山西某縣農村房屋抗震鑒定及加固方案研究

史英豪

(山西省建筑科學研究院有限公司，山西 太原 030001)

0 引言

為切實提高農村房屋(以下簡稱“農房”) 的抗震安全性能，保障人民群眾生命財產安全，改善農村人居環境，提升鄉村風貌和安全宜居水平，山西省人民政府同意開展農村住房抗震改建試點工作，通過新建、加固等方式，從整體上提高農房的抗震水平[1]，進而改善農村住房品質，助力鄉村振興，切實提升農民群眾的幸福感、獲得感、安全感。

1 當地農房的主要結構類型及特點

1．1 生土結構農房

該類農房一般建造于20 世紀40 年代～70 年代，主要由土坯墻和夯土墻承重，屋架主要由柁梁、木檁條及椽木等組成。屋頂大多為單坡、雙坡屋頂，主要由青瓦或紅瓦構成。為外墻美觀且減少墻體雨水沖蝕常常在外裱砌一層磚。生土結構房屋的墻體材料抗彎、抗剪等力學性能均較低，防震減災方面能力較差。從材料抗震方面考慮，不能滿足抗震設計中延性設計方面的要求[2]。

1．2 木結構農房

該類農房一般建造于20 世紀60 年代～80 年代，當地木結構農房層數為一層，開間多為3 間和5 間兩種形式。主要包括穿斗木構架、抬梁式木構架，圍護墻體主要為磚和生土。木結構農房木構件之間通過卯榫連接，具有相對較好的抗震性能[3]。

1．3 磚木結構農房

該類農房一般建造于20 世紀70 年代～90 年代，房屋承重墻體主要由青磚或紅磚砌筑。墻體厚度主要有37 cm，24 cm 和12 cm 三種。屋頂有平頂、單坡和雙坡三種，多為柁梁加檁和硬山擱檁，屋面一般鋪設紅瓦、青瓦或彩鋼等材料。基礎多為石基礎或磚基礎。該農房從抗震角度分析，墻體整體剛度較差，但柔性強。該類農房關鍵是墻體是否布置有相應的構造柱、圈梁等構造措施，以及木屋架承重構件在磚墻上的支承長度和屋架平面外約束。該地區磚木結構農房大多數均未布置任何抗震構造措施，抗震性能普遍較差。

1．4 磚混結構農房

該類農房一般建造始于20 世紀80 年代，當地磚混結構農房以一層為主，少數二層。承重墻體主要以燒結普通磚為主，砌筑砂漿多為混合砂漿或水泥砂漿;屋蓋采用鋼筋混凝土預制空心樓板或現澆板[4]。

2 農房的抗震鑒定及加固理論研究

針對不同結構類型的農房，對其進行抗震檢測鑒定及加固的側重點不同。由于該地區絕大多數農房為一層，依據CECS 325:2012 既有村鎮住宅建筑抗震和加固技術規程相關規定，對該地區既有農房抗震鑒定以房屋的結構體系和構造措施鑒定為主，進行綜合評定[5]。抗震加固方案的選擇主要結合當地政策資金投入、施工工藝水平及對農戶房屋的影響程度等綜合考慮，從根本上提高房屋的綜合抗震能力，力求最大程度地改善農村房屋的抗震性能。

2．1 地基與基礎

2．1．1抗震鑒定

1) 重點檢查房屋上部結構是否存在不均勻沉降裂縫和傾斜現象。

2) 檢查基礎是否存在腐蝕、酥堿、松散和剝落等現象，并觀察上部結構的裂縫、傾斜有無發展趨勢，發展趨勢觀測可在墻體裂縫明顯處粘貼石膏餅，定期觀察裂縫走向、石膏餅開裂情況等，以此判定房屋上部結構的裂縫、傾斜有無發展趨勢。

