生態文明建設下我國生土建筑抗震性能

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摘要：生土建筑是一種傳統建筑形式，但傳統生土建筑墻體材料抗震性能較差。總結我國生土墻體抗震性能、生土房屋抗震性能、生土結構抗震加固等方面的研究進展，為生土建筑提供參考。

關鍵詞：生態文明；生土建筑；抗震性能

1生土墻體抗震性能研究

紅等通過3片夯土墻的低周反復試驗分析圈梁和構造柱可約束夯土墻體后期變形，增加墻體延性，但對墻體承載力提高作用不大，并指出了夯土墻體施工中應注意的問題；卜永紅等通過3片不同方法夯筑的夯土墻體抗震性能試驗，表明錯層夯筑法和加銷鍵夯筑均可提高墻體變形能力，采用錯層夯筑法還可提高墻體承載能力；卜永紅等提出了一種內置繩網夯土墻體建造技術，低周反復加載試驗表明，內置繩網夯土墻體的承載和變形能力比傳統夯土墻有很大提高。紅等通過試驗分析影響土坯墻抗震性能的主要因素，結果表明土坯墻體和磚砌體破壞模式相似，構造柱與圈梁等抗震構造措施可有效提高墻體抗震性能。陳漢清等基于正交試驗因素分析方法，運用靜力彈塑性非線性有限元數值模擬，研究未開孔及開孔的素土坯墻體極限位移和極限荷載的影響因素（墻體厚度、豎向壓應力及開孔大小等），評估土坯墻體在眾值烈度和基本烈度地震作用下的抗震性能，提出了素土坯墻體開洞尺寸的限制條件。阿肯江•托呼提等通過對木柱梁–土坯組合墻體的彈塑性有限元計算，證明組合墻體的抗側承載力、延性及耗能能力均比素土坯墻體有較大提高，評估素土坯墻體和組合墻體在眾值烈度和基本烈度地震作用下的效應，認為木柱梁–土坯組合墻體可達到“大震不倒”要求。王苗苗基于ANSYS通過有限元對未開洞及開洞的素土坯墻體進行彈塑性動力時程分析，指出墻體裂縫多出現在結構薄弱部位，破壞時其底部沿平面內外均有外鼓現象，通過彈塑性動力時程分析指出采用木框架加固素土坯墻體后墻體耗能能力明顯提高。吳鋒等通過擬靜力試驗進行實體土坯墻及開洞土坯墻的抗震性能研究，結果表明土坯墻體試件的破壞形態為剪壓破壞或剪摩破壞，建立了土坯墻體承載力公式，指出開洞土坯墻體的承載力、剛度及耗能能力均有明顯下降，但延性有所提高。張偉等運用簡化力學模型，基于峰值速度分析生土圍護墻傾覆倒塌的破壞機理，得出不同地震烈度下高厚比限值，可避免地震下生土墻體發生傾覆倒塌。陳國新等提出一種內填植物纖維生土基砌塊生態復合墻體，通過低周反復加載試驗闡述試件破壞的主要過程和受力特點表明，該墻體有良好的抗倒塌能力，提出了影響復合墻體特征荷載和位移的主要因素。趙西平等對素土墻、灰土墻和草土墻的研究結果表明，在單調荷載或反復荷載作用下，灰土墻的極限剛度高于工況相同的素土墻和草土墻，素土墻和草土墻的耗能能力比灰土墻好。

2生土房屋抗震性能研究

申世元針對木構架承重土坯圍護墻單層房屋進行振動臺試驗，驗證了配筋砂漿帶、配筋磚圈梁、斜撐、剪刀撐等構造措施及扒釘、墻纜等常用加強連接手段的有效性，結果表明，在地面峰值加速度為0.30g時仍未發生嚴重破壞。于文等以新疆喀什老城區的代表性房屋做研究原型，對按原型縮尺采取墻體內外側角鋼帶加固、角鋼斜撐與檁條的連接和屋蓋增設扁鋼帶等措施進行振動臺試驗，結果表明，加固后的原型房屋滿足喀什地區8度抗震設防的要求。劉開康以村鎮既有土坯結構為研究對象，提出應用摩擦滑移隔震技術對土坯結構進行減震的措施，并對模型進行振動臺試驗，對比分析厚度約1cm的砂粒滑移層隔震模型和基礎固定模型試驗，驗證了砂層滑移隔震對土坯砌體結構的減震效果。黃辰蕾針對西部農村地區土坯墻結構房屋的震害特征提出現澆石膏土坯墻、砌筑灰膏–土坯墻、木板夾芯結構和木構架–土坯墻結構等4種結構形式。通過振動臺試驗表明，現澆石膏土坯墻結構和砌筑灰膏–土坯墻結構的約束強于木板夾芯結構和木構架–土坯墻結構；木板夾芯結構和木構架–土坯墻結構比另2種結構的變形性能好，但4種結構均具有較好的抗倒塌性能，滿足8度抗震設防要求。周鐵鋼等在夯筑材料選擇、夯筑機具、夯筑工藝和結構構造措施等方面進行技術改良，提出現代夯土建筑的概念，制作了采用鋼筋混凝土構造柱及現澆屋面的單層夯土房屋的1/2縮尺模型，抗震性能試驗結果表明，現代夯土建筑抗震性能得到很大提高，8度罕遇地震作用下模型房屋仍可繼續承載且具有較好的變形能力。同時，還進一步運用現代夯土技術制作單層坡屋頂原型房屋1/2縮尺振動臺模型，結果表明在8.5度罕遇地震作用下模型房屋仍可繼續承載，變形性能良好。吳鋒等通過振動臺試驗研究土坯房屋模型在不同地震強度下的抗震性能，結果表明，土坯房屋模型破壞形態與砌體房屋相似，并提出了罕遇地震作用下墻體承載力的土坯房屋抗震設計方法。

