2.1 现场调查资料分析
黄梅县农村危房改造项目中提出摸清危房底数,做到“不漏一户、不少一人”的要求,对全县建档立卡贫困户的房屋进行全面鉴定。对建档立卡中每户房屋进行安全等级鉴定[6],鉴定标准为:A级是指结构承载力满足正常使用要求,无危险点,房屋结构安全;B级指结构承载力基本满足正常使用要求,个别处于危险状态,但不影响结构;C级指部分承重结构的承载能力不能满足正常生活,出现一些危险情况,成为危险建筑;D级承重结构的承载能力已不能满足使用要求(调查表见图2)。调查报告详细分析每栋房屋的各组成部分的危险等级分析,再进行房屋整体定性分析,按照房屋自身结构的抗震措施来评价房屋抗震能力,最后给出综合建议。按照上述标准,调查结果如表2所示。
同时在调查报告中明确指出了房屋判定各组成部分均为A级;但针对土木、砖木混杂结构及泥浆砌筑的砖木、石木结构不应评为A级,最多可评为B级。
以蔡山镇贫困户的房屋调查为例。共调查了2182户,其中有房户为1882户。并对其房屋进行实地调查,以砖木结构和砖混结构房屋较为普遍,土坯房的数量占据较小,调查中仅有2户;其中砖混结构的房屋占房屋总数的84.8%,砖木结构为15.09%,而2户土坯房仅占0.11%。从调查报告中分析得出砖混结构房屋主要集中在90年之后大批新建(图3)。
房屋的安全等级鉴定主要是从地基基础、承重墙、木柱(梁、檩)、木屋架、(混凝土柱、梁)、屋面情况等各房屋构件进行逐个判定,最终进行综合考核(表3)。
图2 房屋安全鉴定报告Fig.2 Safety assessment report of buildings
表2 黄梅县贫困户房屋安全等级调查统计表Table 2 Statistics on the safety level survey of houses of poor households in Huangmei County
图3 蔡山镇贫困房屋建造时间统计图Fig.3 Statistical graphics of the construction time of poor households'houses in Caishan Town
表3 蔡山镇贫困户农居建筑安全鉴定表Table 3 Safety assessment of rural residential buildings of poor households in Caishan Town
根据实调数据分析,土坯房的数量少,在80年前后建造,建造时间过长,房屋本身结构稳定性下降,建筑材料基本属于就地取材,长期没有进行科学有效的维护,导致墙体变形、地基失陷、屋顶破损等问题,房屋安全等级为C和D级,属于危房范畴,此类等级的房屋不适宜作为地震现场烈度判定的调查依据。
小部分的砖木结构房屋,一般屋梁采用木料,没有考虑抗震安全设防,地基基本没有圈梁和抗震柱,房屋造价低,主要从80年代开始建造数量增多,大多以单层结构为主,90年后出现了少数2层房屋。此类房屋建筑面积平均约为70平方米,其中最小建筑面积为10平方米,最大为200平方米,开间数以2间和3间居多。部分房龄时间较长,没有长期的维护措施,导致房屋构件都有一定程度的破损,安全等级不高。此外,极少数单层砖木房屋,建造时间不长,但房屋鉴定等级较低,其原因是房屋构件有瑕疵,如地基埋深较浅,沉降不均,或使用的建筑材料时选用了老旧或劣质建材导致房屋抗压力较差等一系列问题(图4a)。同时,也发现少数2000年后建造的2层结构的砖木房屋进行创新,设置了圈梁及构造柱,提高了抗震能力,整体房屋性能较好[7-8]。
农居建筑中数量最多的是砖混结构建筑,2层农居房屋占比最大,根据调查数据显示最高为4层结构(图4b)。砖混结构的农居开间数以2间和3间为主,建筑面积从几十平方米至三四百平方米都有。特别是2000年后建造的农居房屋(图4),其建筑面积相比早期农居房屋增大较多,但为了保障房屋的稳定性和抗震性能,以及整体采光和通风等舒适性,其内部房间的开间和进深尺寸仍需在规定的范围内。
图4 蔡山镇的农居建筑的安全鉴定统计图Fig.4 Statistical graphics of safety assessment of rural residential buildings in Caishan Town
图5 农居建筑样例平面图Fig.5 Plan diagram of rural residential building sample