3) 當基礎現狀無腐朽酥堿、松散和剝落，上部結構無不均勻沉降裂縫和傾斜，或雖有裂縫、傾斜但不嚴重且無發展趨勢，可判定該地基基礎為無嚴重靜載缺陷。

2．1．2抗震加固方法

1) 結合房屋上部結構抗震加固方案來提高房屋抵抗不均勻沉降的能力。

2) 加強圈梁與墻體的連接。

3) 當基礎磚(石) 墻砌筑高度不滿足要求時，可采用水泥砂漿面層抹面來加固基礎磚(石) 墻。

2．2 生土結構農房

2．2．1抗震鑒定

生土結構房屋抗震鑒定時，以抗震構造鑒定為主，可不作抗震承載力驗算。

1) 結構體系:重點檢查房屋的抗震橫墻間距;承重體系是橫墻承重還是縱橫墻共同承重等;8 度時不應采用硬山擱檁屋蓋。

2) 材料和外觀質量: 檢查土坯墻外墻厚度不應小于400 mm，內墻厚度不應小于250 mm; 承重墻體是否存在裂縫、傾斜等缺陷;木構件有無明顯變形、腐朽、蟻蝕和明顯開裂;檢查墻體轉角處和縱橫墻交接處咬槎是否完好，不應有豎向通縫，有無拉結措施等。

3) 整體性連接和抗震構造措施: 檢查墻體布置在平面內是否閉合;外墻轉角及內外墻交接處是否布置有木構造柱和拉結措施，房屋內外墻墻頂是否布置有木圈梁;樓(屋) 蓋構件的支撐長度和連接方式;樓(屋) 蓋各構件之間是否采用榫卯、扒釘及圓釘等可靠連接。

4) 局部易坍塌構件及其連接: 檢查承重門窗間墻局部尺寸是否滿足規定要求;出入口處煙囪、女兒墻等易倒塌構件是否有錨固或防倒塌措施等。

2．2．2抗震加固方法

針對農房現狀在抗震方面存在的缺陷，可分別采取提高房屋抗震承載力、加強整體性連接、加強易倒塌部位錨固連接等方法進行抗震加固。

1) 當橫墻間距超出最大限值時，可采取新增抗震橫墻;承重墻體存在明顯開裂等缺陷時，可采取拆除重砌;對不繼續發展的墻體裂縫采用灌漿修補，或用鋼絲網水泥砂漿面層加固補強等。

2) 當房屋縱橫墻連接處咬槎較差時，可在交接處用豎向配筋砂漿帶加強;8 度區房屋的四角及縱橫墻交接處增設木構造柱，墻頂增設木圈梁等等; 樓(屋) 蓋整體性可增設剪刀撐加強，木屋架與山墻之間連接可增設墻攬加強，樓(屋) 蓋各構件之間采用扒釘、圓釘及鐵絲等牢固連接。

3) 當房屋局部易坍塌構件及其連接不滿足要求時，可采用鋼絲網水泥砂漿面層加固補強，并采取鐵件、錨筋等拉結措施。

2．3 木結構農房

2．3．1抗震鑒定

1) 結構體系:檢查房屋的高度、寬度和層數，抗震橫墻的間距，且抗震墻布置宜均勻對稱;不得采用無下弦的人字屋架和拱形屋架;應有端屋架，不應采用硬山擱檁屋蓋等。

2) 材料和外觀質量: 檢查承重木構架和抗震墻材料實際強度; 木構架、木柱是否存在歪斜、開裂等缺陷及其嚴重程度;木柱與屋架或大梁的連接節點是否完好，樓(屋) 蓋有無明顯變形，各構件有無腐朽、蟻蝕等缺陷。

3) 整體性連接、抗震構造措施:檢查木柱是否設柱腳石，且之間是否有鐵件連接;三角形木屋架和木柱木梁房屋是否在屋架(木梁) 與木柱連接處設斜撐; 木屋架間是否設有剪刀撐; 圍護墻體與木柱、木構架(屋架) 之間是否有拉結措施; 木構架、樓(屋) 蓋節點及各構件之間的連接是否牢固。

4) 局部易坍塌構件及其連接: 檢查門窗間墻局部尺寸是否滿足規定要求;出入口處煙囪、女兒墻等易倒塌構件是否有錨固或防倒塌措施; 屋檐外挑梁上是否砌筑砌體。

5) 抗震承載力驗算，當現有房屋的抗震橫墻間距、房屋的寬度和高度值不滿足JGJ 161—2008 鎮(鄉) 村建筑抗震技術規程附錄C 中相關要求時，應對房屋進行抗震承載力驗算。

