低成本抗震技術(shù)在農(nóng)村自建房中的運(yùn)用與推廣

陳飛　龐芬

摘要：一直以來，農(nóng)村都是地震災(zāi)害的重災(zāi)區(qū)，由于其住房結(jié)構(gòu)抗震效果差，農(nóng)民群眾缺乏房屋抗震意識(shí)，一旦發(fā)生地震會(huì)造成嚴(yán)重的后果。近些年發(fā)生的地震危害已經(jīng)為我們敲響了警鐘，提高農(nóng)村自建房抗震水平迫在眉睫?；诖耍恼聦?duì)農(nóng)村自建房低成本抗震技術(shù)的運(yùn)用與推廣進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村自建房；低成本；抗震技術(shù)；地震災(zāi)害；房屋建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU364 文章編號(hào)：1009-2374（2015）32-0114-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.061

我國作為一個(gè)地震頻發(fā)的國家，一旦出現(xiàn)地震，不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的損失，而且會(huì)給人們帶來失去親人的悲痛。為了抵御地震危害，保護(hù)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，需要提高房屋建設(shè)中對(duì)抗震技術(shù)的運(yùn)用。當(dāng)前，我國農(nóng)村地區(qū)的房屋主要是自建的，其抗震效果差，需要深入研究農(nóng)村自建房屋的抗震技術(shù)。

1 農(nóng)村自建房抗震的重要性

當(dāng)前，地震災(zāi)害對(duì)我國農(nóng)村自建房造成了嚴(yán)重的威脅。在農(nóng)村地區(qū)8億居住人口中，大約有6.6億人口在地震動(dòng)峰值加速度超過0.059的地震危險(xiǎn)區(qū)居住。由于農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展相對(duì)落后，農(nóng)民的減災(zāi)、防災(zāi)的意識(shí)較差，房屋設(shè)計(jì)不正規(guī)，房屋抗震效果差，對(duì)人民群眾的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全造成了較大的威脅。一般6級(jí)左右的地震就會(huì)出現(xiàn)房屋倒塌、人員傷亡的情況。例如云南大姚出現(xiàn)6.2級(jí)地震造成傷亡人數(shù)62人，破壞了133萬間房屋，造成經(jīng)濟(jì)損失4億元，而2008年的汶川地震因自建房屋倒塌造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為621億。此外，一旦農(nóng)村地區(qū)產(chǎn)生了地震，還有可能會(huì)產(chǎn)生大量的返貧人口?，F(xiàn)今，建設(shè)房屋仍然是農(nóng)民一生中最重要的事情。統(tǒng)計(jì)調(diào)查，一個(gè)農(nóng)村家庭房屋占據(jù)的財(cái)產(chǎn)比例會(huì)達(dá)到80%。但是，很少農(nóng)民沒有考慮到房屋的抗震，沒有使用抗震技術(shù)，導(dǎo)致已建農(nóng)村房屋在抗震設(shè)計(jì)方面薄弱，其花費(fèi)一生積蓄建造的房屋，在地震災(zāi)害面前多是不堪一擊的。為了推進(jìn)我國小康社會(huì)的發(fā)展，需要加強(qiáng)低成本抗震技術(shù)的推廣和應(yīng)用，與此同時(shí)，農(nóng)村建設(shè)抗震設(shè)防工作也逐漸成為了新時(shí)代的重要工作。

2 國內(nèi)外農(nóng)村地區(qū)使用的農(nóng)村自建房抗震技術(shù)

2.1 預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配框架結(jié)構(gòu)

預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配框架結(jié)構(gòu)是一種從法國引入的框架結(jié)構(gòu)體系，預(yù)制構(gòu)件主要由預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板、疊合梁、預(yù)制混凝土柱等構(gòu)成的受力疊合框架。此裝配主要由U形鋼筋、鍵槽和混凝土三個(gè)部分組成，屬于一種強(qiáng)連接框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，具有環(huán)境污染小、施工工期短、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 輕鋼結(jié)構(gòu)體系房屋

輕鋼結(jié)構(gòu)體系房屋是在混凝土地梁的基礎(chǔ)上利用矩形鋼管作為骨架結(jié)構(gòu)，然后使用混凝土掛柱在鋼立柱旁邊進(jìn)行輔助，并將隔墻板、外墻掛板、保溫材料和屋面板在鋼結(jié)構(gòu)骨架上進(jìn)行安裝，使柱子、板結(jié)構(gòu)等成為整體。此結(jié)構(gòu)抗震性能佳，可以抵御9.5級(jí)以上的地震。

2.3 磚砌結(jié)構(gòu)房屋的抗震技術(shù)

2.3.1 鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固。砌體磚墻結(jié)構(gòu)房屋是我國目前使用最為廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)類型。建筑初期，在沒有設(shè)置抗震磚砌體結(jié)構(gòu)時(shí)，這些位置結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度以及牢固程度會(huì)影響房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能。而在使用鋼筋網(wǎng)砂漿面層對(duì)磚柱和山墻進(jìn)行加固后，可以顯著提升磚結(jié)構(gòu)房屋的抗震性，提高結(jié)構(gòu)的自振頻率，降低最大位移反應(yīng)。加固以后房屋可以達(dá)到“大震不倒、中震可修、小震不壞”的基本要求。