砖混结构房屋的承重墙大多采用砖或砌块来砌筑,构造柱及梁等采用钢筋混凝土结构,它是砖墙承重,钢筋混凝土梁柱等构件构成的混合结构。但在实际调查中发现部分房屋设置圈梁,少数房屋设置构造柱和圈梁,大多数采用空心预制板为楼板主体,屋顶采用硬山搁檩双坡型较多,现浇屋顶较少,因此在抗震结构方面比土坯房和砖木结构有所提升,但离抗震设防的标准有一定的欠缺。
2.2 实际案例分析抗震性能存在的典型问题
从现场调查资料和统计图表中可看出,湖北农居建筑抗震安全存在一定的问题。
首先,农村房屋结构特点只适合开间进深较小,房屋面积较小的结构形式。但在实际调查中发现,经济条件较好的地区,农居房屋的进深和开间较大,内部无支撑结构,因此存在建筑结构稳定性差、抗震性能减弱的风险。
其次,空斗墙在湖北地区农村和乡镇地区较为普遍(图6),其优点为节约砖和砂浆,并在墙内形成空气隔层,起到了隔热和保温作用,深受当地老百姓青睐。但由于它有效受力面积减少,坚固性不如实心墙,抗剪切能力差,所以轻微地基沉降都可能造成墙体出现裂隙。
通过调查数据发现,当地农民最为青睐的房屋格局为中间大,两头小。因此去除中间的横墙,扩大房屋面积。采用屋架或者大梁搁置外纵墙上,屋盖和楼板多采用双坡硬山搁檩或直接搭置预制板等方式。由于墙体间、墙体与屋盖楼板间的连接固结较弱(与墙或梁固结措施不到位,搭接深度较短),造成整体性较差,一旦遇到中强震发生水平错动,容易发生预制板坠落现象。
多层砌体房屋中最为常见的是前纵墙在二层横向外挑(图7),虽能增加楼上的使用面积,但造成外纵墙一层至二层上下不连续[9],导致房屋纵向刚度分布不均匀,传力不直接,只能通过梁将荷载传递给首层的承重墙。还有一种较为普遍的现象是一层往往作为小商铺,二层及以上为家居,因此一层的分隔墙体可能会少于楼上的墙体,房屋结构变成上刚下柔,上下承重墙体不对应,上层墙体的自重及屋顶等荷载一同传递给楼面梁后,再由梁传递给承重墙,一级一级向下进行传递,存在着结构上的安全隐患,如若遇到破坏性地震,后果难以想象。
另一种较为普遍的双层双跨型房屋(图8)。内外跨的跨度不等,内跨较大用来居住,有纵横墙,外跨较小做走廊,不封闭。内跨通过纵横墙、梁柱等承担荷载,外跨走廊则通过砖柱来承重(图8a),因此内外跨的墙体、构件的纵向刚度不均匀。特别是外跨走廊,一旦发生地震则存在最先倒塌的风险。实际调查中还发现很多房屋其外挑梁没有构造柱支撑(图8b),更加不利于抗震安全。
图6 空斗墙建筑Fig.6 Cavity wall building
图7 外纵墙不连续的多层砌体农居建筑Fig.7 The multi-story masonry rural residential building with the discontinuous longitudinal outer wall
图8 双层双跨型农居建筑Fig.8 Double-story and double-span rural residential buildings
当地建筑还有一大特点就是外纵墙的底层纵墙喜好开大门窗洞口(图9),为了支撑洞口上的荷载,往往会在洞口上方浇筑过梁,这也导致荷载传输不直接,造成底层纵墙抗震能力降低。
调查中发现2000年代前建造的房子,大部分是在毛石基础上用水泥砂浆进行找平晾干后进行砌砖,基础埋深较浅,没有采用地圈梁[10],因此地基基础薄弱,时间久了会出现不均匀沉降,表现为墙体出现裂缝的现象(图 10)。
图9 大门窗洞口Fig.9 Large opening for doors and windows
图 10 墙体裂缝Fig.10 Wall cracks
农村的建房工匠通常没有受过正规建筑培训,设计施工都缺乏建筑结构受力方面的知识,不会严格执行我国颁布的建筑抗震设计等方面一系列技术标准[11]。例如,湖北常见的屋架为双坡硬山搁檩式,其主梁搭在山墙上,此时,山墙就作为承重墙。图 11中的房屋为2007年建造200㎡的砖混结构房屋,山墙处开门,大大降低了承重能力。
加盖现象在农村也很常见(图 12),在新建房屋时由于资金紧张,没有进行合理规划,大多都没考虑圈梁、构造柱等抗震措施,后来因资金充裕或者人口增加,就在原先房屋的基础上进行加盖半层或多层,部分房主虽想到房屋承重问题,却没认真考虑基础承重性,就简单的采用多个钢管作为支撑柱,这种做法也存在极大的安全隐患。