云南地區(qū)也是我國(guó)地震高發(fā)地區(qū)，當(dāng)?shù)亟ㄖ�物的抗震設(shè)計(jì)就很有必要了，當(dāng)?shù)氐拿窬咏ㄖ�物多是木質(zhì)結(jié)構(gòu)，本文主要研究當(dāng)?shù)啬举|(zhì)建筑的抗震性設(shè)計(jì)。

　　《新建筑》(雙月刊)創(chuàng)刊于1983年，主要介紹建筑設(shè)計(jì)、城市設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)的新理論、新方法、新作品以及建筑教育改革的新嘗試。作為一份建筑科學(xué)類(lèi)的學(xué)術(shù)期刊，新建筑帶給讀者的是新鮮學(xué)術(shù)空氣的廣角視窗。

　　通過(guò)參與2006年來(lái)云南省政府推出的改善農(nóng)村住房安全的“民居防震保安工程”，即農(nóng)村民居地震安全工程實(shí)施，結(jié)合自己在民居地震安全抗震加固工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)即有農(nóng)村傳統(tǒng)木構(gòu)架承重體系民居房屋木結(jié)構(gòu)抗震加固措施作探討，從房屋構(gòu)造，震害機(jī)理分析等，對(duì)傳統(tǒng)木構(gòu)架承重穿斗式木架現(xiàn)有民居房屋結(jié)構(gòu)抗震加固方面，提出一些提高其抗震性能的加固措施。

　　一、云南省木結(jié)構(gòu)民居房屋概況

　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，云南省廣大農(nóng)村房屋多建于80年代中期，其中磚混結(jié)構(gòu)房屋占2.5%,木結(jié)構(gòu)占(其中：磚木結(jié)構(gòu)占8.5%;土木結(jié)構(gòu)(木構(gòu)架)占19%;其他70%,抗震性能低于設(shè)防烈度的占85%，其中需要抗震加固的占72%，需要拆除重建的占28%。由于廣大農(nóng)村民房抗震性能較差，地震災(zāi)害造成的損失尤為嚴(yán)重。面對(duì)頻繁發(fā)生的地震災(zāi)害，抗震加固任務(wù)重，點(diǎn)多面廣。

　　傳統(tǒng)木構(gòu)架承重體系磚木結(jié)構(gòu)、土木結(jié)構(gòu)是云南省廣大農(nóng)村及山區(qū)各民族(白族、彝族、納西族、藏族、漢族等)最廣泛、最基本的住房結(jié)構(gòu)形式，是我國(guó)人民千百年來(lái)總結(jié)出來(lái)的有利抗震的木框架結(jié)構(gòu)形式，但地震時(shí)破壞程度比其他結(jié)構(gòu)形式嚴(yán)重，一般遭遇地震烈度為7度及7度以上的地震時(shí)，大多數(shù)會(huì)遭到不同程度的破壞或倒塌。而云南省農(nóng)村住房大多數(shù)分布在有地震須抗震設(shè)防的地區(qū)和邊遠(yuǎn)山區(qū)，現(xiàn)有的多數(shù)住房不可能有正式設(shè)計(jì)和抗震指導(dǎo)條件，且大部分年久失修、節(jié)點(diǎn)連接差、布局不合理、建材質(zhì)量差等導(dǎo)致抗震性能差，缺乏應(yīng)有的抗震能力，大量房屋一震即倒，一震即塌。

　　傳統(tǒng)木構(gòu)架房屋結(jié)構(gòu)形式主要有6種：二層三柱穿斗架式、二層五柱山墻穿斗架式、二層四柱穿斗架式、二層六柱山墻穿斗架式、單層穿斗架式、單層山墻穿斗架式六種。在當(dāng)前森林面積日益減少，可用木材量緊缺的情況下，為了建房減少木材用量，農(nóng)村新建房屋穿斗構(gòu)架多采用二層四柱穿斗架式。