2.3.2 壁柱。壁柱指的是通過加固磚墻的局部地方來達(dá)到提高承重能力的目的。壁柱主要在墻角和梁下進(jìn)行運(yùn)用。雖然壁柱自身的抗震效果不顯著，但是在利用壁柱加強(qiáng)局部承載力以后，可以避免墻角和梁下被地震破壞，進(jìn)而達(dá)到提升房屋抗震能力的要求。

2.3.3 扶壁。扶壁的外形和壁柱比較類似。不同的是，扶壁可以提高墻體穩(wěn)定性，不需要承擔(dān)上部的荷載，并且扶壁的外形為梯形，對(duì)于一些加固措施不到位或者縱墻較長的墻體，利用扶壁可以起到抗震效果。扶壁和磚垛都是獲得國際地震工程學(xué)會(huì)推薦的非工程結(jié)構(gòu)抗震措施，具有施工方便、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，比較適用于農(nóng)村的磚墻結(jié)構(gòu)和土墻結(jié)構(gòu)。

2.3.4 隱形構(gòu)造柱。對(duì)于一些比較寬大的墻體，可以使用直徑為8～10mm的豎向鋼筋插入到樓蓋梁或基礎(chǔ)梁中，然后在砌筑墻時(shí)，將鋼筋?yuàn)A住，并將墻體分成兩段以上，順著墻體豎向每間隔500mm防止水平方向上的拉結(jié)筋。

2.3.5 基礎(chǔ)摩擦滑移抗震技術(shù)?；A(chǔ)摩擦滑移技術(shù)屬于一種造價(jià)低、施工方便的基礎(chǔ)隔震技術(shù)，比較適用于農(nóng)村地區(qū)。通過在地基和房屋基礎(chǔ)之間設(shè)計(jì)摩擦層來消減地震向上產(chǎn)生的力。摩擦力滑移隔震系統(tǒng)和其他防震措施相比，經(jīng)濟(jì)性更佳、施工也更加方便，對(duì)技術(shù)要求不高，這是一個(gè)可以在農(nóng)村地區(qū)自建砌體房屋中得到推廣的一個(gè)前提。摩擦滑移隔震系統(tǒng)通過將柔性石墨層、砂墊層、聚四氟乙烯等構(gòu)成隔震層作為滑動(dòng)支座系統(tǒng)，施工中需要的材料購買方便、價(jià)格低廉。特別是民房中多使用砂墊層來處理地基，因此將砂墊層轉(zhuǎn)換成隔震系統(tǒng)會(huì)更加方便有效。此外，摩擦滑移隔震系統(tǒng)共振頻率區(qū)不明顯，可以有效過濾寬頻地震波，對(duì)其他類型的地震波也有良好的隔震效果，可以達(dá)到“大震不倒”的抗震要求。

2.4 木屋架構(gòu)的抗震技術(shù)

木屋結(jié)構(gòu)的屋蓋重量、房屋屋架以及其他的荷載是由木柱構(gòu)成的木構(gòu)架進(jìn)行承擔(dān)，墻體主要起到圍護(hù)的作用。由于木結(jié)構(gòu)的抗震性良好，對(duì)于周期疲勞破壞和瞬間沖擊荷載能有一個(gè)較好的延展性，整個(gè)破壞過程屬于漸變的屈服過程，房屋在地震結(jié)構(gòu)中晃動(dòng)的過程中，木結(jié)構(gòu)依然可以保持良好的穩(wěn)定性和整體性。對(duì)于木結(jié)構(gòu)來說，梁體、柱子和檁條的穩(wěn)定性以及柱子和架梁各個(gè)結(jié)點(diǎn)的牢固程度是影響抗震性能的重點(diǎn)。一般地震對(duì)木結(jié)構(gòu)房屋造成的破壞主要以倒塌和破壞為主，很少會(huì)出現(xiàn)木屋蓋坍塌的情況，具有良好的抗倒塌性。木結(jié)構(gòu)房屋維護(hù)墻、山墻如果使用土坯或者碎石土砌筑而成，那么房屋結(jié)構(gòu)性就會(huì)比較差，在地震的影響下，會(huì)出現(xiàn)酥散、開裂、倒塌等情況。經(jīng)過研究證明，采用壁板斜釘?shù)姆绞娇梢杂行岣吣窘Y(jié)構(gòu)房屋的抗側(cè)剛度，提高結(jié)構(gòu)的自振頻率，降低結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的位移反應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)抵御位移的能力。增加斜撐后節(jié)點(diǎn)的變形能力和承載能力顯著提升，木構(gòu)架結(jié)構(gòu)木板剪力墻的承載力也顯著提升。

