。墙体一般采用空斗砌筑,局部重要部位实砌,如门窗洞口,纵横墙交接处等。但空斗砌筑严重降低了结构的强度,墙体易开裂,并影响结构的整体抗震性能[19],如图2所示。省内村镇砖混结构房屋一般无圈梁或(纵横墙交接处)构造柱等抗震构造,房屋整体性差,地震作用下易开裂,甚至墙体倒塌[20]。楼板与屋面板多使用现浇或预制钢筋混凝土楼板,出于通风隔热考虑,部分房屋仍使用硬山搁檩,双坡铺瓦屋面结构。由于村镇房屋基本使用自制混凝土,其强度与骨料级配等难以保证,并且模板质量差,保护层达不到规范要求等因素,钢筋混凝土楼板与楼梯板的强度与安全性无法保证。不但地震中无法提供足够的侧向刚度,日常使用中也常出现屋面渗漏情况,特别是平屋顶房屋极易潮湿发霉。此外,房屋洞口布置随意,窗间墙及窗端墙尺寸常不满足设计要求,甚至小于0.5m,极大的损害了墙体的承重能力,并且门窗洞口常不设钢筋混凝土过梁,洞口附近墙体易开裂[20]。

图2 砖混结构墙体开裂Fig.2 Cracks and on brick-concrete structural wall

1.4 混合承重结构

江西省内存在较多混合承重结构,如砖混与砖木结构混合(图3),房屋混合使用了钢筋混凝土屋面与硬山搁檩屋面构造。承重墙体也较多使用材料混合砌筑如底部使用砖或石砌体,上部使用生土材料等情况,以及砌筑方式混合使用情况,如图4所示。墙体的砌筑方式与砌筑材料的混合应用,特别在纵向或横向通长分割砌筑时,将破坏墙体的整体性,易使承重构件出现薄弱部位,极大的降低了结构的安全性[21]。此类混合砌筑承重墙体在房屋安全鉴定中,可以根据情况降低安全等级。

图3 砖混与砖木混合结构Fig.3 Mixed structure of brick-concrete and brick-wood

图4 不同砌筑方式混合应用Fig.4 Mixed application of different masonry methods

2 江西省村镇房屋危险性鉴定评估方法

结合江西省及周边地区村镇房屋的结构特点、当地气候与地质状况,以及本地区抗震设防要求等因素,总结本地区村镇房屋共有的安全问题与鉴定重点,可以极大的提高村镇危房鉴定工作的效率与可靠性。针对目前村镇危房鉴定工作主要依据的《农村危险房屋鉴定技术导则(试行)》存在的不足,如缺乏对房屋整体抗震性能的把握、缺乏对施工材料与施工质量的考量、缺少对区域特有结构构造的鉴定与评价等问题,研究通过对江西省村镇房屋的长期走访调研,并辅以房屋抗震性能的数值模拟研究,对房屋各重要构件的安全鉴定方法总结如下。

2.1 场地安全

目前江西省内大量村镇房屋存在场地安全问题。由于省内山区较多,农房选址受限,长期以来习惯于依山而建,存在山体落石,甚至滑坡的风险,如图5所示。针对临山房屋鉴定人员应详细问询住户是否曾发生过落石落土情况,并根据山体的地质条件与形态等判断发生滑坡的风险。如场地存在滑坡或落石等灾害风险,建议根据本地区抗震设防烈度与自然条件等,直接评定为C或D级危房。房屋应根据消除场地风险的难易,选择场地加固或迁移宅基地。

图5 邻近山体建造的农房Fig.5 Rural house built near mountain body

2.2 地基基础

调研发现,部分村镇房屋重建时会自行扩展宅基地至山坡、水塘等边缘,这类场地极易造成地基不均匀沉降[22],导致房屋出现严重开裂,部分裂缝甚至达到10mm以上。如图6所示房屋修建后1年即出现裂缝,并不断扩展,房屋侧墙距离坡顶仅5m左右。据房主介绍,裂缝主要出现在扩建基地位置。此类因不均匀沉降引起的房屋开裂,除按照鉴定导则判断裂缝宽度评级,还应考虑地基的沉降趋势,如裂缝仍有发展趋势需要降低评级,考虑加固地基或局部拆除。另外,省内多雨气候潮湿,墙根长期积水,易造成称重墙基础的腐蚀老化。鉴定中应注意是否建有散水排水构件,并维护得当。

