喀什地區老舊建筑抗震性能研究★

何 斌 張鳳麗 王 乾 馬偉楠 阿依古麗·阿卜力米提 穆薩江·吐爾洪

(喀什大學土木工程學院，新疆 喀什 844008)

·結構·抗震·

喀什地區老舊建筑抗震性能研究★

何 斌 張鳳麗 王 乾 馬偉楠 阿依古麗·阿卜力米提 穆薩江·吐爾洪

(喀什大學土木工程學院，新疆 喀什 844008)

喀什地區位于地震設防烈度較高的區域，其老舊建筑以生土為主，高設防烈度和未經抗震設計的結構形成鮮明對照。通過對實地采取土樣進行材性試驗，判定其基本力學特性，建立本構模型。在生土的特性研究基礎上，采用有限單元方法對實測結構模型進行分析，并采用與實測結果對照的方法，確定結構抗震性能，最后對生土改性和生土建筑加固方法提出建議。

喀什，生土建筑，抗震性能，加固

喀什地區位于地震設防烈度較高的區域，2015年6月的皮山地震和10月的阿富汗興都庫什地區地震均傳至喀什，形成有感地震。2017年5月11日塔縣發生的淺源地震也造成一定人員傷亡和財產損失。與此同時南疆作為具有4000年歷史的人類活動場所，歷史和近代遺留大量古舊建筑，研究此類建筑在中小震中的反應以及大震中的倒塌，具有科研和現實意義。

1 喀什高臺民居老舊建筑分布

建筑物作為人類財富的重要組成部分，在使用過程中也得到了所有者良好的維護，因此現存老舊建筑也較多。以喀什高臺民居為例，它是在孤立的土坡上、近800年的時期內陸續修建擴建而成的坡地建筑。該街區由當地居民自發建造，并未經詳細規劃，從而呈現出自由的狀態，如圖1所示。王小東院士(2014)指出，根據統計結果，高臺上現存400余幢院落，其中90%左右仍舊處于使用狀態，如表1所示。

表1 高臺民居使用狀態統計

結構類型生土磚木磚混框架倒塌數量24212235946

2 生土的特性研究

生土材料作為區域性很強的結構材料，需要對現場采集的材料進行物理性能、力學性能試驗。在此基礎上判別材料的強度和變形特性，建立靜力強度判定準則。同時對墻體進行數值模擬，建立構件的動力響應模型。

項目組對喀什市某鄉的夯土農宅進行了現場考察，獲取廢棄房屋的土坯樣本，同時采取土坯原料場的粘土樣本，采用曬分法獲取粒徑累計曲線。圖2，圖3為采樣的現場照片。

3 生土建筑的抗震性能理論分析和實測

南疆大量地域設防烈度較高，如喀什市設防烈度為8.5度，這種高設防烈度和未經抗震設計的生土結構形成鮮明對比，而對于生土結構的平房或者二、三層建筑的抗震能力數值分析和試驗尚處于較為初步階段。因此在進行現場勘察、強度測定之后，進行整體結構的抗震性能評估成為必須。因此需要基于規范，以數值分析方法評定生土結構相關性能。

高臺民居的生土建筑，是以生土作為墻體材料、以細木枋作為樓板檁條構成的類似柔性砌體結構，如圖4所示。其結構整體性較差，通過數值計算方式判定結構的抗震性能有其必要性。

在對結構的現場檢測、材性實驗基礎上，劉成清(2014)指出可以采用ANSYS軟件對生土建筑在地震作用下的反應進行時程分析。根據結構的相關尺寸特征建立有限元模型，墻體采用Solid45單元，木檁條采用Beam4 單元，生土墻體材料模型采用DP模型。

同時可以通過利用脈動試驗確定結構物的動力特性。現場測試所采用的儀器設備包括Lance LC0132T加速度傳感器和同濟大學自主開發SVSA數據采集儀，如圖5所示。施衛星指出SVSA系統在汶川大地震和此后的上海校安工程中經歷了數千個項目的實測，具有一定可靠度。它也將在生土結構的檢測中發揮其應有的作用。

4 生土建筑的加固

我國的結構加固工作，在唐山大地震之后得到了長足的發展，對于結構在地震中的損壞情況，有針對性的對砌體結構和鋼筋混凝土結構采用加固處理，并形成相應的加固工藝和規范措施。對于生土建筑的加固，宜充分吸收這些經驗，尋找合適自身的方法。黃斌(2015)提出采用鋼絲網砂漿加固土坯以實現抗震要求。本文作者將尋求采用鋼筋混凝土面層加固法、鋼筋網水泥砂漿面層加固法、新增鋼筋混凝土構造柱和圈梁加固法以及隔震等方法，探索在生土建筑中加固的應用。

5 生土材料的改性

生土傳統應用雖然廣泛，但由于材料本身強度低又呈現脆性，作為多層建筑的結構用材并不合適。對于平方或者低層的建筑，參照混凝土和其他結構形式進行材料方面的改性，是近期生土研究的一個方向。對于版筑施工工藝，需要搭設墻體模板，而將通過增大生土漿的流動性，采用澆筑工藝施工形成生土墻。這個過程可以通過添加水泥和摻合料的方式，在增大生土漿流動性的同時，提高其成品的強度。這可以參考現有的現澆混凝土結構施工工藝，得到較快速度推廣。

對于砌筑施工工藝，則需要在土坯和泥漿上做進一步研究，參考非燒結磚的生產流程，采用石灰或者水泥作為添加劑制造新型土坯磚；同時改善泥漿配比，使得和較為光滑的土坯之間形成良好的粘結。這種改良在工藝上較為簡單，因此可能在某些施工難度較大的特定區域進行推廣。

6 結語

通過對南疆地區走訪，特別以喀什高臺民居為例，可以知道當地建筑仍大量存在生土建筑。目前對此類地域性建筑的研究并不深入，加強其材料性能、結構體系和施工工藝的研究，適度推廣這種造價極為低廉的建筑形式，對于較快速度改善當地居民居住條件有一定價值。同時對此類建筑進行大面積調研、推進抗震加固改造工作，保護人民生命安全，對于小震頻發的南疆地區具有現實意義。

[1] 王小東，宋 輝，劉 靜，等.喀什高臺民居[M].南京：東南大學出版社，2014.

[2] 劉成清,陳 馳,何廣杰,等.生土建筑的抗震性能分析與評估[J].建筑結構,2014(19):67-71.

[3] 黃 斌,阿肯江·托呼提.基于RVE的鋼絲網砂漿加固土坯砌體力學性能研究[J].防災減災工程學報,2015(5):659-665.

ResearchontheseismicperformanceofoldbuildinginKashgararea★

HeBinZhangFengliWangQianMaWeinanAygulAblimitMusajanTurhun

(CollegeofCivilEngineering,KashgarUniversity,Kashgar844008,China)

The old buildings in Kashgar are mainly of rare earth, which facing high seismic intensity without seismic-resistance design. Basing on the foundational study of soil characteristics, the structural seismic performance is studied using the finite element method and experimental test on site. Some kinds of reinforcement method are proposed at the end.

Kashgar, rare earth building, seismic performance, reinforcement

1009-6825(2017)30-0041-02

2017-08-14★：本文得到大學生創新訓練項目(編號:201610763010)資助

何 斌(1976- )，男，博士，講師

TU352.1

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