3 農(nóng)村自建房低成本抗震技術(shù)對(duì)比和推廣

3.1 農(nóng)村自建房低成本抗震技術(shù)的對(duì)比

上述幾種方式都可以達(dá)到一定的抗震效果，木屋架構(gòu)的房屋隨著社會(huì)的發(fā)展逐步被淘汰，在此不多做介紹，本文重點(diǎn)對(duì)農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用最多的磚砌結(jié)構(gòu)抗衡技術(shù)進(jìn)行對(duì)比。鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固、壁柱加固、隱形構(gòu)造柱這幾種抗震方法具有節(jié)省材料、施工便利、構(gòu)造簡單等優(yōu)點(diǎn)，但是這幾種方法適用于一些對(duì)抗震烈度要求不太高的地區(qū)；輕鋼結(jié)構(gòu)和混凝土框架結(jié)構(gòu)雖然抗震性最佳，但是施工造價(jià)高，大部分農(nóng)村地區(qū)無力負(fù)擔(dān)，在農(nóng)村地區(qū)廣泛推廣的難度較大；而基礎(chǔ)摩擦滑移抗震技術(shù)通過使用砂礫作為低摩阻滑移材料，材料獲取容易、成本低廉，非常適合在農(nóng)村房屋建設(shè)中推廣應(yīng)用，由于砂礫墊層具有透水性強(qiáng)、壓實(shí)度好、沉降小、填筑密度大、承載力大等優(yōu)點(diǎn)，是一種比較常用的墊層類型。同時(shí)，使用砂礫墊層除了可以提升基礎(chǔ)的承載力以外，還可以降低建筑物的沉降。使用砂墊層隔震層可以使房屋結(jié)構(gòu)的自振周期延長，減弱了衰減結(jié)構(gòu)的加速反應(yīng)，可以在不增加施工成本的基礎(chǔ)上，達(dá)到良好的抗震效果。因此，在上述方法中砂墊層隔離層是最為簡單、方便、適合在農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用的抗震施工技術(shù)。

3.2 農(nóng)村自建房抗震技術(shù)推廣措施

3.2.1 制定相應(yīng)的管理措施。在開展農(nóng)村房屋抗震技術(shù)的過程中，首先要制定詳細(xì)的管理措施。對(duì)于一些經(jīng)濟(jì)地區(qū)比較好的城市，可以將農(nóng)村地區(qū)抗震管理工作歸入村鎮(zhèn)管理范圍中，強(qiáng)制性地進(jìn)行抗震設(shè)防。政府要制定相應(yīng)的鼓勵(lì)措施和引導(dǎo)措施。對(duì)于經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的農(nóng)村地區(qū)，要抓住重點(diǎn)，以點(diǎn)帶面將公共建筑、統(tǒng)建住宅、中小學(xué)建筑的抗震管理工作做好。對(duì)于普通的農(nóng)具，要加強(qiáng)抗震示范工程的建設(shè)和推廣，使農(nóng)村居民的抗震自覺性提升。

3.2.2 建立激勵(lì)措施。政府要制定鼓勵(lì)農(nóng)村居民建房時(shí)使用規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)政策，對(duì)于經(jīng)濟(jì)條件很差的地區(qū)可以給予一定的資金支持，并簽署技術(shù)服務(wù)保障協(xié)議，確?？购赓Y金可以有效、合理地進(jìn)行使用。制定相應(yīng)的抗震建設(shè)獎(jiǎng)懲措施，對(duì)于即將響應(yīng)抗震要求并進(jìn)行房屋建設(shè)的群眾，要給予一定的降低，從而使農(nóng)村自建房屋的抗震逐漸達(dá)到要求。

3.2.3 加強(qiáng)教育培訓(xùn)力度。要加大抗震房屋建筑的培訓(xùn)力度，讓每一個(gè)農(nóng)村居民都認(rèn)識(shí)到采用抗震技術(shù)建設(shè)房屋是保證家庭成員生命財(cái)產(chǎn)安全的重要舉措，不要一味按照個(gè)人意愿來進(jìn)行房屋的改層和加層。只有嚴(yán)格按照一定的構(gòu)造進(jìn)行建設(shè)，才可以保證出現(xiàn)地震后房屋達(dá)到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的建設(shè)目標(biāo)。此外，由于農(nóng)村個(gè)體房屋建設(shè)的造價(jià)和規(guī)模都比較小，施工隊(duì)伍也多是農(nóng)村的青壯年農(nóng)民，缺乏專業(yè)的理論知識(shí)，對(duì)于這部分人，政府要加強(qiáng)抗震培訓(xùn)力度，提升這部分人的房屋質(zhì)量意識(shí)，保證房屋施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

總而言之，農(nóng)村自建房屋作為我國抗震工作開展的主要陣地，為了保證農(nóng)村自建房屋的抗震性，保證農(nóng)民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，要結(jié)合農(nóng)村地區(qū)的實(shí)際情況大力推行低成本抗震技術(shù)，加大宣傳教育力度，實(shí)現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的建設(shè)目標(biāo)。

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作者簡介：陳飛（1990-），男，四川雅安人，研究方向：建筑技術(shù)（低成本抗震）；龐芬（1991-），女，四川綿陽人，研究方向：建筑技術(shù)（低成本抗震）。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）