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農(nóng)村磚木結(jié)構(gòu)住宅抗震加固新方法對比分析與研究

文檔作者：劉輝1，魏建友1，胡亮霞1，楊威1，趙作周2，朱爾玉3 文檔來源： 1．北京市房地產(chǎn)科學(xué)技術(shù)研究所 2．清華大學(xué)土木工程安全與耐久教育部重點實驗室，北京100084；3．北京交通大學(xué)土木工程學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月18日
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48
==：==================：===============
DOI：10．7672／sgjs20l 3220048
施工技術(shù)
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY
2013年11月下
第42卷第22期
農(nóng)村磚木結(jié)構(gòu)住宅抗震加固新方法對比分析與研究術(shù)
劉輝1，魏建友1，胡亮霞1，楊威1，趙作周2，朱爾玉3
(1．北京市房地產(chǎn)科學(xué)技術(shù)研究所，北京10002l；2．清華大學(xué)土木工程安全與耐久教育部重點實驗室，
北京100084；3．北京交通大學(xué)土木工程學(xué)院，北京100044)
[摘要]磚木結(jié)構(gòu)房屋在我國農(nóng)村地區(qū)廣泛使用，而這種房屋普遍無抗震設(shè)防構(gòu)造措施。木屋架、檁條及其他相關(guān)
構(gòu)件之間沒有可靠連接，在豎向、水平地震力作用下極易脫落、破壞，造成結(jié)構(gòu)的整體或者部分坍塌，進(jìn)而產(chǎn)生較大
災(zāi)害。結(jié)合實際工程，對木柱作為豎向承重體系的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)優(yōu)化研究。研究結(jié)果表明，對于
無抗震構(gòu)造措施的既有農(nóng)村磚木結(jié)構(gòu)，抗震加固技術(shù)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)體系不僅能夠滿足本區(qū)域的抗震設(shè)防要求，而
且經(jīng)濟(jì)效果明顯。。
[關(guān)鍵詞]加固；抗震；農(nóng)村住宅；磚木結(jié)構(gòu)
[中圈分類號]Tu398．4 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A
，
[文章編號]1002-8498(2013)22—0048J04
Comparative and Analytic Research on New】Ⅵethods of Earthquake
Resistance Strengthening Technical for Rural Brick．wood House
Liu Huil，Wei JlanyOul，Hu Liangxia‘，Yang Weil，Zha0 ZuOzhou2，Zhu Eryu3
(1．曰e舛w脅t以ute D，風(fēng)oZ風(fēng)f8te Sc詫耽e口凡d nc．IlnoZogy，Be咖昭100021，儺i∞；2．^研k60r口lDv o，Ci口以
E增i肥e一帽S咖可口以Du砌以蚵妒儺i加Ed∽口如n肘inb竹，Dep口n啪m礦c如以E只鰣腫e一增，乃i，增^∞‰池m毋，
&amp;amp;弧昭100084，儺iM；3．＆lIlooZ o，C如甜E增i船e矗ng，Be講增．，記otD增‰泌船毋，曰e枷塘100044，現(xiàn)i加)
Abstract：Brick—wood houses are widely used in mral in China with no earthquake—proof housing
constmction measures in general． Wooden frame structures， crossbeam and other related components
have no Ieliable connections，which are easily fbll of．f and destroyed by venical and horizontal earthquake
force． Combined with actual project，the stmctural seismic technology optimize study on the typical