　　多年來(lái)，農(nóng)村民居建設(shè)從規(guī)劃選址、設(shè)計(jì)施工、質(zhì)量安全、抗震設(shè)防等環(huán)節(jié)都缺乏有效管理，致使農(nóng)村民居建設(shè)質(zhì)量低、抗震性能差，普遍存在安全隱患。如何最大限度地減輕地震等自然災(zāi)害造成的損失，保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，始終是全省經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展必須面對(duì)的重要問(wèn)題。實(shí)施農(nóng)村民居地震安全工程建設(shè)是全面落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，科學(xué)防震、主動(dòng)減災(zāi)，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展、扎實(shí)推進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)和構(gòu)建和諧社會(huì)的重大舉措。

　　二、傳統(tǒng)木構(gòu)架承重體系民居房屋結(jié)構(gòu)震害分析

　　傳統(tǒng)木構(gòu)架承重體系民居房屋結(jié)構(gòu)是有利抗震的木框架結(jié)構(gòu)形式，其繞度大，一般為單層或倆層，極少有三層情況，開(kāi)間3～5間，屋面材料多為筒板瓦或小青瓦，樓面為木樓板，墻體材料多為土坯墻或土筑墻，墻厚40～90cm。通過(guò)對(duì)云南歷史上最近幾次大地震(通海7.7級(jí)、龍陵7.3級(jí)、麗江7.3級(jí)等)災(zāi)害調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)雖然抗震好，但仍存在不利抗震問(wèn)題。

　　地震時(shí)，地面豎向運(yùn)動(dòng)分量引起建筑物產(chǎn)生豎向震動(dòng)、水平震動(dòng)及鞭捎作用力。一是豎向震動(dòng)對(duì)建筑物最高處震害最明顯，對(duì)木構(gòu)架房屋主要表現(xiàn)在瓦屋面、樓面、屋架及高出屋面的煙充等破壞;二是水平地震作用主要集中在節(jié)點(diǎn)上的水平集中力，對(duì)木構(gòu)架主要表現(xiàn)在梁柱交接處節(jié)點(diǎn)位置;三是鞭捎作用主要對(duì)瓦屋面的局部、墻體局部破壞。地震力震害最大、破壞最強(qiáng)主要反映在節(jié)點(diǎn)處。所以加大節(jié)點(diǎn)加固是確保木結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵。(本文不考慮基礎(chǔ)震害方面的影響，僅從上部結(jié)構(gòu)震害考慮，提出加固措施)。

 

　　1、縱向穩(wěn)定性差，震后木構(gòu)架歪斜、變形或倒塌。一般木結(jié)構(gòu)房屋不設(shè)地圈梁或地腳牽梁，所以柱基礎(chǔ)穩(wěn)定性差，整體剛性不足，同時(shí)縱向受開(kāi)間布局影響，木梁、柱連接榫接部位容易脫節(jié)，榫頭連接處榫頭容易撥出，導(dǎo)致屋架整體縱向失穩(wěn)，結(jié)構(gòu)喪失整體性而造成的破壞是房屋破壞中最嚴(yán)重。柱同一截面處開(kāi)槽面積達(dá)柱截面積的40%以上，很大地削弱了柱垂直剛度。

　　2、外墻土坯墻或土筑墻，易倒塌，墻體與構(gòu)架連接不牢靠，墻柱連接整體性差。墻體在樓層處、墻柱連接位置，由于墻體包柱、包梁導(dǎo)致墻體截面積最小、最薄弱，加之連接缺少拉結(jié)措施或拉結(jié)措施設(shè)置不但，沒(méi)有很好的咬槎，地震時(shí)維護(hù)墻體容易倒塌，是造成人員傷亡和損失的主要原因。宜倒塌墻體部位主要集中在懸墻、大叉以上山墻、L轉(zhuǎn)角墻位置。

　　3、木穿斗架在樓面處木柱斷面削弱最大(削弱面大50%)，地震時(shí)柱在樓面處容易扭斷或折斷造成穿斗架倒塌。由于穿斗在樓面處承重梁、連系梁、牽心梁等分別從前、后、左、右垂直交接在柱軸，與柱榫接相連，削弱了柱有效截面積，又無(wú)特殊處理接縫縫隙措施，所以該位置受地震力影響最不利的節(jié)點(diǎn)位置。該節(jié)點(diǎn)地震力復(fù)雜，主要承受柱子傳來(lái)的軸向力、剪力和梁傳來(lái)的彎矩、剪力作用，受拉力、受扭轉(zhuǎn)、受剪切、受軸壓等破壞，造成一是脫榫，二是柱在該位置折斷或扭斷造成整體構(gòu)架失穩(wěn)倒塌。