2．3．2抗震加固方法

針對農房現狀在抗震方面存在的缺陷，可分別采取提高房屋抗震承載力、加強整體性連接、加強易倒塌部位錨固連接等方法進行抗震加固。

1) 當橫墻間距超出最大限值時，可采取新增抗震橫墻;圍護墻體存在明顯開裂等缺陷時，可采取拆除重砌;對不繼續發展的墻體裂縫采用灌漿修補，或用鋼絲網水泥砂漿面層加固補強等。

2) 當木柱下未設柱腳石，或之間無可靠連接時，可根據柱腳分別采取更換柱腳、增強連接等方法進行加固;三角形木屋架和木柱木梁房屋未設置設斜撐、系桿、剪刀撐，應合理增設支撐、系桿、剪刀撐; 圍護墻體與木柱、木構架(屋架) 之間無拉結措施時，應采用墻攬、8 號鐵絲等拉結綁扎牢固加強; 木構架、樓(屋) 蓋節點間連接不符合要求時，可根據現狀情況分別采取增設扒釘、圓釘及木夾板等措施進行加固。

3) 當房屋局部易坍塌構件及其連接不滿足要求時，可采用鋼絲網水泥砂漿面層加固補強，并采取鐵件、錨筋等拉結措施;當屋檐外挑梁上砌筑有砌體，應拆除。

2．4 磚墻承重結構農房(包括磚木結構、磚混結構農房)

2．4．1抗震鑒定

1) 結構體系:重點檢查房屋的高度和層數、抗震橫墻厚度和間距;承重體系是橫墻承重還是縱橫墻共同承重等;同一高度處承重墻體是否采用不同材料混合砌筑;8 度時不應采用硬山擱檁屋蓋等。

2) 材料和外觀質量:檢查承重墻體的磚、砌塊和砌筑砂漿的實際強度; 墻體有無嚴重酥堿、裂縫和歪斜等缺陷;木樓(屋) 蓋構件有無明顯變形、腐朽、蟻蝕和明顯開裂;鋼筋混凝土樓(屋) 蓋板有無明顯裂縫、露筋、銹蝕等缺陷，預制板有無橫向斷裂裂縫等。

3) 整體性連接和抗震構造措施: 檢查墻體轉角處和縱橫墻交接處咬槎是否完好，嚴禁采用直槎等;檢查墻體布置在平面內是否閉合; 外墻轉角及內外墻交接處是否布置有構造柱和拉結措施，房屋是否布置有圈梁; 樓(屋) 蓋構件的支撐長度和連接方式是否滿足要求; 木樓(屋) 蓋各構件之間是否采用榫卯、扒釘及圓釘等可靠連接。

4) 局部易坍塌構件及其連接: 檢查承重門窗間墻局部尺寸是否滿足規定要求;出入口處煙囪、女兒墻等易倒塌構件是否有錨固或防倒塌措施; 后砌隔墻與兩側墻體是否有拉結，墻頂與梁、板或屋架下弦之間有無拉結; 屋檐外挑梁上是否砌筑砌體。

5) 抗震承載力驗算，當現有房屋的抗震橫墻間距、房屋的寬度和高度值等不滿足JGJ 161—2008 鎮(鄉) 村建筑抗震技術規程附錄B 中相關要求時，應對房屋進行抗震承載力驗算。

2．4．2抗震加固方法

針對農房現狀在抗震方面存在的缺陷，可分別采取提高房屋抗震承載力、加強整體性連接、加強易倒塌部位錨固連接等方法進行抗震加固。

1) 當橫墻間距超出最大限值時，可采取新增抗震橫墻;當墻體實際強度偏低、現狀及質量較差時，可對原墻體采取拆除重砌或在墻體一側或兩側采用水泥砂漿(配筋) 面層加固;對出現裂縫的墻體，可根據裂縫開展的情況選擇采用局部抹灰、壓力灌漿及拆砌等方法進行修復補強。