structure of wood column as tlle venical load-bearing system are introduced，the study results show tllat
the structure system witll the seismic reinforcement techn0109y optimization can meet the seismic
requirements of the region，and t王le economic efkct is good．
Key words：strengmening；seismic；mral residence；brick·wood stmctures
O 引言
在各種災(zāi)害中，雖然地震災(zāi)害不是最經(jīng)常、最
普遍威脅公眾安全和社會發(fā)展的災(zāi)害，但由于受目
前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的局限，現(xiàn)有的技術(shù)手段和儀器設(shè)
備還不能完全準(zhǔn)確地對其進(jìn)行預(yù)測預(yù)報，其發(fā)生具
有很大的不可預(yù)見性和不確定性；一旦發(fā)生較大烈
度的地震災(zāi)害就會對廣大人民的生命及其財產(chǎn)造
成無法預(yù)計的損失。
磚木結(jié)構(gòu)房屋在我國農(nóng)村地區(qū)廣泛應(yīng)用，但是
此類房屋普遍沒有抗震設(shè)防構(gòu)造措施，因此一旦發(fā)
生較大的地震，就有可能產(chǎn)生較大的損失。因此就
+北京市農(nóng)村住宅安全普查與農(nóng)村民宅抗震加固改造試驗項目
(PxM2010-16l102JD96238)
[作者簡介】劉輝，高級工程師，E—mail：Hul-liul968@126．co“
[收稿日期】2013講·ll
農(nóng)村磚木結(jié)構(gòu)建筑的抗震理論¨。31進(jìn)行相關(guān)深入研
究具有鮮明的現(xiàn)實意義。該研究需要多學(xué)科密切
配合，涉及地震科學(xué)、材料科學(xué)、動力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)
學(xué)、數(shù)學(xué)以及計算機(jī)技術(shù)等。各國學(xué)者在研究過程
中均是針對具體研究目標(biāo)對其中某些方面進(jìn)行簡
化或采用假定，從而盡可能建立較為簡化的分析模
型。從已有的研究文獻(xiàn)資料來看，大多數(shù)影響因
素H剖、加固方法、研究方向、理念¨。71都已經(jīng)有所研
究或涉及，但在加固技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果對比分析研究
方面還比較欠缺。
1 既有磚木結(jié)構(gòu)農(nóng)村住宅建筑抗震性能
1．1砌體結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)
從嚴(yán)格意義上來說，砌體結(jié)構(gòu)是一種混合結(jié)
構(gòu)，其承重墻體系是由磚塊用水泥砂漿、混合砂漿
等黏結(jié)而成，其樓屋面一般是木結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土
萬方數(shù)據(jù)
2013 No．22 劉輝等：農(nóng)村磚木結(jié)構(gòu)住宅抗震加固新方法對比分析與研究49
結(jié)構(gòu)，在農(nóng)村磚木混合結(jié)構(gòu)較為普遍。磚木結(jié)構(gòu)構(gòu)
件的受力狀態(tài)與勻質(zhì)性較好的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件有
很大的差別。
1)磚砌體由于灰縫厚度及密實性不均勻，單塊
磚在砌體內(nèi)并不是均勻受壓，使磚砌塊處于受彎、
受剪，甚至受扭的復(fù)雜受力狀態(tài)。
2)由于磚和砂漿的彈性模量及橫向變形系數(shù)
不同，砌體變形時，磚內(nèi)會產(chǎn)生附加應(yīng)力。
3)砌體內(nèi)磚可視為彈性地基上的梁，砂漿的彈
性模量愈小，則磚的彎曲變形越大，而在磚內(nèi)產(chǎn)生
的彎剪應(yīng)力也越高。
4)砌體內(nèi)的垂直灰縫往往不能很好的填滿，故
垂直灰縫砂漿和磚的黏結(jié)力不能保證砌體結(jié)構(gòu)的
