农村危房病害及处理措施研究——以河北省张北县为例

丁继辉，张 聪，赵 拓，张计涛，甘 雨

(1.河北大学 建筑工程学院， 河北 保定 071002；2.河北建研科技有限公司， 河北 石家庄 050021；3.中建七局第四建筑有限公司， 陕西 西安 710000)

为推动各地如期实现贫困户住房安全有保障的目标任务，要求决战决胜脱贫攻坚，以实际行动坚决完成脱贫攻坚住房安全有保障任务[1]。既有建筑，特别是部分老旧房屋达到一定的使用年限或由于受周围环境影响，会不同程度地出现地基沉降、主体结构倾斜、墙体开裂等现象[2]。我国对农村进行大规模危房改造已经持续了10 a左右，有很多危旧房屋都得到了妥善处理，但仍有较大规模的危房尚未改造完成。早期房屋大多并未进行相应承载力和沉降的计算，地基部分随着时间的进展逐步沉降完成，不均匀沉降是地基部分最大的危险因素[3]。

张北县地处河北省西北部，属于内蒙古高原南缘构造剥蚀堆积的坝上地区，地质多为湿陷性黄土，存在大量危房。黄土的湿陷性十分复杂，与土的生成时代、成因类型、土体结构、干密度、孔隙比及附加荷载等有着十分密切的关系[4]。非饱和黄土含水率的变化，其强度、稳定性也会随之产生较大变化，从而为黄土地区的工程建设带来巨大的隐患[5]。刘洋等[6]通过数值模拟研究了黄土高陡边坡的稳定性和破坏机理；在黄土中加入水泥和粉煤灰来稳定黄土的冻融性能[7]。Arash等[8]用3%的石灰和5%的纳米材料使黄土的湿陷性得到了极大的改善。翟帅男等[9]对关山村的穿斗式木结构农房进行实地调查统计表明承重结构应选用较好的木材，采用涂漆的方式防潮防蛀；郭光玲[10]对汉中市农村房屋实地调查统计，给出了当地危房改造和抗震加固措施。

危房改造是逐步进行的，改造的方法、方式也是逐步完善的，对张北县危房的主要病害进行研究分析，并对危房改造提出了相关处理措施。

1 房屋危险性评定原则和方法

1.1 房屋危险性评定原则

现场定性评估的顺序是首先检查房屋的外部条件，然后确定房屋的内部结构。对于严重损坏的房屋，如果从外面看到损坏，就不再需要检测其内部结构。房屋危险性等级具体划分主要考虑地基基础、承重墙、木柱及梁、木屋架和屋面等因素，根据分析房屋各构件的损坏状况评定危房整体的危险等级。图1为评级为D级的房屋。

根据危房改造认定的标准对危房进行认定，对危房的破损情况评定等级，当至少有一项为C级、D级时，才能评为C级、D级，而砖木类危房最高只能评为B级，评为C级的危房一般选择加固维修，评为D级的危房无加固维修价值的，应选择拆除重建[11]。

图1 房屋外观和内部部分构造

1.2 房屋危险性评定方法

房屋组成部分评定，函数如下，

(1)

(2)

(3)

(4)

其中，p代表危险构件的百分数，计算如下，

pfdm=nd/n×100%

(5)

式中：pfdm为地基基础危险构件的百分数；nd为危险的构件数量；n为构件的总数。

(6)

式中：psdm为承重结构危险构件的百分数；ndc、ndw、ndmb、ndrt、ndsb、nds为危险柱数、危险墙段数、危险主梁数、危险屋架构件榀数、危险次梁数、危险板数；nc、nw、nmb、nrt、nsb、ns为柱数、墙段数、主梁数、屋架榀数、次梁数、板数。

pesdm=nd/n×100%

(7)

式中：pesdm为地基基础危险构件的百分数；nd为危险的构件数量；n为构件的总数。

房屋整体危险性评定，函数如下，

μA=max[min(0.3，μaf)]，max(0.6，μas)，

min(0.1，μaes)]

(8)

μB=max[min(0.3，μbf)]，min(0.6，μbs)，

max(0.1，μbes)]

(9)

μC=max[min(0.3，μcf)]，min(0.6，μcs)，

max(0.1，μces)]

(10)

μD=max[min(0.3，μdf)]，min(0.6，μds)，

min(0.1，μdes)]

(11)

max(μA，μB，μC，μD)=μA说明是A级危房；

max(μA，μB，μC，μD)=μB说明是B级危房；

max(μA，μB，μC，μD)=μC说明是C级危房；

max(μA，μB，μC，μD)=μD说明是D级危房。

μdf≥0.75时，为D级危房；μds≥0.75时，为D级危房。

2 张北县危房病害现状调查

2.1 危险房屋数量和等级的统计

根据张北县18个乡危险房屋数量和危房总数及危房等级的分布情况的统计，张北县18个乡镇存在大量符合国家现行危房改造标准且急需改造的危房，并且以土房类危房居多。调查数据经过房屋危险性等级评定，结果见图2。

