鄭州市村鎮住宅建筑發展路徑研究

美麗鄉村建設是“十四五”時期全面推進鄉村振興的重要任務之一。改善農村人居環境，建設宜居宜業和美鄉村，為鄭州市改善村鎮住宅、推進美麗鄉村建設指明了方向。近年，磚混結構成為村鎮住宅的主要結構形式，村鎮現有的磚混結構住宅普遍存在保溫隔熱性能差等問題，導致農村的建筑能耗不斷增加，這與建筑節能與綠色建筑發展規劃的理念相矛盾。在建筑材料方面，村鎮住宅中鋼筋混凝土和其他可持續材料的運用比例極低，建筑質量和各方面性能難以滿足現代建筑的要求，村鎮住宅的耐久性無法得到基本保證，一些村鎮住宅結構整體性能差、無抗震構造措施，防災抗震能力嚴重不足。相關部門以鄉村振興戰略為背景，通過實地調研、問卷調查、文獻分析等方法，剖析鄭州市村鎮住宅建筑存在的主要問題，提出村鎮住宅建筑在結構形式、建筑材料、外保溫、抗震加固等方面相應的改造措施，進而助力鄭州村鎮住宅建筑的發展。

一、村鎮住宅現狀

（一）外圍護結構現狀

通過對中牟縣的安莊村、六里堡村、鬧市口村，滎陽市的東蘇樓村、西蘇樓村、東魏營村，鄭州市北部的李西河村、新王村、保合寨村、牛莊村、程莊村、孔莊村實地調研發現，鄭州市村鎮住宅建筑結構形式主要為磚混結構，居民住宅多為二層、三層的樓房。建設年代早的村鎮住宅建筑墻體材料用的是普通燒結黏土磚。外墻厚度一般為240 mm或370 mm，內墻厚度多為240 mm。外墻一般不做保溫層，外墻面使用水泥砂漿涂刷或白色瓷片貼面，內墻采用石灰砂漿抹灰。村鎮住宅外圍護結構的構造做法會對村鎮建筑冬季采暖能耗產生重要的影響。目前，鄭州市村鎮的住宅墻體保溫隔熱性能差，房屋普遍能耗大。一方面，缺乏保溫蓄熱材料和防潮構造措施，居民住宅內部冬冷夏熱；另一方面，由于建筑氣密性和水密性不強，房屋的保溫性較差。調研發現，僅有極少部分的房屋外墻設置了20 mm～

30 mm厚度的EPS（聚苯乙烯顆粒）保溫層。鄭州市村鎮住宅建筑外窗大多采用鋁合金、塑鋼窗的形式，為追求良好的采光，窗地比普遍較大，窗的密閉性較弱。

（二）耐久性現狀

對鄭州市村鎮住宅房屋受損或侵蝕情況的調研，包括整體外觀和重要的結構構件強度兩方面。村鎮住宅建筑耐久性能較差，住宅由于氣密性和水密性不強，構件會發生較嚴重的腐蝕或變形。大部分房屋構件未超出正常使用極限狀態，個別房屋結構構件因荷載因素引起明顯裂縫、變形，部分村鎮住宅存在外觀質量缺陷、墻面與地面交界處以及勒腳處有滲水的現象，但房屋目前基本能正常使用。

（三）抗震加固現狀

當遭受相同烈度的地震作用時，村鎮住宅建筑會面臨比城市建筑更加嚴重的破壞及倒塌。根據建筑結構形式、抗震構造措施設置情況等方面調研可知，鄭州市既有村鎮住宅存在結構體系混亂、建造材料選用不當等問題，房屋整體性不好，抗震能力不足。鄭州市村鎮住宅建筑墻體材料主要有燒結普通磚、燒結多孔磚與蒸壓灰砂磚以及混凝土砌塊。磚砌體結構住宅以自主建造為主，村戶對結構相關規范、相應的抗震構造措施了解比較匱乏，建房時僅為滿足基本使用要求，房屋少了圈梁、構造柱等抗震構造措施，房屋整體抗震性能差，質量與安全隱患突出。一些砌體結構房屋為追求較大層高和空間，橫墻、柱、懸挑梁等結構受力構件均沒法滿足承載力要求。鄭州市村鎮住宅在抗震構造措施的設置方面有三種情況：一是房屋建設年代早，有磚墻承重的磚木結構，或者是磚土墻混雜結構，房屋完全沒有抗震構造措施，缺乏構造柱和圈梁；二是房屋雖具有抗震構造措施，但構造措施極少，不齊全，構造措施數量與做法遠少于規范規定；三是近年建造的砌體結構房屋，有些是抗震構造措施符合要求的，加設了混凝土構造柱及圈梁，建筑穩定性和整體性明顯提高，但也存在構造柱尺寸偏小、設置位置不合理等問題。