完整性。
因此，砌體結(jié)構(gòu)內(nèi)部在這種復(fù)雜的豎向受力狀
態(tài)下，如果再受到地震荷載的外力作用，其破壞會
在多處薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)，且破壞程度相對均質(zhì)材料結(jié)
構(gòu)也會更為嚴(yán)重。
1．2地震荷載作用下磚木結(jié)構(gòu)的震害特征
汶川地震中，磚木結(jié)構(gòu)(砌體-木屋架)建筑的
震害特征歸納如下：①結(jié)構(gòu)豎向抗剪承載力不足，
墻體厚度小，砌筑砂漿強(qiáng)度低，承載力不能滿足抗
震要求；②結(jié)構(gòu)整體性差，沒有設(shè)置基本的抗震構(gòu)
造措施，內(nèi)外墻交界處連接構(gòu)造差，縱橫墻連接或
靠近連接處容易出現(xiàn)豎向裂縫或豎向齒形裂縫，導(dǎo)
致承重墻體缺乏平面外支撐外傾甚至倒塌；③缺乏
結(jié)構(gòu)的基本概念，結(jié)構(gòu)整體布置不合理；④圍護(hù)墻
與主結(jié)構(gòu)連接不牢靠；⑤屋架缺乏平面外支撐。
1．3北京地區(qū)磚木結(jié)構(gòu)農(nóng)村住宅抗震性能
1)房屋整體平面剛度不對稱其前檐部分承
重構(gòu)件截面面積小，剛度貢獻(xiàn)小，后檐墻和山墻剛
度大，穩(wěn)定性好。地震時，屋面產(chǎn)生的平面外變形
易導(dǎo)致前檐的傾覆，從而使屋面垮塌。
2)房屋建造材料組合隨意，無完整的抗震設(shè)防
措施，不注重節(jié)點連接，在地震作用下節(jié)點連接會
過早失效。
3)沒有設(shè)計圖紙或規(guī)范的抗震設(shè)計，缺乏技術(shù)
指導(dǎo)和明確的抗震設(shè)防要求，存在結(jié)構(gòu)不合理影響
抗震性能的技術(shù)問題，如地基和基礎(chǔ)處理少灰土或
少地圈梁；門窗尺寸過大；隔墻過高，挑檐過寬、配
筋不合理；圈梁、構(gòu)造柱配筋過??；開間、進(jìn)深尺寸
過大等。
2磚木結(jié)構(gòu)住宅抗震加固方法對比分析
目前，我國尚無針對北方農(nóng)村住宅進(jìn)行抗震加
固的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，因此農(nóng)村住宅的抗震加固設(shè)計只能
參考相關(guān)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。
本文以北京市既有農(nóng)村柱宅綜合改造某試點
項目為例，就農(nóng)村住宅主要套用《砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)
計規(guī)范》GB50702—2011(簡稱《規(guī)范》)的加固方法
及通過研究得出的薪型加固方法從技術(shù)層面上做
對比研究，試點建筑的結(jié)構(gòu)形式為單層磚木結(jié)構(gòu)，
開間3．2—3．7m，進(jìn)深6．0m，房屋始建于1982年，
總建筑面積為110．00m2，砌筑砂漿強(qiáng)度等級較低。
2．1《規(guī)范》加固方法
1)山墻及后縱墻加固山墻及后縱墻采用雙
層鋼筋砂漿網(wǎng)加固，鋼筋網(wǎng)采用幣6@300，S形咖6@
900拉接筋梅花狀布置，穿墻對拉，砂漿厚35mm；與
縱墻交接處局部加強(qiáng)，其中與后縱墻交接處采用4
圭12縱筋，箍筋采用母6@200，砂漿厚45mm；與前
縱墻交接處局部加強(qiáng)做法為6圭12縱筋，箍筋采用
圭6@200，砂漿厚45mm；檐口高度采用240mm×
45mm的鋼筋網(wǎng)水泥砂漿圈梁進(jìn)行加固，圈梁配筋
為4圭12縱筋，箍筋為西6@200，如圖l所示。
圈粱附加
。
葛霉
四角附加筋一一
4查12，咖6@20 }
圖l山墻加固示意
Fig．1 Gable Minfbrcem蛆t
2)后縱墻加固檐口高度采用鋼筋網(wǎng)水泥砂
漿圈梁加固，后縱墻左右端均進(jìn)行局部加固，并在
后縱墻跨中設(shè)置構(gòu)造柱，形成由圈梁、角部加強(qiáng)墻
體、跨中構(gòu)造柱組成的封閉套箍，增強(qiáng)后縱墻的整
體抗震性。圈梁尺寸為240mm×45mm，縱筋采用4
蟲12，箍筋采用咖6@200；角部加強(qiáng)部位縱筋采用4
圭12，箍筋采用咖6@200；跨中構(gòu)造柱采用4圭12，
箍筋采用西6@200。
3)前縱墻加固檐口高度采用鋼筋混凝土圈
梁加固，并在前縱墻原有柱外加混凝土構(gòu)造柱，形
