史英豪
(山西省建筑科学研究院有限公司，山西 太原 030001)
0 引言
为切实提高农村房屋(以下简称“农房”) 的抗震安全性能，保障人民群众生命财产安全，改善农村人居环境，提升乡村风貌和安全宜居水平，山西省人民政府同意开展农村住房抗震改建试点工作，通过新建、加固等方式，从整体上提高农房的抗震水平[1]，进而改善农村住房品质，助力乡村振兴，切实提升农民群众的幸福感、获得感、安全感。
1 当地农房的主要结构类型及特点
1．1 生土结构农房
该类农房一般建造于20 世纪40 年代～70 年代，主要由土坯墙和夯土墙承重，屋架主要由柁梁、木檩条及椽木等组成。屋顶大多为单坡、双坡屋顶，主要由青瓦或红瓦构成。为外墙美观且减少墙体雨水冲蚀常常在外裱砌一层砖。生土结构房屋的墙体材料抗弯、抗剪等力学性能均较低，防震减灾方面能力较差。从材料抗震方面考虑，不能满足抗震设计中延性设计方面的要求[2]。
1．2 木结构农房
该类农房一般建造于20 世纪60 年代～80 年代，当地木结构农房层数为一层，开间多为3 间和5 间两种形式。主要包括穿斗木构架、抬梁式木构架，围护墙体主要为砖和生土。木结构农房木构件之间通过卯榫连接，具有相对较好的抗震性能[3]。
1．3 砖木结构农房
该类农房一般建造于20 世纪70 年代～90 年代，房屋承重墙体主要由青砖或红砖砌筑。墙体厚度主要有37 cm，24 cm 和12 cm 三种。屋顶有平顶、单坡和双坡三种，多为柁梁加檩和硬山搁檩，屋面一般铺设红瓦、青瓦或彩钢等材料。基础多为石基础或砖基础。该农房从抗震角度分析，墙体整体刚度较差，但柔性强。该类农房关键是墙体是否布置有相应的构造柱、圈梁等构造措施，以及木屋架承重构件在砖墙上的支承长度和屋架平面外约束。该地区砖木结构农房大多数均未布置任何抗震构造措施，抗震性能普遍较差。
1．4 砖混结构农房
该类农房一般建造始于20 世纪80 年代，当地砖混结构农房以一层为主，少数二层。承重墙体主要以烧结普通砖为主，砌筑砂浆多为混合砂浆或水泥砂浆;屋盖采用钢筋混凝土预制空心楼板或现浇板[4]。
2 农房的抗震鉴定及加固理论研究
针对不同结构类型的农房，对其进行抗震检测鉴定及加固的侧重点不同。由于该地区绝大多数农房为一层，依据CECS 325:2012 既有村镇住宅建筑抗震和加固技术规程相关规定，对该地区既有农房抗震鉴定以房屋的结构体系和构造措施鉴定为主，进行综合评定[5]。抗震加固方案的选择主要结合当地政策资金投入、施工工艺水平及对农户房屋的影响程度等综合考虑，从根本上提高房屋的综合抗震能力，力求最大程度地改善农村房屋的抗震性能。
2．1 地基与基础
2．1．1抗震鉴定
1) 重点检查房屋上部结构是否存在不均匀沉降裂缝和倾斜现象。
2) 检查基础是否存在腐蚀、酥碱、松散和剥落等现象，并观察上部结构的裂缝、倾斜有无发展趋势，发展趋势观测可在墙体裂缝明显处粘贴石膏饼，定期观察裂缝走向、石膏饼开裂情况等，以此判定房屋上部结构的裂缝、倾斜有无发展趋势。
3) 当基础现状无腐朽酥碱、松散和剥落，上部结构无不均匀沉降裂缝和倾斜，或虽有裂缝、倾斜但不严重且无发展趋势，可判定该地基基础为无严重静载缺陷。
2．1．2抗震加固方法