图6 不均匀沉降引起房屋开裂Fig.6 House cracks for uneven settlement

2.3 承重墙

承重墙体的鉴定除了参照常规鉴定规程以墙体裂缝、倾斜等程度确定评价等级外,还需注意一些地区村镇房屋特有问题。

江西省内村镇房屋,甚至新建房屋,常采用局部砖土(砖石)混砌,如图2所示。不同类型砌体混砌、夯土与土坯砖混砌等,将一定程度上降低墙体的整体性,特别是纵横向贯通混砌情况,需降低承重构件的评级。其次,村镇房屋的建筑材料的质量差异较大,上世纪90年代以前部分砖砌体房屋,存在自烧粘土砖,部分砌体强度低,耐久性差。在鉴定过程中需要对砌体与砂浆做简单强度判断,并询问房主材料来源,辅助鉴定。此外,目前江西省内仍存在较多夯土结构村镇房屋,此类房屋承重夯土墙质量受当地工匠水平与土质影响较大,常存在地区共性,生土材料的配合比与夯制技术是影响干缩裂缝(图7) 的主要因素。通过调研与分析发现,夯土墙体普遍存在干缩开裂等问题,但考虑到墙体厚度较大,可以达到300~350mm,并且一般在墙体横向埋设山木条或竹坯等加强,夯土墙体整体性尚好,本地区较多百年以上祠堂墙体即为夯土结构。因此,本地区夯土墙体的鉴定可根据墙体裂缝情况、结构布置、墙体高厚比、是否埋设拉结材料、防水构造等方面综合考虑。

图7 夯土墙体Fig.7 The rammed earth wall

2.4 上部承重结构

江西省内村镇房屋上部承重结构常采用硬山搁檩构造的双坡屋面结构,如砖木结构、生土结构、部分砖混结构等。该结构具有施工便捷,可就地取材等优点,但该屋面构造形式对墙体产生的侧向约束力不足,不利于房屋的地震安全。如果屋面结构仅由木檩来提供侧向刚度,无其他约束,屋面结构项安全评价应在B级以下,具体应根据地区设防烈度、木檩开裂情况、与墙体搭接情况、以及木檩间距等判断。

2.5 植物侵蚀情况

在潮湿多雨环境下,房屋维护不当,易被植物侵蚀,如图8所示,造成屋面潮湿渗漏或承重墙体强度降低等。在图8(b)中的砖混房屋由于维护不当,植物根系已侵入室内,并蔓延至整面墙体,导致砖砌体被严重侵蚀,可轻易剥落,已基本丧失强度。因此,植物侵蚀需要在鉴定工作中,加以重视,并根据侵蚀情况,降低承重墙体与上部承重结构的评价等级。

图8 村镇房屋植物侵蚀Fig.8 Plant erosion of rural house

此外,现有的鉴定方法偏向于对构件、局部的鉴定,缺乏对结构整体的认识,未考虑该构件的失效所带来的连锁反应。因此,除应按危险房屋鉴定标准有关规定的确定危险构件以外,尚应考虑危险构件对其它构件的影响,以及危险构件失效对整个结构产生的影响也要考虑[23]。最后,根据在全省范围内的村镇房屋危房鉴定经验,简要提出若干总结与建议:

(1) 完整鉴定过程应包括现场资料采集(房屋拍照,填写鉴定数据与表格)、现场小组评级、对C级以上危房或争议户头做专家评议等工作;(2) 鉴定工作中,应根据当地结构特点与鉴定重点自主设计“鉴定记录表”,在现场鉴定工作中使用,以此辅助后期评议与撰写“鉴定报告书”等工作;(3)对于初步鉴定为C或D级危房,应详细记录并拍照保存包括场地情况,房屋整体结构、局部构造等资料,方便后期讨论分析。

3 结论

江西省内村镇房屋结构形式丰富,新建房屋多为砖混与框架结构,但同时存在大量生土结构、砖木结构、木结构、混合结构等传统民房。调研发现省内农房基本无抗震构造,建筑材料强度难以保证,缺少合理的结构设计,房屋的抗震性能与安全适用性不足。新建混凝土结构房屋常出现屋面潮湿漏水、墙体局部开裂等问题。部分传统民居由于构造、材料强度,与维护等原因导致承重墙体开裂,维护构件老化等问题,并存在局部倒塌或整体破坏危险。

在村镇危险房屋鉴定工作中,除了参考相关鉴定导则,还要充分考虑本地区村镇房屋的构造特点与破坏机理。一方面针对屋面硬山搁檩构造、土扣瓦耐久性、空斗砌筑、土砖墙灰浆软化流失、承重墙体混合砌筑等问题,应考虑对结构组成部分保守评价。另一方面考虑到夯土墙体整体性,埋设横向拉结材料等因素,可对其墙体开裂评价适当放宽。

综上,村镇房屋的安全鉴定,还应结合房屋场地因素、抗震设防烈度、屋面构造、纵横墙布置,以及结构举架与开间等因素,综合分析给出房屋整体的鉴定结果,并对C级以上危房给出基本处理意见。

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