成由鋼筋混凝土圈梁、加強(qiáng)柱組成的封閉套箍，以
加強(qiáng)前縱墻的整體抗震性，如圖2所示。圈梁尺寸
為240mm×240mm，縱筋采用4蟲12，箍筋采用咖6
@200?；炷翗?gòu)造柱做法如圖3所示。
4)增設(shè)抗震墻、混凝土柱及細(xì)部連接加固在
房屋縱墻中部沿進(jìn)深方向增設(shè)一道抗震墻，厚
240mm以增強(qiáng)房屋抗震性能，同時增加前后縱墻平
面外的穩(wěn)定性(見圖4)。墻體配筋采用構(gòu)造配筋，
豎向和水平向鋼筋均采用西10@250；在隔墻、木柁
萬方數(shù)據(jù)
50 施工技術(shù)第42卷
圖2前縱墻加固示意
Fig．2 Front Vertical wa¨reinforcement
瑰囂。
圖3混凝土構(gòu)造柱加固示意
Fig．3 Concrete structural columns reinforcemeⅡt
與原結(jié)構(gòu)縱墻連接處，均設(shè)置鋼拉桿以保證其有效
連接和整體性；在室內(nèi)隔墻中部增設(shè)240mm×
240mm混凝土柱，以保證隔墻平面外穩(wěn)定，同時增
加屋架豎向承載力；前縱墻處圈梁與原結(jié)構(gòu)木臥檁
之間通過西10mm@500mm的錨釘相連，以保證原有
結(jié)構(gòu)和后加固結(jié)構(gòu)能共同承受地震荷載；在屋架之
間增設(shè)剪刀撐以增強(qiáng)屋架部分平面外的穩(wěn)定性，提
高抗震能力。
圖4新增抗震墻及細(xì)部連接加固示意
Fig．4 The new seismic waUs and detaned
cOnnectiOn reinfbrcement
2．2新型加固方法¨。叫
采用針對農(nóng)村住宅的試驗研究得出的新型加
固方法，對試點工程的加固設(shè)計方案如下。
1)山墻加固經(jīng)現(xiàn)場檢測，原有砌塊及砂漿強(qiáng)
度不高，故采用咖6@200鋼筋網(wǎng)片，40mm厚M10水
泥砂漿面層加固外墻。水泥砂漿面層加固山墻至
山墻與后縱墻交接處，并包角繞過后縱墻600mm。
鋼筋網(wǎng)采用擊6的L形錨筋，用水泥砂漿固定在墻
體上，L形錨筋間距為600mm，并呈梅花狀布置植入
墻體深度>200mm。采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固
可以有效提高山墻在地震作用下的整體性，阻止山
墻裂縫的發(fā)展，防止山墻外閃造成房屋的整體倒塌。
2)增設(shè)圈梁為增強(qiáng)房屋的整體剛度，提高其
抗震性能，沿外墻上采用了閉合的配筋砂漿帶圈
梁。圈梁厚40mm、高300mm，采用3咖10縱筋，箍筋
西6@200，砂漿強(qiáng)度M10；圈梁與墻體之間采用L形
曲10鋼筋進(jìn)行錨固，錨固點間距800mm，沿圈梁中線
布置。圈梁加固示意如圖5所示。
圖5后縱墻圈梁加固示意
Fig．5 Back vertical waU reinforcement
3)前縱墻加固由于前縱墻開洞較多，其剛度
與后縱墻相比小很多，所以在縱向地震影響下前縱
墻很容易破壞，故采用增設(shè)鋼框、窗間墻的方法對
前縱墻進(jìn)行加固。采用[5對前縱墻門窗洞口進(jìn)行
加強(qiáng)，鋼框與磚柱或磚墻通過M10螺栓可靠拉接，
每側(cè)不少于3根；采用與山墻相同的砂漿鋼筋網(wǎng)對
窗間墻及磚柱進(jìn)行加強(qiáng)；前縱墻加固示意如圖6
所示。
圖6前縱墻加固示意
Fig．6 FroⅡt vertical waU reinfbrcement
4)細(xì)部連接加固木坨與圈梁交接處用2西14
鋼筋將二者拉接，以增加木屋蓋與墻體的整體性，
在地震作用下不至整體垮坍；內(nèi)隔墻與縱墻交接處
用L 100×8的角鋼將二者連接，以增強(qiáng)內(nèi)隔墻與外
縱墻的整體性，防止內(nèi)隔墻側(cè)向整體倒塌。細(xì)部連
接加固布置。如圖7所示。
。掣2西14
鋼筋
UO()×S 拉接
勰霎／筋
圖7細(xì)部連接加固平面布置
Fig．7 Detaned connection reinfbrcement layOut
2．3抗震加固方法的對比分析
與《規(guī)范》的傳統(tǒng)加固方法相比，新型加固方法
具有以下優(yōu)點。
1)加固針對性強(qiáng)傳統(tǒng)加固方法采用對山墻
及后縱墻雙面鋼筋砂漿網(wǎng)加固、增加圈梁、抗震墻
等方式以達(dá)到增強(qiáng)房屋整體抗震性能的目的；而新
萬方數(shù)據(jù)
2013 No．22 劉輝等：農(nóng)村磚木結(jié)構(gòu)住宅抗震加固新方法對比分析與研究51