1) 结合房屋上部结构抗震加固方案来提高房屋抵抗不均匀沉降的能力。
2) 加强圈梁与墙体的连接。
3) 当基础砖(石) 墙砌筑高度不满足要求时，可采用水泥砂浆面层抹面来加固基础砖(石) 墙。
2．2 生土结构农房
2．2．1抗震鉴定
生土结构房屋抗震鉴定时，以抗震构造鉴定为主，可不作抗震承载力验算。
1) 结构体系:重点检查房屋的抗震横墙间距;承重体系是横墙承重还是纵横墙共同承重等;8 度时不应采用硬山搁檩屋盖。
2) 材料和外观质量: 检查土坯墙外墙厚度不应小于400 mm，内墙厚度不应小于250 mm; 承重墙体是否存在裂缝、倾斜等缺陷;木构件有无明显变形、腐朽、蚁蚀和明显开裂;检查墙体转角处和纵横墙交接处咬槎是否完好，不应有竖向通缝，有无拉结措施等。
3) 整体性连接和抗震构造措施: 检查墙体布置在平面内是否闭合;外墙转角及内外墙交接处是否布置有木构造柱和拉结措施，房屋内外墙墙顶是否布置有木圈梁;楼(屋) 盖构件的支撑长度和连接方式;楼(屋) 盖各构件之间是否采用榫卯、扒钉及圆钉等可靠连接。
4) 局部易坍塌构件及其连接: 检查承重门窗间墙局部尺寸是否满足规定要求;出入口处烟囱、女儿墙等易倒塌构件是否有锚固或防倒塌措施等。
2．2．2抗震加固方法
针对农房现状在抗震方面存在的缺陷，可分别采取提高房屋抗震承载力、加强整体性连接、加强易倒塌部位锚固连接等方法进行抗震加固。
1) 当横墙间距超出最大限值时，可采取新增抗震横墙;承重墙体存在明显开裂等缺陷时，可采取拆除重砌;对不继续发展的墙体裂缝采用灌浆修补，或用钢丝网水泥砂浆面层加固补强等。
2) 当房屋纵横墙连接处咬槎较差时，可在交接处用竖向配筋砂浆带加强;8 度区房屋的四角及纵横墙交接处增设木构造柱，墙顶增设木圈梁等等; 楼(屋) 盖整体性可增设剪刀撑加强，木屋架与山墙之间连接可增设墙揽加强，楼(屋) 盖各构件之间采用扒钉、圆钉及铁丝等牢固连接。
3) 当房屋局部易坍塌构件及其连接不满足要求时，可采用钢丝网水泥砂浆面层加固补强，并采取铁件、锚筋等拉结措施。
2．3 木结构农房
2．3．1抗震鉴定
1) 结构体系:检查房屋的高度、宽度和层数，抗震横墙的间距，且抗震墙布置宜均匀对称;不得采用无下弦的人字屋架和拱形屋架;应有端屋架，不应采用硬山搁檩屋盖等。
2) 材料和外观质量: 检查承重木构架和抗震墙材料实际强度; 木构架、木柱是否存在歪斜、开裂等缺陷及其严重程度;木柱与屋架或大梁的连接节点是否完好，楼(屋) 盖有无明显变形，各构件有无腐朽、蚁蚀等缺陷。
3) 整体性连接、抗震构造措施:检查木柱是否设柱脚石，且之间是否有铁件连接;三角形木屋架和木柱木梁房屋是否在屋架(木梁) 与木柱连接处设斜撑; 木屋架间是否设有剪刀撑; 围护墙体与木柱、木构架(屋架) 之间是否有拉结措施; 木构架、楼(屋) 盖节点及各构件之间的连接是否牢固。
4) 局部易坍塌构件及其连接: 检查门窗间墙局部尺寸是否满足规定要求;出入口处烟囱、女儿墙等易倒塌构件是否有锚固或防倒塌措施; 屋檐外挑梁上是否砌筑砌体。
5) 抗震承载力验算，当现有房屋的抗震横墙间距、房屋的宽度和高度值不满足JGJ 161—2008 镇(乡) 村建筑抗震技术规程附录C 中相关要求时，应对房屋进行抗震承载力验算。
