廈門地區(qū)村鎮(zhèn)住宅結(jié)構(gòu)缺陷的調(diào)查研究

廈門地區(qū)村鎮(zhèn)住宅結(jié)構(gòu)缺陷的調(diào)查研究

廈門位于歐洲和太平洋的交匯處。地震活動(dòng)非?；钴S，抗洪搶險(xiǎn)形勢(shì)十分嚴(yán)峻。在亞熱帶氣候和臺(tái)風(fēng)的影響下,廈門等東南沿海地區(qū)每年都會(huì)有幾個(gè)月的臺(tái)風(fēng)、暴雨惡劣天氣,因臺(tái)風(fēng)和暴雨而發(fā)生的事故也屢見報(bào)道。在地震、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害面前,具有安全隱患的村鎮(zhèn)住宅將對(duì)廣大農(nóng)民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成巨大的威脅。與市區(qū)規(guī)范的工程建設(shè)狀況相比,廈門市周邊農(nóng)村地區(qū)的大多數(shù)住宅建設(shè)現(xiàn)狀相當(dāng)混亂。老舊民宅破損嚴(yán)重、施工技術(shù)水平低下、建筑材料質(zhì)量低劣、野蠻加層改建等現(xiàn)象普遍存在,落后的住宅建設(shè)和安全現(xiàn)狀與穩(wěn)定發(fā)展的農(nóng)村經(jīng)濟(jì)極不協(xié)調(diào)。2008年5月12日發(fā)生的汶川特大地震,更是為我們敲響了警鐘。基于上述考慮,作者參與了華僑大學(xué)土木工程學(xué)院對(duì)廈門市某區(qū)村鎮(zhèn)住宅安全現(xiàn)狀的調(diào)查研究,對(duì)我國(guó)東南沿海地區(qū)村鎮(zhèn)住宅的結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行了細(xì)致的研究和總結(jié)。1村莊房屋結(jié)構(gòu)的不足總結(jié)1.1高磚混凝土結(jié)構(gòu)類型我國(guó)東南沿海地區(qū)村鎮(zhèn)住宅結(jié)構(gòu)形式可以分為磚混結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)、石加磚混結(jié)構(gòu)(指在石結(jié)構(gòu)上加建磚混結(jié)構(gòu))、石磚木結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和其他類型結(jié)構(gòu)等六種結(jié)構(gòu)類型。1.2抗側(cè)力方面存在問題磚混結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是由黏土磚砌成的砌體墻,延性較差,需要設(shè)置一定數(shù)量的構(gòu)造柱以加強(qiáng)墻體的整體性,每層均應(yīng)設(shè)置滿足規(guī)范要求的圈梁以增強(qiáng)房屋的整體剛度,也可防止由于地基的不均勻沉降或較大振動(dòng)荷載等對(duì)房屋的不利影響。各部分構(gòu)件相互之間的拉結(jié)是磚混結(jié)構(gòu)抗震性能的關(guān)鍵,必須通過細(xì)致的構(gòu)造措施來保證。但是調(diào)研發(fā)現(xiàn),一些客觀存在的因素使得農(nóng)村磚混結(jié)構(gòu)住宅的性能大打折扣,尤其是在抗震性能方面,與規(guī)范的要求相差很遠(yuǎn)。主要存在的問題有:1)構(gòu)造柱的設(shè)置普遍不足,甚至不設(shè);2)混凝土的施工質(zhì)量差。由于大部分農(nóng)村的施工隊(duì)整體素質(zhì)不高,施工管理不嚴(yán),鋼筋擺放位置不準(zhǔn),混凝土振搗不認(rèn)真等種種施工中的問題比比皆是。因此混凝土構(gòu)件的露筋、麻面、跑漿、空洞、夾渣等現(xiàn)象非常普遍。