李承芳,邱 斌,2,3,趙寶生,2,3
(1.云南省建筑結構與新材料企業重點實驗室,云南昆明650223;2.昆明市建筑工程結構安全和新技術重點實驗室,云南昆明650223;3.云南省建筑科學研究院,云南昆明650223)
農村危房認定、改造作為精準扶貧工作的重要一部分,是黨和政府進行脫貧攻堅戰的重要一環,引起了政府與群眾的廣泛注意。
2017年8月筆者協同云南省某市住建部門對該地區部分鄉鎮的農村房屋進行了調研,調研發現該地區農村房屋主要由石砌體結構、磚砌體及木結構組成,其中石砌體房屋普遍為一層建筑,個別為二層建筑,磚砌體(或其他砌塊砌體)房屋普遍為一二層建筑,木結構一層與二層均有。
農村房屋基本未進行正規設計,施工則由當地施工隊伍進行施工,施工質量較差,同時使用者無維護意識、部分人員經濟條件較差,住房年久失修,加之材料性能隨時間衰退,導致農村現有房屋存在種種問題。
本文基于2017年8月對云南省某地區鄉鎮農村危房認定工作中發現的種種問題,結合相關規范標準,對農村危房進行科學、規范的改造提供部分建議。
現存農村石砌體結構的房屋一般無正規設計,采用石砌體墻與木屋(樓)蓋或石砌體墻與鋼筋混凝土屋(樓)蓋的結構型式,基本無抗震構造措施,由當地施工隊伍進行施工,施工工藝未完全按照相關規范執行,存在眾多缺陷,本節主要針對調研中發現的問題進行匯總說明。
石砌體墻存在如圖1所示的石材、砂漿風化現象,甚至出現石砌塊豎向開裂,強風化石材承載力基本發揮完全,不利于繼續承載。

圖1 石材風化剝落
1)石材呈層狀結構,層與層之間存在層理面,砌筑時宜將層理面垂直于豎向力,現場發現多處房屋石材層理面平行于豎向力,如圖2所示,不利于石墻的豎向承載。

圖2 平行石材層理砌筑
2)施工粗糙導致砌塊灰縫較大、上下層砌塊錯縫位置較近,加之砂漿強度較低導致砌塊間粘結效果較差,荷載作用下易形成如圖3所示的通縫。
3)石墻灰縫較大、間距不合理導致石塊未實現有效搭接,久而久之灰縫收縮也易導致豎向通縫的形成[1],通縫會導致結構整體穩定性和抗震性能降低。
4)石砌體墻基本不設置圈梁,部分房屋橫墻間距大,導致石砌縱墻在平面外無有效約束,同時墻體高寬比較大,墻體平面外穩定性差。

圖3 施工粗糙形成通縫
當地石砌體房屋大量使用硬山擱檁屋蓋建造,檁條在墻上的擱置長度較短且檁條與墻體之間無有效的連接措施,硬山擱檁房屋內外部如圖4所示。
硬山擱檁是指墻體為磚墻、石墻等剛性材料的山墻上擱置檁條,再搭設屋面材料的方式,此種方式施工簡便,布置靈活,但對抗震相當不利。
硬山擱檁其主要震害表現為房屋局部坍塌,原因是檁條與山墻無可靠拉結,檁條擱置長度又短,地震時更容易由山墻內拔出[2];其次是因檁條和墻體間無有效連接,荷載作用下檁條和墻體無法協同工作,不能實現變形協調。
1)磚砌體房屋構造柱設置不規范甚至不設置構造柱,大部分磚砌體房屋轉角或縱橫墻交接處施工粗糙,幾乎不設置構造柱或者設置構造柱但是砌體墻不預留馬牙槎或馬牙槎預留尺寸僅為1/4磚長。墻體轉角及縱橫墻交接處應力比較集中,如果沒有較好的連接,在地震或外來作用下墻體很容易在上述部位開裂[3]。
2)墻體(主要是縱墻)開洞普遍較大,如圖5所示,砌體房屋縱墻因開窗洞的需要進行大面積開洞,開洞尺寸嚴重超出GB50011-2010《建筑抗震設計規范》(2016年版)中砌體房屋局部尺寸限值的要求,開洞面積幾乎達到墻體總面積的70%以上,嚴重削弱了墻體截面面積,對墻體承載性能影響顯著。
3)屋面防水較差,導致出現如圖6所示的鋼筋混凝土屋蓋鋼筋明顯銹蝕。

