村鎮(zhèn)生土住宅結構承重墻體設計及局部承壓能力分析

王洪亮

（大慶市龍鳳區(qū)房產(chǎn)管理站，黑龍江 大慶163711）

在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施背景下，村鎮(zhèn)生土住宅的建設規(guī)模有增加趨勢。近年來，建筑行業(yè)對生土住宅的結構形式、抗震措施、材料改性等方面進行了大量的研究，總結了一套較為完善的生土住宅設計與施工技術體系。其中，土料的性能、結構的設計、施工的方法等，是影響生土住宅使用性能和質量安全的三個核心要素。施工單位要基于住宅的使用需求，重點從這幾個方面展開分析與設計，嚴格施工工藝控制，才能建設出高質量的房屋。

1 村鎮(zhèn)生土住宅結構體系

1.1 生土住宅的進深

住宅的進深將會直接決定占地面積。理論上來說，進深越大，則占地面積越小，但是也會導致房屋內部采光效果變差。相應的，進深偏小，雖然提升了住宅內部的采光與通風效果，但是也會因為抗震橫墻太短，而影響住宅的穩(wěn)定性。因此，要根據(jù)住宅的層數(shù)、墻體的厚度等參數(shù)，合理確定房屋進深。例如，某生土住宅的地震烈度為VI 度，層數(shù)為1 層，外墻厚度為420mm，內墻厚度為300mm，房屋進深范圍為4.5-6.0m。

1.2 生土住宅的層數(shù)、層高、總高度

生土材料在承重強度、抗剪能力等方面的特性，決定了以生土材料為主的房屋，其層數(shù)不能太多、高度不能太高。以地震烈度作為設計依據(jù)，不同烈度下生土住宅的層數(shù)、層高等限制如表1 所示。

1.3 生土結構房屋的局部尺寸

以村鎮(zhèn)較為常見的三開間生土住宅為例，其整體構造如圖1所示。圖中a 承重窗間墻的最小距離，a 值越大，則生土住宅結構的穩(wěn)定性越好。在地震烈度為VI 時，a 值不得低于1.2m；在地震烈度為VIII 時，a 值不得低于1.5m。圖中b 為承重外墻至門窗洞邊緣的最小距離，b 值越大，則生土住宅結構的抗震能力越強。地震烈度與尺寸關系與a 相同。圖中c 為非承重墻至窗洞邊緣的最小距離，恒定為1.5m。另外，考慮到生土材料抗剪能力差，在條件允許情況下，應適當增加墻體截面寬度，以防止剪切破壞，保證住宅結構安全。

2 村鎮(zhèn)生土結構承重墻體設計

2.1 承重墻體的設計

生土住宅作為一種成熟且廣泛應用的建筑形式，承重墻體的組合形式十分多樣。比較常見的是“下磚上坯”形式，先以標準磚砌筑整墻高度的1/3，在磚的上部使用土坯直到標高；另外也有一些地方使用“左夯土墻右磚砌體”形式，或者是“下夯土墻上磚砌體”形式，等等。但是這些模式都存在一些質量通病，在材料轉換部位，由于粘結效果不好容易形成縱向或橫向的裂縫，導致整個墻體的穩(wěn)定性受到影響。因此，近年來很多新式的生土住宅，大多選用“土-木混合”形式，生土墻體與木架結構的結合，類似于高層建筑中的混凝土與鋼筋結構，住宅穩(wěn)定性得到了顯著的提升。

2.2 承重夯土墻體厚度計算

表1 地震烈度與生土住宅限值

如上文所述，承重墻的橫截面積對生土住宅的抗震性能、抗剪能力有直接影響。因此在生土住宅設計時，必須要根據(jù)結構形式和受力情況，準確計算承重墻的厚度，確保滿足穩(wěn)定性要求。在墻體厚度計算時，常用的方法為“底部剪力法”。計算過程為：（1）構建計算模型。以普通的三開間、一字型、雙層生土住宅為例，其設計層高為3.5m，進深6.6m。（2）計算重力荷載。屋面荷載5.3kN/m2，樓面荷載為6.2 kN/m2，生土墻每延米自重標準值為24.7kN/m。（3）兩層墻體自重為24.7×2=49.4 kN/m；縱墻上承受的來自屋面的線荷載為5.3×3.5= 18.6kN/m；縱墻上承受的來自二樓底板的線荷載為6.2×3.5=21.7 kN/m。（4）重力荷載總值為49.4+18.6+21.7=89.7 kN/m。其中，墻體長度為3.2m，地震力為89.7×3.2=287.04kN。參考相關標準，地震烈度在VIII 度以下時，承重夯土墻體厚度為450mm 可以滿足抗剪承載力的要求。