1.3施工方法對(duì)石結(jié)構(gòu)抗震性能的影響石材自重大、剛度大,相應(yīng)的其地震反應(yīng)也大,而且變形能力又很小,抗拉、抗剪、抗扭等受力性能也很差,這就決定了石砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力是先天不足的。石結(jié)構(gòu)主要有無墊片座漿砌筑、有墊片座漿砌筑、有墊片干砌后甩漿等三種施工方法,不同施工方法對(duì)石結(jié)構(gòu)抗震性能的影響也不同。采用無墊片座漿砌筑,砂漿飽滿,墻體的抗剪能力及整體性有保證,結(jié)構(gòu)的抗震性能較好。有墊片干砌后甩漿方法的石結(jié)構(gòu)施工方法是先用石墊片支撐,預(yù)留上下皮石材之間的縫隙,將整個(gè)墻體“壘”起,然后再用“甩漿”的方法將石材間的縫隙用砂漿勾填。這種施工方法的砌體抗剪強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性均較差,導(dǎo)致干砌施工石結(jié)構(gòu)的抗震性能極差。有墊片座漿砌筑的施工方法是上述兩種方法的結(jié)合,可以在保證結(jié)構(gòu)一定抗震性能的基礎(chǔ)上加快施工的速度。其安全性等級(jí)介于上述兩種施工方法之間。1.4c面連續(xù)墻式混凝土填充材料從抗震性能角度來看,這種加層的結(jié)構(gòu)類型是不合理的。首先,對(duì)于“干砌”法建成的石結(jié)構(gòu),由于其重力荷載的承載能力有限,若再加層,自身的安全性很難保證。其次,對(duì)于“無墊片座漿”砌筑的石結(jié)構(gòu)上加建的磚混結(jié)構(gòu),正常方法是在原來的石墻上砌筑磚墻,這樣,重力荷載的傳力途徑比較合理。但若磚墻砌在沒有石墻的地方(如外廊、門庭檐口梁上砌墻),就意味著在本來就不適合受彎的石梁上再增加荷載,進(jìn)一步增加了石梁發(fā)生脆斷的危險(xiǎn)。再次,早期建造的石砌體結(jié)構(gòu)地基沉降趨于穩(wěn)定,部分石結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了裂縫。新的擴(kuò)建加層加大了地基土的壓應(yīng)力,底層石結(jié)構(gòu)原有裂縫進(jìn)一步發(fā)展或使原本沒有裂縫的底層產(chǎn)生裂縫,嚴(yán)重的可導(dǎo)致墻體豎向承載能力的喪失(見圖1)。2橋梁與鋼筋混凝土梁的抗彎性能2.1鋼筋混凝土梁石結(jié)構(gòu)抗震性能差的一個(gè)主要原因是采用石梁和石板等石材抗彎構(gòu)件,而石材的抗拉強(qiáng)度僅為抗壓強(qiáng)度的1/10左右,抗彎承載力和變形能力均遠(yuǎn)小于同尺寸適筋鋼筋混凝土梁。為了研究?jī)烧叩男阅懿町?選用相同尺寸的石梁和鋼筋混凝土梁進(jìn)行AD-INA有限元模擬,計(jì)算試件的抗彎承載力和變形能力。試件截面尺寸均為200mm×400mm,受力段長(zhǎng)3000mm,采用三分點(diǎn)加載。鋼筋混凝土梁配筋如圖2所示。材料性能及試件參數(shù)見表1。2.2有限元模型的建立混凝土與石材均采用ADINA自帶的Concrete模型,鋼筋采用Rebar單元,由于對(duì)稱性,選取1/2模型,網(wǎng)格劃分后有限元模型如圖3所示。計(jì)算所得試件的跨中彎矩—撓度曲線如圖4所示。由圖4可見,雖然石材的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于混凝土強(qiáng)度,但其抗彎承載能力僅為RC梁的1/2左右,當(dāng)石梁達(dá)到其最大抗彎承載力時(shí),強(qiáng)度迅速衰減,呈明顯的脆性破壞。而同樣尺寸的RC梁不僅承載力高,而且達(dá)到最大承載力后有穩(wěn)定的變形平臺(tái),說明同樣尺寸的RC梁性能大大優(yōu)于石梁。3有限元模型分析通過對(duì)廈門市某區(qū)村鎮(zhèn)住宅的調(diào)研,分析了我國(guó)東南沿海地區(qū)村鎮(zhèn)住宅的結(jié)構(gòu)缺陷和成因。通過對(duì)相同尺寸石梁和鋼筋混凝土梁的有限元模擬