二、村鎮住宅改造措施

（一）外墻保溫隔熱

針對鄭州市村鎮住宅的外圍護結構在保溫隔熱方面的現狀及問題，可考慮對外墻進行節能設計和改造。在墻體增加保溫構造層，是目前提升鄭州市村鎮住宅外圍護結構保溫效果的有效措施。主要有內保溫、自保溫、夾心保溫以及外保溫幾種形式。磚混住宅建筑可采用外保溫作為保溫設計形式，在選擇建筑保溫材料時，應綜合考慮材料的價格、導熱系數、防火性能、使用壽命、施工難易程度等因素，石墨聚苯板（EPS板）綜合性能較高。EPS復合板由聚苯乙烯泡沫板和鋼板復合而成，輕質、隔熱、隔音而且阻燃。但該保溫材料的傳熱系數略大，使外圍護結構與外部的熱交換頻繁，導致冬季室內溫度較低，能耗大。家庭經濟條件較好的村鎮居民，可選用擠塑聚苯板（XPS板），這種材料雖造價較高，但其他方面性能比較好，可作為鄭州市村鎮住宅外墻外保溫形式下的保溫材料。

（二）裝配式建筑結構體系

裝配式建筑是提前在工廠按照預定尺寸制作好構件，然后在現場吊裝拼接而成的建筑物。裝配式建筑現場安裝快，且能夠節約資源、降低成本，減少對村鎮環境的污染，與新農村住宅建造的需求相契合。

目前，裝配式住宅形式有混凝土結構、鋼結構、混合結構。裝配式混凝土結構的核心是預制混凝土構件（PC構件），需要按照相關規范和標準，在工廠通過專業模具和標準養護室制作。相較于現澆混凝土結構，PC構件不需要現場拌合混凝土、綁扎鋼筋、支模、振搗等流程，且制作不受外界環境溫度的影響，節省混凝土養護時間。但PC構件的拼接有大量節點，施工過程比較復雜。裝配式鋼結構住宅自重輕、抗震性能優越，且綠色環保、施工安裝效率高，可作為鄭州市村鎮新建住宅的建筑結構形式。對于裝配式鋼結構的村鎮住宅，冷彎薄壁型鋼體系常應用到新建房屋或者危房改造。冷彎薄壁型鋼復合墻板體系兼具綠色環保與裝配式兩方面，將輕鋼結構優勢與PC結構品質結合起來，對圍護墻體進行改進和創新，在墻體空腔內填充輕質保溫材料，薄壁輕鋼作為骨架，把聚苯聚合物發泡輕質混凝土澆筑填充在骨架間，組成自保溫結構體系，該種結構的主體需保證鋼板的材質和各組件連接的穩固性，進而形成冷彎薄壁型鋼復合墻板技術體系，提升保溫隔熱性能。

（三）村鎮住宅隔震技術

與城市相比，村鎮住宅建筑由于缺少減隔震措施，房屋的抗震性能較差。再加上村鎮居民的防災減災意識不足，地震來臨時，村鎮建筑會產生較為嚴重的破壞，直接造成人員傷亡和經濟損失。因此，在新建村鎮住宅建筑中應用減隔震技術，對既有村鎮住宅建筑進行隔震方面的加固與改造也是有必要的。

村鎮地區房屋的震害一般有房屋倒塌、樓蓋或屋蓋遭破壞、墻體破壞或開裂等形式。造成震害的主要原因有村鎮建筑結構整體性差、構件間連接性能差。如樓板擱置在墻上的長度不足、木梁間缺錨固、縱橫墻連接處未加設抗震構造措施。村鎮建筑的建造材料選用不合理的結構布置，會引起結構受力不均衡，結構的薄弱點如樓梯間會較大程度上被破壞。

