村镇建筑防灾研究范文

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《自然灾害学报》2014年第二期

1村镇建筑抗灾防灾存在的主要问题

1．1空斗墙做法在抗侧力方面存在严重问题空斗墙房屋是华东、中南一些地区村镇广泛采用的一种结构类型，从普通农村民居到乡镇政府办公楼等公共建筑均有采用这种结构类型。一些沿海地区村镇不仅是台风经常登陆之地，也是抗震设防地区，如浙江苍南县、福建福鼎县是6度抗震设防区。这些地区空斗墙房屋在砌筑方式等方面存在着严重的防灾安全隐患。大部分地区空斗墙通常的做法是采用标准粘土砖，沿竖向有一斗一眠、三斗一眠、五斗一眠等砌筑方法，沿水平方向一般是一丁一顺砌法。而浙江温州、湖南等一些地区村镇空斗墙沿竖向在一层内为全空斗砌法，除楼板下有一皮立砌实心砖外，整个层内在墙体厚度方向无眠砖拉接，沿水平方向一般为三顺一丁，墙体为大空腔(厚度方向为170mm空腔)，实际上是空壳墙。这种做法导致墙体自身的整体性很差。标准砖立砖斗砌墙体的有效抗剪截面积仅为厚度240mm实心砖墙的1/2。由此可见，我国农村地区房屋无论在房屋的整体性、墙体自身的整体性、屋盖系统的整体性以及墙体与木构架的连接等方面均非常差，导致水平荷载承受能力很差，台风都能吹倒，若遇6度以上地震或洪水、风暴的袭击，其灾害程度将十分严重。

1．2灾前资金投入少，缺乏相应的防灾推进机制在农村房屋防灾方面国家和地方的资金投入主要是用于灾后恢复重建，如云南省自1988年11月6日澜沧－耿马7．6级地震以来发生5．0级以上破坏性地震42次，国家和地方用于救灾和恢复重建的费用分别为11．49亿元和15．47亿元，如果这些经费用于震前对房屋采取抗震措施，对提高农村房屋的抗震能力、减少地震人员伤亡和经济损失将发挥重大作用。

1．3缺少防灾减灾管理约束机制［2］我国农村建房一直以来是个人行为，法律法规未于涉及，由于缺少防灾减灾管理约束机制，标准规范作用甚微。为了引导、鼓励农民提高其房屋的防灾能力，真正有效地规范农村防灾能力建设，应当建立村镇防灾减灾管理约束机制。建议中央和地方财政设立村镇民居防灾减灾建设基金，即必要的抗灾设防与加固专项费用，作为引导资金。只要有建房防灾补助，就可以此为契机来规范和约束农村的建房行为。

2村镇建筑抗震技术研究

2．1《镇(乡)村建筑抗震技术规程》配套试验研究村镇房屋的震害调查主要是了解房屋的破坏形态，了解结构构件的破坏原因，积累的宏观经验主要应用于房屋的抗震构造措施。而对房屋抗震性能的定量描述还应由试验数据来确定。主要试验研究内容与取得的成果如下:

2．1．1村镇木柱木屋架生土围护墙房屋足尺模型振动台试验研究由中国建筑科学研究院完成。试验模型为采取抗震措施的单层足尺模型，在振动台试验中，除了采集模型房屋的自振周期、振型、阻尼比等特性参数外，还获得了自墙体初始开裂到墙体严重开裂各阶段所对应的地震加速度值(与烈度对应)，验证了主要抗震构造措施如墙体与木构架连接、设置配筋砂浆带与配筋砖圈梁、木构架各节点拉结、竖向剪刀撑、斜撑、扒钉等在不同水平地震加速度作用下的抗震效果。试验达到了预期效果，所采取的抗震措施可使生土房屋的抗震能力提高1～1．5度。试验数据和结果为本规程木结构房屋章节有关条文的编制提供了依据。