2.3 墻體高厚比

墻體的高度與厚度之比，也是決定生土住宅穩(wěn)定性的一個重要指標。其中，山墻作為房屋中的主要承重墻體，如果高厚度≥10，按照相關要求必須設置扶壁墻垛（如圖2 所示）。從作用效果上來看，相當于在房屋山墻的外側進行結構性加固，通過提供外力使山墻的穩(wěn)定性得到較為明顯的提升。還有一種措施則是適當增加墻體厚度，雖然在一定程度上增加了房屋占地面積或是壓縮了房屋內部空間，但是在房屋結構穩(wěn)定性上得到了保障，也是生態(tài)住宅設計與施工中常用的一種方法。

圖2 生土住宅中扶壁墻垛示意圖

3 墻體的局部承壓能力分析

調查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段很多正在使用的生土住宅，大梁、檁條等主要的承重構件，多數(shù)情況下都是直接放在承重墻上。由于應力全部集中在構件與墻體接觸部位，因此很容易出現(xiàn)壓碎、裂縫等問題，除了引發(fā)房屋滲漏等問題外，對整體結構安全也會帶來負面影響。對于這類既有建筑，可以嘗試增加墊板的方式進行結構改良，以緩解局部壓力集中的問題，提高局部承壓能力。大梁和屋架處的墊板設置如圖3 所示。需要注意的是，墊板上部與梁相接位置，應采用釘子加以固定，下部與墻體相接位置，應使用扒釘固定，避免墊板移動。

圖3 生土住宅大梁、屋架處墊板設計

4 生土墻體施工的創(chuàng)新技術

4.1 土坯的民間砌筑

農(nóng)村地區(qū)生土住宅使用的土坯，多為現(xiàn)場制作，工序主要包括拌料、撒灰、打制、脫模、晾干等。成型后的土坯按照不同的方式砌筑成墻，砌筑方式對土坯墻的穩(wěn)定性有直接影響。生土住宅的墻體砌筑，最為常見和簡便的方式是平砌。砌筑時按照“錯縫搭接”的原則，將土坯依次堆砌。這種方式多用于房屋后墻。還有一種方式是立砌（也稱臥砌），土坯的排布方式如圖4（a）所示，這種方式多用于房屋檐墻、山墻。還有一種特殊的墻體是隔墻，即用于分隔室內空間的墻體。這類墻體并無承重作用，常用裱砌的方式，如圖4（b）所示。在具體設計和實際施工時，要根據(jù)具體位置和功能特點，選擇合適的砌筑方式。

圖4 土坯的立砌（a）和裱砌（b）

4.2 土坯墻砌筑工藝

砌筑土坯時，需要在土坯上層涂抹泥漿，然后加蓋上層土坯，用力按壓后讓上下層土坯牢固粘結在一起。在整墻砌筑完畢后，底部土坯承受了來自上部土坯的重力荷載，容易出現(xiàn)泥漿擠出的情況。為了避免此類問題，規(guī)定每天砌筑土坯墻的高度控制在1.5m以內。除了避免泥漿擠出外，也可以讓泥漿盡快的干燥、硬化，提高墻體的整體穩(wěn)定性。砌筑土坯墻時，墻角部位因為應力集中，需要采取拉接處理，在一定程度上實現(xiàn)力的分擔，避免墻角部位土坯出現(xiàn)壓碎的情況。另外，水平泥漿抹平后，厚度應控制在15-20cm，太薄會導致土坯粘結效果不理想，太厚會影響土坯墻體的承重效果。

4.3 夯土墻夯筑

使用“板筑法”完成夯土墻的施工，在夯筑時為了保證墻體的強度，可以借助于專用的木模，如圖5 所示。現(xiàn)場施工時，首先將模板放好，并檢查兩端是否水平，高度差不得超過2mm。然后將土導入模板內部，蕩平之后，開始用夯錘進行重擊。由于兩側模板阻擋，在夯錘的重力擠壓下，模板內的土會變得更加密實，從而達到提高強度的效果。夯擊時，按照先邊緣后中間的順序，注意夯錘要均勻覆蓋整個面，且夯擊遍數(shù)在3-5 遍。上層夯擊結束后，進行翻面，使底部朝上，再重復上述步驟夯擊，使兩面的強度均得到提升。

圖5 夯土墻專用木模

5 結論

生土住宅作為現(xiàn)階段鄉(xiāng)村常見的住房形式，在設計與施工時，需要重點關注承重墻的設計，并加強施工控制，才能保證生土住宅的結構穩(wěn)定和居住安全，維護農(nóng)民群眾的生命財產(chǎn)安全。