寧夏南部山區典型村鎮房屋損傷現狀及成因分析★

吳主龍 王維康 馬逸成

(寧夏大學土木與水利工程學院，寧夏 銀川 750021)

1 概述

寧夏南部山區位于寧夏南部，地處黃土高原西北端，屬于黃河中游黃土丘陵溝壑區。轄區內包括固原市五縣一區和同心、鹽池部分地區，為回族聚居地區，總土地面積1.68萬km2，占全區總面積的32.4%。寧南山區地形地勢復雜，絕大多數地區干旱少雨溫差大，光能利用率低。該區干旱缺水，水土流失嚴重，屬于典型的半干旱退化山區。砌體結構因其取材方便、造價低廉而在寧夏南部山區被廣泛應用。然而，砌體建筑在長期使用過程中，通常會產生不同形式和程度的病害與損傷，其中裂縫是諸多病害中最為常見的一種。

由于墻體既是砌體結構的圍護構件又是承重構件，其裂縫的產生可能造成不滿足正常使用極限狀態甚至是承載力極限狀態，從而危及結構安全，因此，有關砌體結構裂縫的成因和防控方法研究是國內外廣大學者多年以來關注的重要課題。自20世紀90年代以來，借助理論分析、實驗研究和數值模擬等手段，研究人員針對砌體結構中脆性材料的開裂機理開展了大量深入細致的研究[1-5]。

盡管廣大學者針對砌體結構開展了大量研究，也提出了很多行之有效的加固改進措施，但地域性和針對性普遍不強。寧夏南部山區砌體房屋受當地自然環境、經濟水平等多種因素影響，建造技術和形式具有一定的特殊性，現有研究成果難以完全適用。對寧夏南部山區砌體結構房屋損傷現象開展系統性研究具有重要現實意義。

2 村鎮房屋現狀調查

寧夏南部山區村鎮建筑多以砌體結構為主，而砌體結構在服役過程中，不可避免會受到自然環境、外部荷載和其他因素的作用而產生損傷。墻體的損傷破壞，通常都會對房屋居住者在心理和感官上產生負面影響而無法完全滿足正常使用極限條件。對于以砌體結構為主的村鎮建筑，墻體外觀上的裂縫還可能是承載不足或結構損傷的外在表現，然而房屋損傷和裂縫的產生原因十分復雜。要想確定房屋損傷破壞的真正原因，就必須開展實地調研，針對房屋結構和構造形式、工作環境等多方面內在和外在因素綜合分析。探索并確定造成結構損傷的主要原因，建立降低結構損傷程度的有效對策，提高寧夏南部山區村鎮房屋抵御自然災害能力，對于改善經濟欠發達地區群眾生活和居住條件具有重要現實意義，更是寧夏精準扶貧計劃順利實施的重要保障。

2.1 磚砌體結構

當地砌體建筑建造年代大多較近，從外觀來看，這類建筑普遍外觀較為整潔，內部空間寬敞。從結構承載力來看，縱橫向承重墻體布置相對合理，從而保證承重結構雙向水平剛度均勻，消除了水平承載力驟減的突出薄弱環節。然而，目前我國村鎮房屋建造尚無統一設計和施工標準，基本上是工匠們根據施工經驗及當地建造風格和傳統來建造的，這就導致磚砌體房屋中不可避免的存在一定缺陷，如圖1所示。圖1所示為磚砌體建筑門窗洞口斜裂縫，通常情況下引起砌體結構的因素有很多種，例如溫度收縮、地基沉降、干縮變形、地震破壞等。調查發現，近些年當地為發生烈度較高地震，且該砌體建筑其他部位未出現明顯破壞，排除地震破壞的可能性；干縮變形和溫度收縮引起的裂縫多為豎向裂縫，且大多出現于長度較大的縱墻中；圖中所示的斜裂縫多由剪切荷載引起，而剪切荷載的產生又源自結構或構件的相對位移，由此可以初步確定裂縫由地基不均勻沉降所致。進一步調查發現，濕陷性黃土廣泛分布于寧夏境內，尤其是寧夏南部山區的固原市，濕陷性黃土地基的濕陷特性給建筑物帶來多種不同程度的危害，如沉降、裂縫、傾斜，甚至影響其安全使用。由此綜合分析可知，可以確定該磚砌體建筑門窗洞口斜裂縫主要由地基不均勻沉降所致。

2.2 生土結構

生土建筑是一種典型的傳統建筑，由于其取材容易，施工方便，保溫隔熱性能良好，建造成本低等諸多優點，而在我國廣大農村地區被廣泛應用。近年來在經歷和目睹多次地震震害后，人們對生土建筑的劣勢逐漸被人們所認識：由于生土材料本身粘結性能較差，地震往復荷載作用時承重墻體極易發生破壞，甚至倒塌；

為了保證一定的豎向承載力，墻體通常被制作的較厚，導致結構自重增大；另外，為了防止受壓的生土墻體不發生平面外失穩，墻體普遍設置較為低矮，這就造成房間門窗洞口較小，采光和通風效果不佳等問題。

除了上述生土房屋通病外，在現場調查過程中還發現一些較為特殊的損傷現象，生土房屋裂縫如圖2所示。從圖2中可以看出，單坡屋頂生土房屋和雙坡屋頂生土房屋的山墻部位均存在不同寬度的豎向貫通裂縫，而該裂縫頂部對應于房屋主梁。結合生土房屋構造可知，房屋主梁需要承受上部檁條和椽子傳遞的屋面豎向荷載，并將其傳遞至下部承重墻體。在此荷載傳遞過程中，由于受力不均勻或劈裂荷載作用，墻體極易發生破壞。對于這一問題，可以在主梁底部設置面積較大的墊塊以保證荷載均勻傳遞，或者在墻體內部設置有效的水平拉結措施從而提高墻體的整體性。

注：指導教師：包超。