2．1．2生土墙承重墙体抗震性能试验研究由长安大学建筑工程学院完成。对生土结构房屋进行了一系列生土承重墙体抗震性能试验和材料强度试验研究，先后进行了生土结构的土料、土坯、土坯砌体受力性能的试验研究，1∶3缩尺模型的夯土墙体和土坯墙体在低周往复荷载作用下的抗震性能试验研究，得到了从初裂到破坏各阶段所对应的变形与荷载以及其他相关数据。该项试验研究为本规程生土结构房屋章节有关条文的制定提供了依据。

2．1．3村镇木构架房屋抗震性能试验研究由河北工业大学完成。分别进行了足尺的木构架无填充墙和有填充墙的模型在周期性往复荷载作用下的拟静力试验。得出了两种模型的滞回曲线，以及屋架与木柱连接处的斜撑、铅丝在墙体与木构架共同工作时的作用，这些数据为本规程的编制提供了依据。

2．1．4云南农村民居地震安全工程典型土坯、土筑墙力学性能试验研究由昆明理工大学完成。结合云南省农村民居地震安全工程，开展了云南农村民居地震安全工程典型土坯、土筑墙力学性能试验研究。整个试验分为土样试验、单块土坯试验、土坯砌体试验和土筑、土坯墙片试验四个部分，得到了土坯墙片从土样、单块土坯、土坯砌体到墙片的相关物理力学数据。该项试验研究为本规程生土结构房屋章节有关条文的制定及“云南省农村民居地震安全工程技术导则(试行)”的编制提供了参考依据。

2．2住宅灾后恢复重建关键技术研究

2．2．1主要研究内容主要针对地震、风暴等自然灾害，重点研究:受损住宅快速评估技术;灾后简易住房建造技术;受损住房加固技术，为村镇住宅灾后修复、加固与住区恢复重建规划提供技术支持。

2．2．2主要研究成果(1)灾后新建房屋设防技术整体性措施:采用配筋砖圈梁、配筋砂浆带或木圈梁等措施。墙体抗倒塌措施:纵横墙设拉结筋、山尖墙设墙揽、墙体与木柱设拉结筋等。防止屋盖及其构件塌落措施:在屋架(木梁)与木柱之间设置斜撑;在屋架(木梁)与檩条之间、檩条与檩条之间、檩条与椽条之间，采用木夹板、铁件、扒钉、8号铁丝等拉结措施。(2)受损房屋修复与加固技术整体性措施:采用外加配筋砂浆带圈梁、外加角钢带圈梁、钢丝网(非钢筋网)水泥砂浆面层等措施。墙体抗倒塌措施:墙体与木柱加设拉结筋、山尖墙设墙揽等措施。防止屋盖及其构件塌落措施:在屋架(木梁)与木柱之间加设斜撑;在屋架(木梁)与檩条之间、檩条与檩条之间、檩条与椽条之间，增设木夹板、铁件、扒钉、8号铁丝等拉结措施。裂缝墙体修补措施:采用灌浆修复、钢丝网水泥砂浆面层等措施。(3)灾后简易住房建造技术提出了灾后简易住房建造技术，即适用于我国各种温度带地区的“草泥辫围护墙简易住房”。(4)村镇住区恢复重建规划技术在村镇住区灾后恢复重建的规划模式、规划内容、与恢复重建有密切关系的重要调查内容等方面尚属首次提出。(5)技术成果与国内同类技术、经济和环保指标的比较外加配筋砂浆带加固措施不仅可满足村镇一、二层房屋地震、台风的抗倒塌要求，其造价仅有城市建筑常用的外加钢筋混凝土圈梁、构造柱加固措施的1/5～1/4左右;对于村镇一、二层房屋，采用钢丝网砂浆面层、素水泥砂浆面层可满足地震或风暴对房屋产生的水平作用，而造价只有城市建筑常用的钢筋网砂浆面层1/3左右，在经济上是农户可承受的。这些创新性技术措施已通过村镇房屋5个模型的振动台试验进行了验证［3－6］，其效果良好。采取这些措施后，可使村镇一、二房屋的抗震能力提高1～1．5度。对提高村镇住宅的抗震、抗风能力，减少人员伤亡和经济损失，将发挥重要作用。