圖5 縱墻開洞超規范限值

圖6 頂板鋼筋銹蝕明顯
4)出屋面樓梯間無圈梁與構造柱等保障房屋整體性的構造措施、墻體較薄(120mm厚墻),部分樓梯間屋蓋采用如圖7所示的石棉瓦屋蓋,此種情形下的出屋面樓梯間與主體結構無有效拉結措施,地震作用下或其他水平荷載作用下易發生屋蓋倒塌。

圖7 出屋面樓梯間與主體結構無有效拉結

圖8 房子無基礎
5)個別房屋出現如圖8所示的無基礎,在地面找平層上直接砌筑,此種做法屬于臨時房屋的施工做法,用于住宅類房屋顯然不妥。
1)部分房屋建于山體易滑坡地區、采礦區等易出現地質災害的地點,導致新建房屋出現嚴重的開裂、倒塌,如圖9所示,該區域大部分房屋因大范圍倒塌已棄之不用。

圖9 山體易滑坡區房屋開裂倒塌
2)相當數量的房屋處于農田耕地中間,加之施工不規范,地基處理不到位,導致房屋縱橫墻出現如圖10所示的嚴重開裂,該房屋的開裂已經達到GB50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》中cu或du級的程度,但仍然在使用。
由于房屋外墻與屋蓋保溫隔熱措施不到位導致房屋屋蓋部位角部出現明顯的溫度裂縫,如圖11所示。

圖10 建于耕地中間房屋開裂嚴重

圖11 屋面溫度裂縫
產生溫度裂縫的主要原因在于保溫隔熱效果不足,使屋面結構的溫度變形遠大于墻體,且主要表現為屋面板中部變形最小,兩端變形最大,砌塊圍護結構和混凝土屋面板的線膨脹系數不同,經日照、氣溫變化、室內外溫差過大等原因,導致墻體端部出現主拉應力,當主拉應力超過砌體的抗拉強度時,就會在墻體上部形成裂縫[4]。

圖12 木柱顯著傾斜變形
木結構房屋普遍存在如圖12所示的柱子歪斜、變形的情況,因建造時間久遠,無法判斷歪斜、變形是受力所致或是取材不當,但可判定柱子歪斜、變形會導致柱身產生較顯著的附加彎矩,進而顯著影響柱的承載性能,地震作用下,易發生傾倒等破壞。
因建造時間久遠且住戶缺乏維護意識,木結構房屋普遍存在如圖13所示的木材腐朽現象。

圖13 木材腐朽、開裂
當地木結構房屋的木梁柱均未在木材表面做相應的防腐、防蛀措施,且住戶使用時缺乏維護意識,導致木材在長期使用的過程中,發生腐朽、開裂、蟲蛀等現象,對木構件的承載性能和耐久性能產生顯著影響。
個別木結構房屋因年久失修導致房屋整體傾斜、屋面出現顯著凹陷等現象,圖14所示為一幢近150年房齡的木結構房屋因年久失修產生整體傾斜和屋面凹陷等現象。