2) 當房屋縱橫墻連接處咬槎較差時，可在交接處增設豎向配筋砂漿帶加強，并配合鋼拉桿加強其連接;當房屋圈梁、構造柱不符合要求時，可增設外加圈梁、柱，或采用配筋砂漿條帶、高延性混凝土條帶加固等; 鋼筋混凝土、預制板樓(屋) 蓋構件支撐長度不滿足要求時，可采取增設托梁、角鋼(配合化學錨栓) 、鋼筋混凝土現澆疊合層等措施加固; 木樓(屋) 蓋整體性可增設剪刀撐加強，木屋架與山墻之間連接可增設墻攬加強，樓(屋) 蓋各構件之間采用扒釘、圓釘及鐵絲等牢固連接。

3) 當房屋局部易坍塌構件及其連接不滿足要求時，可采用鋼絲網水泥砂漿面層或高延性混凝土面層加固補強，并采取鐵件、錨筋等拉結措施; 當屋檐外挑梁上砌筑有砌體，應拆除[6]。

3 當地典型農房抗震鑒定及加固方案實例分析

3．1 工程概況

本農房位于山西省某縣農村地區，建于1992 年，為一層磚木結構，實測房屋總長11．3 m，總寬4．2 m，建筑面積約為47．5 m2，總高度為3．3 m。當地抗震設防烈度為8 度，第一組，設計基本地震加速度值為0．20g。房屋平面布置情況如圖1 所示。

圖1 房屋平面布置情況

3．2 地基基礎抗震鑒定

依據CECS 325:2012 既有村鎮住宅建筑抗震和加固技術規程相關規定，現場檢查發現，該農房地基主要受力層范圍內土質狀況良好;基礎形式為磚基礎，其現狀無腐蝕、松散、酥堿和剝落等現象，且上部承重墻體無明顯不均勻沉降裂縫和傾斜。故該農房地基基礎綜合分析可評為無嚴重靜載缺陷。

3．3 上部結構抗震鑒定

3．3．1一般規定及結構體系核查

依據CECS 325:2012 既有村鎮住宅建筑抗震鑒定和加固技術規程相關規定，該農房的一般規定核查結果如表1 所示。

表1 該農房的一般規定核查結果

現場檢查發現，該農房為縱橫墻混合承重體系，承重墻體材料為厚度240 mm 的燒結普通磚，屋蓋形式為單坡+柁梁加檁。

3．3．2砌筑材料強度實測、房屋外觀和質量檢查

采用磚回彈法和砂漿貫入法對房屋磚墻的燒結普通磚、砌筑砂漿抗壓強度分別進行現場抽樣檢測，結合CECS 325:2012 既有村鎮住宅建筑抗震鑒定和加固技術規程相關規定，檢測結果如表2 所示。

表2 砌筑材料檢測結果

現場房屋外觀和質量檢查發現，該房屋墻體不存在空鼓，無嚴重酥堿和明顯歪閃現象，且支撐柁梁和檁條等木構件的承重墻體處均無明顯豎向裂縫，以及屋蓋木構件均無明顯變形、腐朽和嚴重開裂現象。

3．3．3房屋整體性連接和抗震構造措施檢查

現場檢查發現，該農房縱橫墻交接處咬槎良好，個別木屋蓋構件的支撐長度不滿足相應抗震規范要求，屋蓋各構件(木梁、檁條及木椽) 之間連接局部不可靠，且該房屋未布置圈梁、構造柱等抗震構造措施。

3．3．4房屋中易引起局部倒塌的部件及其連接要求檢查

依據CECS 325:2012 既有村鎮住宅建筑抗震鑒定和加固技術規程相關規定，該房屋墻體的局部尺寸實測結果如表3 所示。

表3 房屋墻體的局部尺寸實測結果

3．3．5抗震承載力驗算

由于該農房的抗震橫墻間距和房屋寬度值均滿足JGJ 161—2008 鎮(鄉) 村建筑抗震技術規程附錄B．0．1-1相關規定，即該農房墻體的抗震承載力滿足要求，故該農房不需要進行抗震承載力驗算。