　　4、柱與柱基(木柱與柱腳石)連接不牢，地震時(shí)柱與柱碓易錯(cuò)位，失穩(wěn)，造成上部結(jié)構(gòu)倒塌。由于傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)房屋施工中均無(wú)柱與柱腳有效連接措施，所有結(jié)構(gòu)均為是柱直接落在柱腳石上，靠柱及上部荷載壓力穩(wěn)定。排架間，柱與柱跟部又無(wú)牽梁等水平方向固定，受地震力影響時(shí)柱失穩(wěn)，構(gòu)架歪斜或倒塌。

　　5、屋架受地震力影響瓦屋面滑落，屋面檁條脫落，是地震力破壞最普通的形式。當(dāng)前農(nóng)村土木結(jié)構(gòu)房采用最多的是小青瓦、筒板瓦屋面構(gòu)造，少數(shù)地區(qū)也有采用波形石棉瓦、鍍鋅鐵皮瓦、木板、石板屋面。大部分瓦干鋪或局部做漿鋪在椽子上。受地震力影響瓦屋面下滑容易造成人員傷亡。

　　三、防治或減輕木構(gòu)架承重體系房屋結(jié)構(gòu)震害主要措施

　　針對(duì)木結(jié)構(gòu)房屋抗震中存在的問(wèn)題，加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施，增強(qiáng)抗震能力，結(jié)構(gòu)加固要最大限度保證在設(shè)定的地震列度強(qiáng)度內(nèi)地震來(lái)臨時(shí)結(jié)構(gòu)不倒塌，達(dá)到減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失的目的。在對(duì)木結(jié)構(gòu)房屋民房改造、抗震加固中應(yīng)重點(diǎn)采取以下措施。

　　加強(qiáng)房屋的縱向穩(wěn)定，提高房屋整體性，避免房屋構(gòu)架縱向失穩(wěn)。

　　(1)、在屋蓋屋架大叉以上加縱向支撐。如在兩端間及隔間中柱頂部加木剪刀撐或木斜撐，斷面80×150木枋或角鋼L5×45×45(剪刀撐或斜撐因地制宜可以用木材或角的的鋼)。用d12×120自攻螺栓與木柱或正中掛枋連牢。確保地震作用力下屋架縱向穩(wěn)定。

　　(2)、在木柱腳處加鎖腳枋(地腳、地連系梁)，斷面木枋120×180，加強(qiáng)木柱腳處錨固(柱腳石以柱有可靠的連接)。對(duì)于裸露外柱(走廊柱)可澆筑鋼筋混凝土外包柱腳。

　　增強(qiáng)外墻墻體穩(wěn)定，設(shè)置外墻與柱拉結(jié)措施，做到外墻體在地震時(shí)只能往外倒，不傷及室內(nèi)人員，具體采取以下措施。

　　(1)、沿外墻內(nèi)側(cè)層高1/2處曾設(shè)木牽梁(斷面80*100側(cè)放)或順墻板一道與木柱連牢，地震時(shí)使得外墻不往內(nèi)倒。

　　(2)、維護(hù)墻體外側(cè)采用鐵絲、木牽梁、墻攬等與木構(gòu)架進(jìn)行拉結(jié)，提高墻與柱的整體結(jié)合性。

　　(3)、外墻在穿枋以上或三角屋架下弦以上的山間墻換用灰條墻、木板墻、花格墻等輕質(zhì)墻。減輕墻體重力，可以大大減輕地震力造成的墻體損壞。

　　(4)、外墻外側(cè)宜做粉刷，特別對(duì)既有外墻裂縫、脫落部位進(jìn)行砂漿填實(shí)。

　　(5)、有條件的地方，宜將土墻改換為磚砌體或空心磚維護(hù)墻，新砌體砌筑時(shí)應(yīng)該按照砌體抗震施工規(guī)范砌筑，切實(shí)做好抗震措施。