型加固方法是針對農(nóng)村住宅建筑在地震中所表現(xiàn)
出的問題及研究成果，進(jìn)行針對性的設(shè)計，比如就
地震中山墻容易外閃、開裂，原砌筑砂漿強(qiáng)度低等，
在新型加固方法中采取了在山墻增設(shè)單面水泥砂
漿鋼筋網(wǎng)的加固方式，在與縱墻連接處采取包角措
施；就農(nóng)村住房在地震中整體性差的特點，在農(nóng)村
住宅檐口高度增設(shè)配筋砂漿帶圈梁，并與前檐木臥
檁相連，形成閉合的套箍，有效地提升了房屋的整
體性；針對前縱墻抗側(cè)剛度差的特點，在前縱墻局
部洞口增設(shè)鋼門窗框，以達(dá)到增強(qiáng)前縱墻抗震性能
的目的。
2)施工便利、施工周期短、施工作業(yè)面小傳
統(tǒng)加固方法需要對后縱墻、山墻進(jìn)行雙面鋼筋砂漿
網(wǎng)加固，現(xiàn)場綁扎鋼筋網(wǎng)、抹水泥砂漿的工作量較
大；同時由于需要增設(shè)抗震橫墻、混凝土柱，現(xiàn)場需
要支模、澆筑和養(yǎng)護(hù)，使得改造周期較長，需要較大
施工作業(yè)面，施工便利性差，現(xiàn)場施工周期也會比
較長。而新型加固方式采用配筋砂漿帶圈梁、單面
鋼筋網(wǎng)砂漿加強(qiáng)磚墻和鋼門窗框等加固方式，縮短
了施工周期，提升了施工的便利性，提高了施工效
率，平均縮短施工周期50％以上。
3磚木結(jié)構(gòu)住宅抗震加固方法經(jīng)濟(jì)效果對比分析
3．1《規(guī)范》方法造價
根據(jù)第2．1節(jié)所述，對參考傳統(tǒng)加固設(shè)計規(guī)范
做出的加固方案計算其工程造價。按《北京市房屋
修繕工程預(yù)算定額》(2005版)計算，并由工程造價
信息調(diào)整后的工程造價可知，此方案的定額預(yù)算造
價為9l 695．5l元，折合單價為885元／m2。
3．2新型加固方法造價
根據(jù)第2．2節(jié)所述，對按照研究成果的加固方
法做出的加固方案計算其工程造價。按《北京市房
屋修繕工程預(yù)算定額》(2005版)計算，并由工程造
價信息調(diào)整后的工程造價可知，此方案的定額預(yù)算
造價為38 934．52元，折合單價為375．81元／m2。
3．3經(jīng)濟(jì)效果對比分析
由上述比較容易看出：新型加固方案的工程造
價僅為傳統(tǒng)加固方案的42．5％，效果顯著。
此外，如采用傳統(tǒng)加固方案，室內(nèi)作業(yè)量較大，
如開挖地坪、拆卸吊頂、墻面抹灰等，一方面需要住
戶騰空房間，尋找周轉(zhuǎn)房寄宿；另一方面還會產(chǎn)生
大量的后期恢復(fù)費用，如色差過大導(dǎo)致墻面整體重
新粉刷、地磚重鋪等。因此，如果考慮此部分費用，
傳統(tǒng)加固方案的工程造價還會增加。
另外，新建農(nóng)村住宅的建筑造價(達(dá)到抗震、節(jié)
能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))已達(dá)到l 600—1 900元／m2，剔除節(jié)能
部分的造價，也達(dá)到1 200—1 500元／m2，而進(jìn)行抗
震加固的費用僅為250～450元／m2，若考慮評估、
鑒定、加固設(shè)計、監(jiān)理等成本，估計項目造價為400～
500元／m2，僅為新建農(nóng)村住宅工程造價的1／3
左右。
因此，可以說基于研究成果的新型加固方法在
經(jīng)濟(jì)上是可行的。
4 結(jié)語
通過本文所述2種加固方法(《規(guī)范》方法和研
究成果的新型加固方法)的技術(shù)對比和經(jīng)濟(jì)效果對
比分析研究，可以看出研究成果的新型加固方法不
論是在技術(shù)上還是在工程造價上都具有明顯的優(yōu)
越性。在加固針對性和施工便利方面，新型加固方
法既是對《規(guī)范》方法的優(yōu)化，同時也填補了我國在
農(nóng)村住宅抗震加固方面的空白。
另外，新型加固方法的工程造價僅為《規(guī)范》
加固方案的40％左右；且與新建農(nóng)村住宅相比，其
加固造價僅為新建農(nóng)村住宅造價的l／3左右，這
也充分證明了研究成果的新型加固方法的經(jīng)濟(jì)優(yōu)
越性。
因此本文提到的新型加固方法具有較強(qiáng)的施
工便利性和經(jīng)濟(jì)性，在對其抗震性能進(jìn)行更深入分
析驗證的基礎(chǔ)上，可在農(nóng)村地區(qū)廣泛推廣。
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