2．3．2抗震加固方法
针对农房现状在抗震方面存在的缺陷，可分别采取提高房屋抗震承载力、加强整体性连接、加强易倒塌部位锚固连接等方法进行抗震加固。
1) 当横墙间距超出最大限值时，可采取新增抗震横墙;围护墙体存在明显开裂等缺陷时，可采取拆除重砌;对不继续发展的墙体裂缝采用灌浆修补，或用钢丝网水泥砂浆面层加固补强等。
2) 当木柱下未设柱脚石，或之间无可靠连接时，可根据柱脚分别采取更换柱脚、增强连接等方法进行加固;三角形木屋架和木柱木梁房屋未设置设斜撑、系杆、剪刀撑，应合理增设支撑、系杆、剪刀撑; 围护墙体与木柱、木构架(屋架) 之间无拉结措施时，应采用墙揽、8 号铁丝等拉结绑扎牢固加强; 木构架、楼(屋) 盖节点间连接不符合要求时，可根据现状情况分别采取增设扒钉、圆钉及木夹板等措施进行加固。
3) 当房屋局部易坍塌构件及其连接不满足要求时，可采用钢丝网水泥砂浆面层加固补强，并采取铁件、锚筋等拉结措施;当屋檐外挑梁上砌筑有砌体，应拆除。
2．4 砖墙承重结构农房(包括砖木结构、砖混结构农房)
2．4．1抗震鉴定
1) 结构体系:重点检查房屋的高度和层数、抗震横墙厚度和间距;承重体系是横墙承重还是纵横墙共同承重等;同一高度处承重墙体是否采用不同材料混合砌筑;8 度时不应采用硬山搁檩屋盖等。
2) 材料和外观质量:检查承重墙体的砖、砌块和砌筑砂浆的实际强度; 墙体有无严重酥碱、裂缝和歪斜等缺陷;木楼(屋) 盖构件有无明显变形、腐朽、蚁蚀和明显开裂;钢筋混凝土楼(屋) 盖板有无明显裂缝、露筋、锈蚀等缺陷，预制板有无横向断裂裂缝等。
3) 整体性连接和抗震构造措施: 检查墙体转角处和纵横墙交接处咬槎是否完好，严禁采用直槎等;检查墙体布置在平面内是否闭合; 外墙转角及内外墙交接处是否布置有构造柱和拉结措施，房屋是否布置有圈梁; 楼(屋) 盖构件的支撑长度和连接方式是否满足要求; 木楼(屋) 盖各构件之间是否采用榫卯、扒钉及圆钉等可靠连接。
4) 局部易坍塌构件及其连接: 检查承重门窗间墙局部尺寸是否满足规定要求;出入口处烟囱、女儿墙等易倒塌构件是否有锚固或防倒塌措施; 后砌隔墙与两侧墙体是否有拉结，墙顶与梁、板或屋架下弦之间有无拉结; 屋檐外挑梁上是否砌筑砌体。
5) 抗震承载力验算，当现有房屋的抗震横墙间距、房屋的宽度和高度值等不满足JGJ 161—2008 镇(乡) 村建筑抗震技术规程附录B 中相关要求时，应对房屋进行抗震承载力验算。
2．4．2抗震加固方法
针对农房现状在抗震方面存在的缺陷，可分别采取提高房屋抗震承载力、加强整体性连接、加强易倒塌部位锚固连接等方法进行抗震加固。
1) 当横墙间距超出最大限值时，可采取新增抗震横墙;当墙体实际强度偏低、现状及质量较差时，可对原墙体采取拆除重砌或在墙体一侧或两侧采用水泥砂浆(配筋) 面层加固;对出现裂缝的墙体，可根据裂缝开展的情况选择采用局部抹灰、压力灌浆及拆砌等方法进行修复补强。
2) 当房屋纵横墙连接处咬槎较差时，可在交接处增设竖向配筋砂浆带加强，并配合钢拉杆加强其连接;当房屋圈梁、构造柱不符合要求时，可增设外加圈梁、柱，或采用配筋砂浆条带、高延性混凝土条带加固等; 钢筋混凝土、预制板楼(屋) 盖构件支撑长度不满足要求时，可采取增设托梁、角钢(配合化学锚栓) 、钢筋混凝土现浇叠合层等措施加固; 木楼(屋) 盖整体性可增设剪刀撑加强，木屋架与山墙之间连接可增设墙揽加强，楼(屋) 盖各构件之间采用扒钉、圆钉及铁丝等牢固连接。