傳統的結構抗震是遵循抗震要求，且滿足強度、剛度以及延性。提高村鎮建筑抗震性能，可采用低成本簡易隔震技術。隔震技術是將隔震支座、減震裝置設于建筑物基礎與上部結構之間，形成隔震層，在地震作用下，上部結構近似平動，從而達到減震效果。常用的隔震裝置有疊層橡膠隔震、工程塑料板橡膠隔震和砂墊層隔震。疊層橡膠隔震支座由鋼板與橡膠疊加而成，鋼板對橡膠產生較強的約束能力。當橡膠墊受到豎直方向的荷載時，鋼板約束了橡膠層的橫向變形，因此疊層橡膠隔震支座的豎向剛度較高，且具有較大的豎向承載力。工程塑料板橡膠隔震支座則是把普通橡膠隔震支座鋼板換成不飽和聚酯玻璃纖維增強塑料板，質量輕、造價低、易施工、變形性能好，也可應用到村鎮低層建筑。砂墊層隔震是將一定厚度的砂粒墊層置于建筑物基礎和地基之間。砂石易取材，兼具良好的壓實性能與較高承載力、抗剪強度。這幾種隔震支座均可應用于村鎮新建或擬建砌體結構房屋中。

（四）抗震加固與改造

華北地區是發震頻率較高的地區之一，且震級較高，村鎮房屋易破壞、倒塌。無任何抗震構造措施的砌體結構抗倒塌能力較差，在中震作用下就可能發生局部倒塌。因此，鄭州市村鎮房屋必須進行抗震設計，提升建筑的抗震能力。

考慮到房屋結構使用的安全性，應對房屋結構進行抗震加固。村鎮建筑需根據建筑結構形式和特點選擇對應的抗震加固方法，應綜合考慮結構的整體性，選擇簡單、有效、便于操作的施工方法，同時建筑結構的新老構件之間要連接可靠，形成共同工作的整體，且不得損壞未加固部分的構件。

墻體的加固方法主要有鋼筋網水泥砂漿面層加固法、纖維增強復合材料（FRP）加固法、碳纖維布加固法等。鋼筋網水泥砂漿面層加固法是先進行待加固墻片的定位鉆孔，接著植入錨筋，綁扎鋼筋網，最后把水泥砂漿或細石混凝土分層涂在墻的表面，以達到墻體加固的目的。該方法使加固墻體的平面內抗剪強度提高，增強延性和抗開裂性能，較適用于中高裂度地區的砌體結構抗震加固。FRP加固法，是先打磨墻體，再涂底膠，涂黏結劑，最后粘FRP增強層。FRP加固層能在豎向荷載下與墻體協同工作。該方法有利于減少砂漿層的橫向膨脹，避免待加固結構的二次受力問題，結構在后續使用時受影響較小。碳纖維布加固法是在墻體表面進行一系列處理后，涂黏結劑，將碳纖維布粘貼在墻體表面。碳纖維材料具有較好的抗拉性能，利用碳纖維材料來增強梁的承載能力和剛度，具有強度高、效果好、工藝簡單和施工進度快等優點，加固后墻體的延性得到有效改善，耐久性變好，墻體的抗側向變形能力增強。以上幾種墻體加固方法均可用于村鎮砌體結構。

三、結論

鄭州市村鎮住宅建筑大多為磚混結構，窗戶多采用鋁合金、塑鋼窗的形式，普遍保溫隔熱性能差，缺少保溫隔熱構造措施，建議村鎮磚混住宅外墻設置EPS保溫層或選用XPS板作為保溫材料。

鄭州市村鎮住宅建筑存在結構構件因荷載因素引起的可見裂縫、變形和外立面外觀質量缺陷。對于新建或擬建村鎮建筑，可考慮裝配式建筑結構體系作為未來發展方向。

鄭州市村鎮住宅建筑普遍缺少圈梁和構造柱，抗震性能較差。可考慮將低成本簡易隔震技術如橡膠支座應用在村鎮建筑結構中，增強村鎮住宅建筑抗震能力。同時可利用鋼筋網水泥砂漿面層加固法、FRP加固法、碳纖維布加固法來實現村鎮住宅建筑的加固與改造。

作者簡介：耿天嬌（1996— ），女，河南新鄉人，碩士，助教，主要從事混凝土結構方面的教學和研究。

基金項目：鄭州市社會科學調研課題（ZSLX20230449）。

（責任編輯" "張夢納）