2．3住宅结构维修加固关键技术研究

2．3．1主要研究内容(1)既有村镇住宅结构维修与耐久性提升技术研究。针对既有村镇典型的结构形式研究选择适宜的结构老化与损伤维修技术，提高结构耐久性技术措施等。(2)既有村镇住宅结构改造技术研究。研究既有村镇典型结构住宅结构体系与构造措施的改造方法，以及新材料、新工艺、本地化材料及再生材料的应用等。(3)既有村镇住宅地基基础加固技术研究。研究村镇住宅地基处理技术、典型结构住宅的地基基础加固与病害处理技术等。(4)既有村镇住宅抗灾(地震、风)加固技术研究。研究现有加固技术应用于既有村镇典型结构住宅加固的适用性以及相应的改进技术，典型村镇住宅结构体系的抗震加固适用技术，风灾区村镇住宅的抗风加固专项技术等。对村镇典型结构类型既有住宅提出抗震加固技术措施，为村镇住宅抗震加固技术指南的编制提供基础数据。

2．3．2主要研究成果(1)角钢－打包带加固墙体新技术采用角钢－打包带加固后，土坯墙体的开裂荷载比未加固墙体提高幅度为22．4%，极限荷载比未加固墙体提高了40．28%，破坏位移提高了35．50%，延性系数提高了128%。加固效果明显。采用角钢－打包带加固后，砖砌体墙体的极限荷载比未加固墙体提高了33．87%，破坏位移提高了226%，延性系数提高了378%。加固效果明显。采用角钢－打包带加固木结构土坯围护墙房屋振动台模拟试验结果表明，8．75度中震情况下，墙体严重破坏，纵墙外闪非常严重，泥浆灰缝几乎已全部破坏，土坯之间由于泥浆的破坏失去了连接，使墙体失去了整体性，但由于有打包带的作用，房屋未发生倒塌破坏。加固效果良好。(2)配筋加强带加固砌体技术采用配筋加强带加固后，墙体的开裂荷载较未加固墙体有所提高，提高幅度为41．9%。极限荷载比未加固墙体提高了79．0%，破坏位移提高了141%，延性系数提高了256%。加固效果明显。配筋加强带加固砌体房屋振动台模拟试验结果表明，8．75度中震情况下，泥被剧烈晃动，窗间墙沿裂缝被剪切成独立小柱，随地震动移动，裂缝宽度达到3mm。其他墙体未出现严重破坏。加固效果良好。(3)竖向剪刀撑、墙揽、铁丝、扒钉加固技术采用配筋砂浆带加强房屋整体性;设置竖向剪刀撑，山墙、山尖墙应采用墙揽与木屋架或檩条拉接加强屋盖构件节点连接强度等。

3村镇建筑抗洪技术研究

3．1山区乡村建筑抗洪设计方法研究

3．1．1主要研究内容(1)山区乡村建筑在水流作用下的破坏机理研究为了了解山洪对山区乡村房屋的作用机理，掌握水头冲击和水流力等对房屋的作用强度，在大连理工大学水工试验室的波流槽中，对山区乡村广泛采用的既有房屋模型进行了水头冲击和水流力对房屋模型作用的试验研究。(2)山区乡村建筑抗水流设计方法研究进行了几十条河流坡降调查，得到坡度与流速的关系;根据试验归纳总结获得的水流阻力综合影响系数Kw，给出了墙体开洞率与作用在墙体表面上水流力的计算公式Fw。同时给出了墙体截面抗水流力受剪验算、孤立墙体平面外抗弯验算、洞口侧面墙体平面外沿齿缝抗弯验算方法。(3)既有山区乡村建筑抗洪评价方法研究主要在房屋抗洪评价内容、评价原则、外观和内在质量、材料强度、结构体系、整体性连接构造、易引起局部倒塌的部件及其连接构造等方面提出了抗洪评价方法。(4)既有山区乡村建筑抗洪加固技术措施研究。主要对房屋在加强结构整体性、加强墙体自身的整体性和强度、加强墙体与木构架的连接、加强屋盖系统的整体性(节点连接)等方面提出了抗洪加固技术措施。3．2山区乡村房屋模型水流作用试验研究［7］