3) 当房屋局部易坍塌构件及其连接不满足要求时，可采用钢丝网水泥砂浆面层或高延性混凝土面层加固补强，并采取铁件、锚筋等拉结措施; 当屋檐外挑梁上砌筑有砌体，应拆除[6]。
3 当地典型农房抗震鉴定及加固方案实例分析
3．1 工程概况
本农房位于山西省某县农村地区，建于1992 年，为一层砖木结构，实测房屋总长11．3 m，总宽4．2 m，建筑面积约为47．5 m2，总高度为3．3 m。当地抗震设防烈度为8 度，第一组，设计基本地震加速度值为0．20g。房屋平面布置情况如图1 所示。
图1 房屋平面布置情况
3．2 地基基础抗震鉴定
依据CECS 325:2012 既有村镇住宅建筑抗震和加固技术规程相关规定，现场检查发现，该农房地基主要受力层范围内土质状况良好;基础形式为砖基础，其现状无腐蚀、松散、酥碱和剥落等现象，且上部承重墙体无明显不均匀沉降裂缝和倾斜。故该农房地基基础综合分析可评为无严重静载缺陷。
3．3 上部结构抗震鉴定
3．3．1一般规定及结构体系核查
依据CECS 325:2012 既有村镇住宅建筑抗震鉴定和加固技术规程相关规定，该农房的一般规定核查结果如表1 所示。
表1 该农房的一般规定核查结果
现场检查发现，该农房为纵横墙混合承重体系，承重墙体材料为厚度240 mm 的烧结普通砖，屋盖形式为单坡+柁梁加檩。
3．3．2砌筑材料强度实测、房屋外观和质量检查
采用砖回弹法和砂浆贯入法对房屋砖墙的烧结普通砖、砌筑砂浆抗压强度分别进行现场抽样检测，结合CECS 325:2012 既有村镇住宅建筑抗震鉴定和加固技术规程相关规定，检测结果如表2 所示。
表2 砌筑材料检测结果
现场房屋外观和质量检查发现，该房屋墙体不存在空鼓，无严重酥碱和明显歪闪现象，且支撑柁梁和檩条等木构件的承重墙体处均无明显竖向裂缝，以及屋盖木构件均无明显变形、腐朽和严重开裂现象。
3．3．3房屋整体性连接和抗震构造措施检查
现场检查发现，该农房纵横墙交接处咬槎良好，个别木屋盖构件的支撑长度不满足相应抗震规范要求，屋盖各构件(木梁、檩条及木椽) 之间连接局部不可靠，且该房屋未布置圈梁、构造柱等抗震构造措施。
3．3．4房屋中易引起局部倒塌的部件及其连接要求检查
依据CECS 325:2012 既有村镇住宅建筑抗震鉴定和加固技术规程相关规定，该房屋墙体的局部尺寸实测结果如表3 所示。
表3 房屋墙体的局部尺寸实测结果
3．3．5抗震承载力验算
由于该农房的抗震横墙间距和房屋宽度值均满足JGJ 161—2008 镇(乡) 村建筑抗震技术规程附录B．0．1-1相关规定，即该农房墙体的抗震承载力满足要求，故该农房不需要进行抗震承载力验算。
3．3．6综合评定
该农房的上部结构综合抗震能力部分不满足当地抗震设防要求，应针对性地对该房屋现状抗震方面存在的缺陷进行抗震加固处理。
3．4 抗震加固方案
