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福建地区土木结构房屋抗震现状简介

土木结构是农村居民房屋普遍采用的结构形式,用竹条代替钢筋,粘土(有的还会加混稻草)代替混凝土加以夯实做成的房屋墙体,以木头为梁,以瓦或是干草为盖的一种建筑形式的各种房屋。

土木结构其结构特点为屋架、屋盖重量以及其他荷载由生土墙体(或者木柱)承担,主要包括:

1)、夯土外墙木构架。用土坯块材作墙体砌筑材料,粘土泥浆砌筑,屋架和檩条搁置在土坯墙上。

2)、夯土墙木屋顶。屋顶由实木制造,放置在由土坯块制成的承重墙上。

3)、土坯房。房屋结构全由生土制成土坯块砌筑而成。

1. 土木结构房屋现状

福建省土木结构房屋多为1-3层,全省各地农村均有分布。根据全省调查结果得出土木结构农居约占调查农居总面积的1/4,在三明,南平等贫困地区土木结构所占比例甚至超过1/3。福建省土木结构房屋多为上世纪70年代前修建,纯木结构房屋多为百年历史,因为年代已久,破损严重,亟待修缮。

世界物质文化遗产土楼主要分布于我省,永定、平和、漳浦、华安和诏安均有大量分布。土楼也是利用未经焙烧的按一定比例的沙质黏土和黏质沙土拌合而成的泥土,以夹墙板夯筑而成墙体(少数以土坯砖砌墙)、柱梁等构架全部采用木料的楼屋。

2. 土木结构房屋震害特征及调查情况

1)、土木结构房屋普遍震害特征

生土墙结构房屋多数房龄较长,且未经定期的加固维修,其耐久性、结构整体性和延性较差,因此抗震能力也差。其震害特征主要如下:

(1)土坯墙外鼓

立砌的土坯之间无拉结措施,加上砂浆粘结性能差,在压力作用下,最外层土坯墙的强度及稳定性不足出现墙体外鼓现象。

(2)纵横墙拉结不足引起破坏

生土墙房屋纵横墙体间若无拉结措施,在地震水平力的作用下,很容易发生墙体开裂、墙体外倾的现象。

(3)局部受压引起破坏

屋盖系统的檩条或大梁直接搁置在夯土墙上,墙体与檩条或大梁接触部位受集中荷载作用,由于墙体抗压强度不足,在使用阶段就可能已经产生了竖向裂缝,不利于房屋抗震。地震发生时,地震作用引起梁檩与墙体搭接处的冲撞,造成裂缝明显加大。

(4)倒塌

生土墙结构房屋在地震中造成倒塌的原因很多:结构平面布置不合理;纵横墙无拉结;土墙过高等。

2)、全省土木房屋调查情况

根据对全省8个县的抽样调查,发现福建省农村土木结构存在如下隐患:

(1)由于年代久远,疏于保护,木柱木梁腐化严重;

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图1 木梁柱腐化严重

(2)外墙无粉刷层或粉刷层大面积剥落,土墙存在多条竖向裂缝;

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图2 粉刷层无或剥落,墙体开裂明显

(3)部分纯木构架房屋出现歪斜,部分墙体倒塌等情况。

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图3 木质结构整体倾斜,围护倒塌

(4)土坯墙外鼓,纵横墙拉裂,部分墙体倒塌。

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图4 墙体拉裂,倒塌

(5)墙体存在通长裂缝,外刷层剥蚀严重。

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图5 局部受压引起的破坏

3.土木结构薄弱环节改进措施

福建省此类结构建造年代一般较早,自身墙体材料强度先天不足,除了永定土楼之外,极少采取拉结措施,施工工艺和质量较差,则极易引起墙体破坏。其薄弱环节改进措施主要应有:

1)、墙体设置圈梁

在生土房屋的外墙上设置圈梁。可采用砖配筋圈梁或者木圈梁,使山墙和外纵墙在顶部得到有效拉结,阻止地震发生时房屋外山墙或外纵墙向外倾斜或倾倒。

2)、设置墙体拉结

主要方法是在墙体内每隔0.5米左右高度添加一层拉结筋,以提高墙体的拉结强度。可采用的材料包括竹片、荆条、苇杆等。

3)、改进木构架的杆件设置

木排架尽量使用三支点或多支点立柱,柱与屋架及木梁之间加设斜支撑或角撑,在排架顶部之间以及柱与柱之间加设剪刀撑;在平行于外山墙的内侧,加设排架且不采用硬山搁檩。

4)、保证立柱的强度

福建省木构架房屋建造年代也较早,木柱均存在不同程度的腐化,针对此情况,应对立柱的底部进行反腐处理,如在底面涂上沥青、侧面刷上油漆等。

针对木柱和柱础之间无构造连接的问题,应加强对柱脚的锚固措施,采用埋入土中的柱脚石基座或者有预埋铁件连接的混凝土基座,防止地震时柱脚发生滑移或脱落。

5)、加强柱梁间的连接

柱与梁节点处尽量少开槽,减少卯榫的数量和尺寸,这样就可降低木柱断面面积的损失,将梁柱接头改用螺栓、托木加U型铁的连接方式,从而减少地震时木柱折断和脱榫、折榫的危险。杆件间的对接采用铁件、钉子和铁丝加固,防止杆件变形和折断。

6)、木构架围护墙体的增强措施

墙体尽量采用轻质材料以减轻重量,砖块应卧放、咬槎砌筑,在墙的拐角处加设拉筋;提高砌筑砂浆的强度和粘结力,砌筑时砂浆要饱满,不留通缝。

尽量不把木柱设置在围护墙中,为增强墙体的整体性,将围护墙砌在木构架柱的外侧,木柱与围护墙间采取适当的固定连接方式。

在立柱之间的外侧、围护墙的内侧,加设剪刀型或水平向拉结钢筋,防止地震时墙体向室内倒塌造成人员伤亡。

7)、承重砖墙及木顶盖的增强措施

为提高木屋盖抗震能力,应多设置横墙,使用横墙承重,提高墙体砌筑质量和砂浆强度;控制木屋架的间距,增加檩条在墙体上的搁置长度和锚固措施。

3.结论

根据调查与分析结果,结合前人工作成果,得出结论:

1)福建农村土木结构农居建设年代较为久远,抗震设防意识薄弱,存在抗震不利缺陷;

2)福建农村土木结构农居大部分位于7度区(0.10g区或0.15g区),这些房屋基本无抗震构造措施,房屋年代久远,损毁较为严重,在中强地震作用下具有严重破坏或倒塌的可能;

3)针对现有的土木结构房屋,除土楼等具有一定抗震设防工艺的规模结构外,不宜继续使用。