3．2．1试验目的试验期望获得以下数据:(1)测试房屋模型在不同开洞率、不同流速的山洪水头冲击下，模型各墙体的水头冲击压力分布;(2)测试房屋模型在不同开洞率、不同流速的山洪水流作用下，模型各墙体的水流压力分布;

3．2．2试验模型与试验情况在大连理工大学水工试验室波流槽进行了108个工况试验。试验模型、水头冲击和水流作用试验分别见图5、图6和图7。

3．2．3试验结论(1)在稳定流速作用下，建筑模型迎流面的压力分布呈二次曲线分布，压力值在水平方向趋势为中间大两头小，竖直方向随高度的增加而减小(包含静水压力)。(2)在稳定流速作用下，模型沿水流方向所受总合力随着开洞率的增大而减小。因此，在设计和建造山区乡村房屋时应考虑墙体的开洞率，以降低所受到的水流作用力。

3．2．4水流作用计算方法作用于墙体迎流面上的水流力标准值，可按下式计算:

4村镇建筑抗风技术研究

4．1低层房屋抗风技术研究

4．1．1研究内容(1)通过对台风灾区房屋灾害的现场调查，分析乡村低层房屋在建筑材料、结构型式、传统建造习惯等方面存在的问题，研究低层房屋在结构的整体性、节点连接等方面存在的抗风不足。(2)通过房屋风灾的现场调查，分析乡村低层房屋台风破坏原因，总结已有的抗风设计与建造经验。(3)提出新建低层房屋的抗风技术措施和现有低层房屋的抗风加固措施。

4．1．2课题主要成果通过房屋台风破坏现场调查和风洞试验研究，经过归纳总结，本着“因地制宜、简单有效、经济合理”的原则，提出了村镇房屋抗御台风技术措施;提出了低层房屋墙体截面抗风受剪极限承载力验算方法;编制了低层房屋抗风技术导则。村镇房屋抗御台风技术措施主要包括:加强房屋结构整体性措施;加强墙体抗倒塌措施;防止屋盖及其构件塌落措施;以及裂缝墙体修补措施等。这些创新性措施可用于村镇新建房屋的抗风设防和现有房屋的加固［8］。(1)新建房屋设防技术整体性措施:采用配筋砖圈梁、配筋砂浆带或木圈梁等措施。墙体抗倒塌措施:墙体与木柱设拉结筋、纵横墙设拉结筋、山尖墙设墙揽等。防止屋盖及其构件塌落措施:在屋架(木梁)与檩条之间、檩条与檩条之间、檩条与椽条之间，采用木夹板、铁件、扒钉、8号铁丝等拉结措施。(2)现有房屋修复与加固整体性措施:采用外加配筋砂浆带圈梁、外加角钢带圈梁、钢丝网水泥砂浆面层等措施。墙体抗倒塌措施:墙体与木柱设拉结筋、山尖墙设墙揽等措施。防止屋盖及其构件塌落措施:在屋架(木梁)与檩条之间、檩条与檩条之间、檩条与椽条之间，采用木夹板、铁件、扒钉、8号铁丝等拉结措施。坡顶房屋的木屋架、硬山搁檩的檩条应与埋置在1/2墙高处的铁件竖向拉接，以保证屋盖不被风掀翻;以及屋面压顶防风措施、门窗防护网防风措施等。

4．2村镇房屋风暴水平荷载计算方法提出了风暴荷载作用下结构的水平荷载标准值计算公式。

作者：葛学礼朱立新于文单位：中国建筑科学研究院 住房和城乡建设部防灾研究中心