根据该农房的抗震鉴定结果可知，该房屋主要在整体性连接、抗震构造措施以及房屋承重墙体的局部尺寸三方面不满足当地抗震设防要求。在加固方案的选取上，主要从对房屋结构破损程度较小、施工操作方便、工期短及经济合理等因素上综合考虑，以增强房屋整体性，弥补构造缺失为目标，从根本上提高房屋的综合抗震能力，最大程度的满足当地的抗震设防要求。因此，本方案对墙体采用高延性混凝土条带面层[7]及增设钢拉杆组合加固处理;采用墙揽对承重墙体与屋盖木构件进行有效连接，屋盖木构件之间用圆钉、扒钉、U 形铁件等拉结牢固处理。具体加固方案如下。
3．4．1墙体加固方案
房屋承重墙体加固的施工工序: 铲除原墙体抹灰层→凿缝或开槽→(安装钢筋网或拉结件) →浮灰清理→墙面浇水润洗→压抹高延性混凝土→保湿养护[8]。房屋墙体高延性混凝土竖向条带面层加固布置如图2 所示。
图2 墙体高延性混凝土竖向条带面层加固布置图
依据DBJ 04/T397—2019 高延性混凝土加固技术规程相关规定，结合当地的抗震设防要求，为增强房屋的整体性，提高房屋外墙拐角处、纵横墙交接处及门窗间墙等关键部位的承载力，在房屋墙体的外侧同时布置高延性混凝土竖向和水平条带进行加固。高延性混凝土条带面层加固后房屋墙体正立面和背立面现状情况见图3。
图3 高延性混凝土条带面层加固后房屋墙体正立面和背立面现状情况
高延性混凝土水平条带与竖向条带相交部位需设置加腋，且水平条带与竖向条带相交部位的加腋宽度均为300 mm，可以有效地缓解条带交接部位的应力集中，防止拐角部位高延性混凝土的开裂。施工时应连续作业，禁止留设施工冷缝。
当房屋前墙门窗洞口上无通长钢筋混凝土过梁或砖过梁高度小于500 mm 时，增设钢拉杆对房屋的整体性进行加强。其中，钢拉杆距墙不大于100 mm，距预制板底不大于60 mm。具体加固大样详见图4。
图4 钢拉杆加固大样
3．4．2木屋盖加固方案
木屋盖加固主要是对不满足房屋整体性连接和抗震构造措施要求的木屋盖系统进行加固，以及加强屋盖木构件之间的连接。
屋盖木柁梁、木檩条分别与承重墙体的加固大样如图5 所示。
图5 屋盖木柁梁、木檩条与承重墙体的加固大样
屋盖木构件之间加固大样如图6 所示。
图6 屋盖木构件之间加固大样
3．4．3其他屋盖加固方案
该地区典型农房屋盖形式除木屋盖外，主要是钢筋混凝土现浇板和预制混凝土空心板两种。钢筋混凝土现浇板屋盖的整体性相对较好，抗震鉴定检查若无明显缺陷，一般不需要进行加固处理。而预制混凝土空心板与承重墙体支撑处普遍不满足抗震鉴定要求，且屋盖整体性较差。针对该地区农房屋盖预制混凝土空心板支撑长度不够情况，结合施工方便、经济合理等综合考虑，在农房抗震改造加固实际工程中采用增设通长角钢进行加固处理[9]，具体加固大样详见图7。
图7 房屋预制板支撑长度不够时角钢加固大样
4 结语
结合山西某县农村房屋抗震改造加固实际工程，调查分析了当地农房的主要结构类型及特点，并对各种典型农房进行了抗震鉴定及加固方法理论研究。重点对该地区典型砖木结构房屋进行了抗震鉴定及加固方案实例分析，介绍了该类工程的抗震检测鉴定流程;根据其抗震鉴定结果，针对房屋现状不满足当地抗震设防要求的方面提出了切实可行的加固方案，最大程度地改善了其抗震性能。希望可为类似农房的防震减灾、危房加固改造及美丽新农村建设等工程提供一定的参考依据。