图2 两类危房等级比例图

此次所调查的2 446户土房危房中D级危房数量为1 762户，占比72.1%；C级危房数量为617户，占比25.2%；B级危房数量为67户，占比2.7%；A等级危房0户。在165 4户砖木类危房中，D级危房数量为1 154户，占比69.8%；C级危房数量为455户，占比27.5%；B级危房数量为45户，占比2.7%；A等级危房0户。张北县危房中D类危房占比71.1%，比重最大，说明结构失效、需要拆除重建的危房最多。C类房屋需要维修加固，占比26.2%。A、B类房屋最少，暂时不需要进行维修和重建。

从调查统计的情况得出，张北县农村危房病害情况较为严重，大部分危房都需要进行维修加固或拆除重建。维修重建的危房要严格按照施工的标准进行施工，要具备正常的使用功能，符合国家验收危房的标准。

2.2 具体危房病害案例及分析

2.2.1 土房危房病害案例

以张北县白庙滩乡为例，白庙滩乡位于县境东北部，通过对该乡农村土房的现场勘查、数据记录，进行分析该乡的土房情况。本次共调查了240户危房，其中土房类的危房有145户。图3是各构件危险等级及数量统计情况，该乡土房危险等级主要为D级，占危房总数66.9%，其次为C级为26.9%，B级为6.2%。

图3 白庙滩乡土房结构构件危险等级及数量统计图

2.2.2 砖木类危房病害案例

以单晶河乡为例，分析砖木类危房构件的损坏情况。单晶河乡位于河北省张家口市张北县西部，共调查了123户砖木类危房，其中B级危房6户，占比4.9%；C级危房80户，占比65%；D级危房37户，占比30.1%。图4为单晶河乡危房构件损坏情况，图5为该乡各构件危险等级及数量统计图。

图4 单晶河乡砖木类危房构件损坏情况

图5 单晶河乡砖木类危房结构构件危险等级及数量统计图

二泉井乡共调查了139户砖木类危房，其中B级危房3户，占比2.1%；C级危房11户，占比7.9%；D级危房125户，占比90%。危房的损坏情况如图6所示，各构件危险等级及数量统计情况如图7所示。

图6 二泉井乡砖木类危房危房构件损坏情况

图7 二泉井乡砖木类危房结构构件危险等级及数量统计图

2.2.3 案例分析

由图3可以看出白庙滩乡地基基础的破坏对于D级土房危房的影响最大，该乡D级土房危房占比为66.9%；木屋架对于C级土房危房的影响较大，而该乡C级土房危房占比为26.9%，相对较小，该乡土房危房的病害原因主要是地基基础的破坏。单晶河乡的砖木类危房C级危房占比最大，为65%，D级危房占为30.1%，根据图5可以看出对于该乡砖木类C级危房影响最大的是地基基础。对比图3、图5、图7，区别于土房危房，砖木类危房的承重墙和木梁、檩条对于房屋的影响也较大，并且黄土地基对于土房的影响比砖木类房屋的影响更大。对于D级危房，湿陷性黄土地基基础的破坏对于土房和砖木类危房的影响最大。

3 病害分析及处理措施

3.1 砌筑工艺较差

如图8所示，在现场鉴定分析时，发现造成房屋变成危房的一个常见问题就是这种结构不具备咬槎能力，特别是纵横墙之间的连接不牢固，再加上木梁直接和墙体接触，在屋顶荷载作用下，应力集中导致压裂，所以出现了裂缝。

图8 纵横墙裂缝和纵墙裂缝

对于裂缝采用的主要有两种措施：一种是采用在墙顶标高处加木圈梁，加强房屋的整体性和纵横墙体的协同工作能力，以此减少墙体交接处的应力集中；另一种是采用在纵横墙交接处每隔一定高度设置荆条等编制的拉结网片，这样可以有效地抵抗墙体交接处的应力集中。

对于农村危房避免纵横墙的裂缝处理，建议采用第一种措施，既可以使新建房屋对裂缝有一定的预防，又能使已建房屋起到加固处理。

3.2 未设圈梁构造柱

圈梁和构造柱的目的都是用来加强建筑物的整体性和抗震设防，针对张北县的设防烈度为7度(大于6度的均应设置圈梁和构造柱)，所以应该设置圈梁和构造柱防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋造成不利影响。

但是如图9所示，这些土房虽然都属于单层房屋，由于农户基本上是凭借经验或者模仿其他农户的房屋来建造的，并没有正规的建造图纸，导致房屋的开间过大，但并未设置圈梁以及构造柱来保证房屋的整体性和延性，从而房屋承压结构不足，使得房屋开裂或变形，从而形成了危房。