圖14 屋面凹陷
石砌體房屋的建造建議應遵循以下基本原則:
1)確保砂漿的強度,若無設計要求,砂漿的強度等級不應低于M5;
2)常溫施工時,砌石前二天應將石料澆水濕潤[5];
3)料石墻體上下皮豎縫相互錯開1/2石長;
4)石砌體墻體與石砌體基礎每天砌筑高度不應超過1.2m;
5)毛石砌體宜分皮臥砌,錯縫搭砌,搭接長度不得小于80mm,內外搭砌時,不得采用外面側立石塊中間填心的砌筑方法,中間不得有鏟口石、斧刃石和過橋石;
6)毛石砌體的第一皮及轉角處、交接處和洞口處,應采用較大的平毛石砌筑;
7)砌筑時,不應出現通縫、干縫、空縫和孔洞;
8)砌筑毛石基礎的第一皮毛石時,應先在基坑底鋪設砂漿,并將大面向下。階梯形毛石基礎的上級階梯的石塊應至少壓砌下級階梯的1/2,相鄰階梯的毛石應相互錯縫搭砌;
9)料石砌體的水平灰縫應平直,豎向灰縫應寬窄一致,其中細料石砌體灰縫不宜大于5mm,粗料石和毛料石砌體灰縫不宜大于20mm;毛石墻灰縫寬度一般控制在約20mm,鋪灰厚度30mm~40mm;
10)料石墻的第一皮及每個樓層的最上一皮應丁砌;
11)石塊間較大的空隙應先填塞砂漿,后用碎石塊嵌實,不得采用先擺碎石后塞砂漿或干填碎石塊的方法;
12)多層石房屋的層高不宜超過3m,單層石房屋的屋檐高度不宜超過3.2m;
13)樓蓋和屋蓋宜采用現澆鋼筋混凝土板或者裝配整體式鋼筋混凝土板。單層石房屋也可以采用木蓋板;
14)石砌體采用的石材應質地堅實,無風化剝落和裂紋;
15)石材表面的泥垢、水銹等雜質,砌筑前應清除于凈;
16)在選取石料時,一定要盡量選擇相互之間咬合較好的片石和塊石,少選擇分層性嚴重的卵石和青石。實在條件有限時,石墻也要仔細砌筑并在中間雜墊碎石并以灰泥涂抹瓦刀打平。
提高磚砌體結構房屋的抗震能力,應當遵循以下基本原則:
1)平面布置盡可能均勻對稱;
2)優先采用橫墻承重,橫墻承重的房屋橫向剛度大,房屋整體性好;
3)設圈梁和構造柱,以保證砌體結構的整體性;
4)樓板在承重墻上一定要有足夠的支撐長度,樓板擱置在墻上的長度不宜小于100mm[6];
5)門洞、窗洞不宜太大,以保證墻體的整體性。
提高砌體結構房屋的施工質量,應當遵循以下基本原則:
1)鋼筋混凝土構造柱應設置在房屋的轉角處和橫墻與外縱墻交接處,墻體與構造柱連接處應砌成馬牙槎,先砌墻體后澆筑混凝土。構造柱兩側應沿墻高每500mm設2φ6拉結鋼筋,深入墻內不應小于1m,端部應做90°彎鉤。構造柱與圈梁連接處,構造柱的縱筋應穿過圈梁的主筋,保證與圈梁的錨固長度;
2)鋼筋混凝土圈梁截面高度不應小于120mm,寬度不應小于240mm,配筋不應小于4φ10;
3)嚴格把控砂漿強度,嚴禁加入一些為節約成本而代替水泥的當地材料,如粉煤灰等[7];
4)嚴禁將用于填充墻的材料用于承重墻體;
5)主要承重墻的厚度不應小于240mm。
提高木結構房屋的抗震能力,應當遵循以下基本原則:
1)不應采用木柱與磚柱或磚墻等混合承重,山墻應設置端屋架,不得采用硬山擱檁,已采用的詳見本文4.5章節;
2)木柱木屋架和穿斗木構架房屋,6~8度時不宜超過兩層,總高度不宜超過6m,9度時宜建單層,高度不應超過3.3m;木柱木梁房屋宜建單層,高度不宜超過3m;