　　3、改進(jìn)木骨架節(jié)點(diǎn)連接的構(gòu)造，減少柱斷面的消弱，曾強(qiáng)柱與掛枋、穿枋、梁等連接性能。

　　木穿斗架式結(jié)構(gòu)分別從縱向、橫向、樹(shù)向節(jié)點(diǎn)處，將穿枋、梁、牽心、掛枋、承重木等與柱的連接改用鐵件及螺栓與木柱連牢，防止地震力時(shí)榫的脫節(jié)。(見(jiàn)節(jié)點(diǎn)加固圖9)

　　4、針對(duì)屋架受地震力影響瓦屋面滑落，屋面檁條脫落，的破壞形式。重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)屋架結(jié)構(gòu)、瓦屋面的加固和固定措施。

　　(1)、屋面檁條扒釘、鐵絲或螺栓與木構(gòu)架連接;

　　(2)、小青瓦屋面全部換成有做漿實(shí)鋪屋面，設(shè)置掛瓦條等防滑落措施的瓦屋面，防止受地震力影響時(shí)瓦屋面下滑造成的人員傷亡。

　　四、結(jié)論

　　科學(xué)研究已經(jīng)證明，地震是伴生地球的一種自然災(zāi)害，只要地球存在一日，地震就存在一天，時(shí)刻都威脅著人類(lèi)，當(dāng)前人類(lèi)對(duì)地震的認(rèn)知有限，無(wú)法預(yù)報(bào)地震的時(shí)代，面對(duì)地震災(zāi)害我們是無(wú)奈，如何把房屋建的堅(jiān)固耐震，提高現(xiàn)有房屋抗震性能，是全世界科學(xué)家、工程界工程師的歷史使命。探索現(xiàn)有農(nóng)村民房構(gòu)架抗震加固措施，提高廣大現(xiàn)有民居房屋抗震性能，是當(dāng)前農(nóng)村民居建設(shè)的重要任務(wù)，是將災(zāi)害造成的損失降到最低，最大限度保護(hù)人民財(cái)產(chǎn)安全的重要途徑。

　　地震屬于“天災(zāi)”，是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的，而房屋因地震倒塌，造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，卻是“人禍”，是因?yàn)槲覀冊(cè)诘卣馂?zāi)害來(lái)臨前沒(méi)有把房屋建好、加固好;地震是不可抗力，但房屋倒塌，卻是可抗力。新建房屋可以從選址、結(jié)構(gòu)、材料等方面因勢(shì)利導(dǎo)，已有房屋重點(diǎn)加固結(jié)構(gòu)和維護(hù)墻體，提高抗震性能，切實(shí)制定增強(qiáng)木結(jié)構(gòu)整體抗震性能的加固方案。

　　引導(dǎo)村民自己的村莊自己建，自己的房子自己蓋，結(jié)合實(shí)際制定實(shí)施方案提高農(nóng)村民居地震安全。針對(duì)不同房屋結(jié)構(gòu)和農(nóng)居經(jīng)濟(jì)條件，制定農(nóng)房民居拆除重建、加固改造多套方案，著重解決抗震能力低的問(wèn)題社會(huì)力量支持農(nóng)村民居地震安全工程建設(shè)。整合各種資源，統(tǒng)籌各方力量，把地震安全工程建設(shè)與社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)結(jié)合起來(lái);把地震安全工程建設(shè)與扶貧開(kāi)發(fā)、移民搬遷工作結(jié)合起來(lái);把地震安全工程建設(shè)與全面提高農(nóng)村綜合減災(zāi)能力結(jié)合起來(lái)。既提高農(nóng)村民居抗震防震能力，也提高抵御其它自然災(zāi)害的能力，全面提高農(nóng)村綜合抗災(zāi)防災(zāi)能力。是當(dāng)前政府引導(dǎo)農(nóng)村抗震的摘要措施。

　　所以地震安全房屋結(jié)構(gòu)加固意義重大，對(duì)即有建筑震前加固已經(jīng)被證明是行之有效的方法。

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