3．3．6綜合評定

該農房的上部結構綜合抗震能力部分不滿足當地抗震設防要求，應針對性地對該房屋現狀抗震方面存在的缺陷進行抗震加固處理。

3．4 抗震加固方案

根據該農房的抗震鑒定結果可知，該房屋主要在整體性連接、抗震構造措施以及房屋承重墻體的局部尺寸三方面不滿足當地抗震設防要求。在加固方案的選取上，主要從對房屋結構破損程度較小、施工操作方便、工期短及經濟合理等因素上綜合考慮，以增強房屋整體性，彌補構造缺失為目標，從根本上提高房屋的綜合抗震能力，最大程度的滿足當地的抗震設防要求。因此，本方案對墻體采用高延性混凝土條帶面層[7]及增設鋼拉桿組合加固處理;采用墻攬對承重墻體與屋蓋木構件進行有效連接，屋蓋木構件之間用圓釘、扒釘、U 形鐵件等拉結牢固處理。具體加固方案如下。

3．4．1墻體加固方案

房屋承重墻體加固的施工工序: 鏟除原墻體抹灰層→鑿縫或開槽→(安裝鋼筋網或拉結件) →浮灰清理→墻面澆水潤洗→壓抹高延性混凝土→保濕養護[8]。房屋墻體高延性混凝土豎向條帶面層加固布置如圖2 所示。

圖2 墻體高延性混凝土豎向條帶面層加固布置圖

依據DBJ 04/T397—2019 高延性混凝土加固技術規程相關規定，結合當地的抗震設防要求，為增強房屋的整體性，提高房屋外墻拐角處、縱橫墻交接處及門窗間墻等關鍵部位的承載力，在房屋墻體的外側同時布置高延性混凝土豎向和水平條帶進行加固。高延性混凝土條帶面層加固后房屋墻體正立面和背立面現狀情況見圖3。

圖3 高延性混凝土條帶面層加固后房屋墻體正立面和背立面現狀情況

高延性混凝土水平條帶與豎向條帶相交部位需設置加腋，且水平條帶與豎向條帶相交部位的加腋寬度均為300 mm，可以有效地緩解條帶交接部位的應力集中，防止拐角部位高延性混凝土的開裂。施工時應連續作業，禁止留設施工冷縫。

當房屋前墻門窗洞口上無通長鋼筋混凝土過梁或磚過梁高度小于500 mm 時，增設鋼拉桿對房屋的整體性進行加強。其中，鋼拉桿距墻不大于100 mm，距預制板底不大于60 mm。具體加固大樣詳見圖4。

圖4 鋼拉桿加固大樣

3．4．2木屋蓋加固方案

木屋蓋加固主要是對不滿足房屋整體性連接和抗震構造措施要求的木屋蓋系統進行加固，以及加強屋蓋木構件之間的連接。

屋蓋木柁梁、木檁條分別與承重墻體的加固大樣如圖5 所示。

圖5 屋蓋木柁梁、木檁條與承重墻體的加固大樣

屋蓋木構件之間加固大樣如圖6 所示。

圖6 屋蓋木構件之間加固大樣

3．4．3其他屋蓋加固方案

該地區典型農房屋蓋形式除木屋蓋外，主要是鋼筋混凝土現澆板和預制混凝土空心板兩種。鋼筋混凝土現澆板屋蓋的整體性相對較好，抗震鑒定檢查若無明顯缺陷，一般不需要進行加固處理。而預制混凝土空心板與承重墻體支撐處普遍不滿足抗震鑒定要求，且屋蓋整體性較差。針對該地區農房屋蓋預制混凝土空心板支撐長度不夠情況，結合施工方便、經濟合理等綜合考慮，在農房抗震改造加固實際工程中采用增設通長角鋼進行加固處理[9]，具體加固大樣詳見圖7。

圖7 房屋預制板支撐長度不夠時角鋼加固大樣

4 結語

結合山西某縣農村房屋抗震改造加固實際工程，調查分析了當地農房的主要結構類型及特點，并對各種典型農房進行了抗震鑒定及加固方法理論研究。重點對該地區典型磚木結構房屋進行了抗震鑒定及加固方案實例分析，介紹了該類工程的抗震檢測鑒定流程;根據其抗震鑒定結果，針對房屋現狀不滿足當地抗震設防要求的方面提出了切實可行的加固方案，最大程度地改善了其抗震性能。希望可為類似農房的防震減災、危房加固改造及美麗新農村建設等工程提供一定的參考依據。