3)木柱木屋架和木柱木梁房屋應在木柱與屋架(或梁)間設置斜撐;橫隔墻較多的居住房屋應在非抗震隔墻內設斜撐;斜撐宜采用木夾板,并應通到屋架的上弦;
4)穿斗木構架房屋的橫向和縱向均應在木柱的上、下柱端和樓層下部設置穿枋,并應在每一縱向柱列間設置1~2道剪刀撐或斜撐。
提高木結構房屋的施工、修繕質量,應當遵循以下基本原則:
1)木結構工程施工單位應具有建筑工程施工資質,主要專業工種應有操作上崗證;
2)修繕維護結構時,可以采取壓力噴漿或灌漿加固的方法提升墻體的強度;
3)為了減少地震作用對墻體的影響,必要時,應降低墻體的重量,利用輕質高強的新型木墻或磚墻來替代土坯墻,利用鉛絲或鋼筋把柱架與墻體拉結,保證兩者可以更好地協同工作,增加墻體結構的穩定性[8];
4)針對構件的裂縫,無論裂縫的大小,必須清除裂縫中殘留的積存物,在裂縫小于3mm時,可以用膩子把裂縫勾抹嚴實;在裂縫介于3mm和30mm之間時,并且有貫通的趨勢時,可以利用碎木條嵌補再用粘合劑粘牢;在裂縫的寬度大于30mm時,必須嵌補裂縫,除此之外,采用鐵箍或FRP纖維布在構件的開裂段箍住,以此來提高和恢復構件自身的強度和剛度;
5)針對構件的腐朽,如若只有表層木材被腐朽,內部材料保存完好,并且可以達到承載力的要求,必須把腐朽的部分清除,對構件表面進行防腐和清凈處理后,按照原尺寸和原樣,利用耐水性膠粘劑和干燥木材修補整齊;
6)新木柱制作時,要盡量同原木柱截面和形狀,收放控制在0.6%左右[9];
7)木構件修補時,新舊木材結合處應平順、緊密。范圍大的采用硬木加工成榫卯木銷帶環氧樹脂膠固定,范圍小的可以鉆眼,用竹釘帶環氧樹脂膠固定。
1)選址應避免有采礦史、易滑坡等的危險地區。若實在避讓不開,需在采礦區和易滑坡區建民房,應根據實際情況,采用換填法、密實法、注漿法等對地基進行加固處理。
2)房屋設計最好由當地建設行政主管部門根據本地區實際情況按不同等級分檔制定出數套標準通用圖紙,農民可根據具體情況選擇適合自家的標準和樣式。如需對圖紙作適當調整修改,可向圖紙審查部門提出申請,由相關部門作出調整,以免存在房屋開間進深不合理、結構選型不合理等問題。
3)各地行政主管主管部門應加大農村建房、翻修的監管力度,如要求房屋設計合理、要求施工隊有相應資質、嚴格監管所用建材等,通過建立示范點和行政強制手段相結合的方式,逐步把控農村住宅建設質量,提高農村住宅建設水平[10]。
對于硬山擱檁的房屋,盡量取締硬山擱檁屋面,實在不能取締的,最好采取出山的做法,即檁條伸出山墻,并用鐵釘將檁條與埋入山墻內的長木磚釘牢;或在山墻兩側用木條釘于檁條底面,夾住山墻。此外,還應將中間墻上的檁條接頭相互釘牢[11]。
對于露筋不太嚴重、承載力損失較少的屋面,應對露出鋼筋進行除銹處理并噴涂防銹涂料,再對屋面板底進行重新粉刷。對于露筋嚴重,基本喪失承載力的屋面板,建議直接拆除重建。新建房屋需注意建筑材料的質量,以及屋面板的澆筑厚度、鋼筋保護層厚度是否嚴格達到要求。
對于因溫度變化下屋面板與砌體維護結構變形不協調所產生的溫度裂縫,可采用縫內灌水泥漿或環氧膠漿的處理方法,也可采取水泥砂漿鋪貼鋼絲網的表面補強處理方法。
另外,新建房屋需采取相應措施以防止溫度裂縫的出現,如鋼筋混凝土屋蓋增設通風隔熱層、通過加設部分抗剪砌塊或補強鋼筋的方式增強局部砌體的抗裂性、屋面設置柔性分格縫并在縫內嵌填柔性防水材料等。