图9 横向裂缝和房屋变形

张北县的土房屋盖的材料有90%的为黏土平瓦，8%的为草泥顶还有2%的茅草顶，依据张北的气候和地理条件，建议选用更为轻型的材料，避免暴雪等恶劣天气下，屋面压力过大，屋架不足以支撑；土房屋架采用的硬山搁檩形式，选用的屋面也是双坡屋面，这一点符合当地的实际情况，但是采用这种形式的全部将檩条直接搁在木梁上，建议檩条支承处须加设垫木，内墙上檩条要采取满搭或夹板对接；木屋盖各构件有的采用的是木榫式，建议用铁钉加固连接；木屋架和木梁搭在外墙上时采用满搭的形式有利于木屋架和梁的稳定性，支承处加固圈梁以保证墙体受力均匀；木垫板替换尺寸为长度不小于500 mm、宽度不小于370 mm和厚度不小于60 mm。

3.3 受压不均匀

如图10所示，现场检测发现，房屋的梁和檩条基本上都是直接搁置在承重墙上，没有加设梁垫或者连接措施，不满足传力的要求，容易形成局部受压产生裂缝，也会使房屋失去承载能力和抗震性能。产生这种情况的原因主要是木梁与梁接触，屋顶荷载作用下，应力集中导致墙体压裂。

图10 受压不均匀墙体竖向裂缝和梁下局部受压产生裂缝

处理措施可以在局部受压部位设置尺寸合理的梁垫，能够起到减少墙体局部受力的作用，以此来避免墙体在集中应力的作用下产生裂缝。垫板的尺寸宽度宜控制在2倍～3倍梁(檩条或屋架)宽的范围内。

3.4 承重墙裸露

如图11所示，由于农户资金有限，所以大多数房屋的承重墙结构并没有做保护面层处理，而是直接裸露在外，在风化侵蚀长期的作用下，使墙体根部或截面等部位的破坏较严重，有一些甚至脱落下来，导致墙体的承载能力严重下降。可以采用两种处理方式：

(1) 当地有的农户对于裸露的承重墙采用外表用砖包裹住的方法避免墙体遭受风化作用的侵蚀。

(2) 采用石灰砂浆、水泥砂浆等砂浆面层材料设置砂浆面层来增加生土墙的耐久性，而不是不断用新的泥浆增加墙体的厚度，导致墙体的重量越来越大。

但是从经济、安全的角度考虑，建议采取第二种方式进行保护处理。

图11 后墙表皮和侧墙表皮受风雨侵蚀脱落

3.5 基础埋深过浅

由图3、图5和图7可以看出张北县危房产生的主要原因是黄土地基基础的破坏。在所调查的这些房屋中，大部分是由于房屋基础埋深过浅、选址不当、当地土质属于湿陷性黄土等原因，其中的土房的建造时间大致在80年前到30年前之间，甚至有100年前的房屋，如此长的年限所累积的黄土地基冻融和湿陷性变形也是不可忽略的因素[12]。变形引起地基基础的不均匀沉降，造成了房屋基础开裂、外墙开裂或倒塌，如图12所示。

图12 基础开裂、墙体开裂和墙体倒塌

张北县年平均气温较低。当地基土上层的温度降到0℃以下时，上部形成冻结层，下部土层的水由于毛细作用而上升，下部水在上升的过程中冻结成冰后体积膨胀。地基土由于体积膨胀会将房屋的某一局部顶起来，从而引起房屋开裂[13]。这种现象在较为寒冷地区的小型建筑中较为常见，由于基础埋深不够，常造成墙体开裂。因此在重建要考虑预防地基冻胀。可以将基础底面埋置在土壤冰冻线以下，动工的建筑物要在土壤冻结期前交工，否则应考虑取暖条件；当地基不能埋置到冰冻线以下时，可以采取换土的方法，将冻胀土换成非冻胀土。

4 结 论

(1) 调查了张家口市张北县4 100户危房，并根据房屋危险状况与评定标准与农村危险房屋鉴定技术导则评定了危房损坏等级，其中土房类D级危房占土房危房总数72.1%，砖木类D级危房占砖木类危房总数69.8%，危房病害情况较为严重，大部分危房都需要进行维修加固或拆除重建。

(2) 张北县白庙滩乡土房、单晶河乡和二泉井乡砖木类危房主要病害原因是湿陷性黄土地基基础的破坏，且地基基础的破坏对于D级危房的影响最大。砖木类危房的承重墙和木梁、檩条对于房屋的影响也较大，而黄土地基对于土房的影响比砖木类房屋的影响更大。

(3) 产生张北县危房病害因素有砌筑工艺较差、未设圈梁构造柱、受压不均匀、承重墙裸露、基础埋深过浅，每种因素给出了相关的处理措施。

(4) 张北县年平均气温较低，为预防地基冻胀，应将基础底面埋置在土壤冰冻线以下；当地基不能埋置到冰冻线以下时，可以采取换土的方法，将冻胀土换成非冻胀土。