3生土結構抗震加固措施研究

王建衛等提出針對土坯墻采用鋼絲網水泥砂漿、木柱木梁、木板及木柱木梁加斜撐等措施進行加固，對臥砌土坯墻體及加固墻片進行低周反復試驗。結果表明，鋼絲網水泥砂漿加固墻體效果較顯著，水平承載力提高幅度最大，抗震性能提高最為顯著。木板及木柱木梁加斜撐加固墻體可有效約束墻體后期變形，延性提高幅度較大。木柱木梁形成邊框的加固體系對提高墻體承載力和延性作用均不大，加固效果一般。王建衛還進行了平砌土坯墻體及運用塑鋼打包帶加固墻片的低周反復試驗，證明該加固措施可有效提高平砌土坯墻體的抗震性能。卜永紅針對夯土墻體提出應用內置繩網、加木構造柱木圈梁框架等措施進行加固，通過低周反復試驗表明，內置繩網承重夯土墻體可有效結合繩索的抗拉特性與土體的抗壓特性，使墻體表現出較好的力學性能，夯土墻水平承載和變形能力得到較大提高；木構造柱與木圈梁可有效約束T形夯土墻體與一字形夯土墻體，明顯提高墻體抗震性能。張又超等采用正放或斜放的鋼絲網水泥砂漿面層加固夯土墻體，通過5片縮尺墻片的低周反復加載試驗表明，加固后墻體的開裂荷載、極限荷載、開裂位移、極限位移均有明顯提高，夯土墻體的承載力提高，墻體脆性破壞特征得到改善，但該法對墻體的加固效果影響不大。張坤等提出磚柱錨桿構造和磚柱配筋砂漿帶構造2種夯土墻體加固措施，通過5片縮尺墻片的低周反復加載試驗表明，2種方法均可抑制墻體裂縫發展，約束夯土墻體變形，改善墻體脆性破壞特征，提高承載力和延性性能，但磚柱配筋砂漿帶對墻體延性影響較大，磚柱錨桿對墻體承載能力影響較大。張琰鑫等通過地震反應譜分析表明，檁–墻連接部位、縱墻頂面部位及山墻中部是結構的薄弱部位，提出在檁條下設置弧形墊塊、在縱墻頂面設置木圈梁和山墻外設置扶壁柱等解決方法，并通過分析驗證了這些方法的合理性。黃金勝等針對夯土墻提出鋼絲網水泥砂漿和玻璃纖維水泥砂漿加固法（統稱為夾板墻），研究表明該法對加固夯土墻體非常有效，加固后墻體的極限承載力和極限位移均得到大幅度提高。董玉將等以陜南典型夯土民居為原型設計了U形夯土墻片單元，針對墻體在地震中易發生外閃破壞的問題，設計了鍍鋅鐵絲網帶加固方法。試驗結果表明，通過對墻體設置水平及豎向鍍鋅鐵絲網加固帶，提高了房屋的整體性和抗震性能。周鐵鋼等提出在土坯墻內設置水平和豎向配筋砂漿帶形成格柵配筋網加固墻體的方法，制作了1/2單間縮尺房屋加固模型，通過振動臺試驗表明，小震時格柵配筋網對裂縫的出現和發展有抑制作用，大震時格柵配筋網對墻體約束較好，墻體無剝落現象，承載能力仍繼續保持，變形能力顯著增強。周鐵鋼等針對土坯圍護墻–木結構傳統民居，提出對木結構榫卯節點采用扁鐵、薄鋼片和角鋼進行加固，在墻體內外水平刻槽并設置配筋砂漿帶進行加固，制作了1/2單間縮尺房屋加固模型，振動臺試驗表明，加固后的木結構未發生破壞，且能與土坯圍護墻協同工作，在總體上實現了“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設防目標。木合塔扎爾白克•蘇力唐針對工字型土坯墻提出鋼絲網水泥砂漿加固的方法，擬靜力試驗表明，加固墻體的開裂荷載值比未加固土坯墻體提高近2倍，峰值荷載提高11倍并表現出良好的延性特征。黃斌等應用有限元數值分析方法分析多種因素（墻體厚度、豎向荷載及開孔尺寸等）復合作用對鋼絲網砂漿加固墻體抗震性能的影響，表明對未開孔和開孔的加固墻體，豎向荷載均是影響墻體抗側承載力和變形能力的主要因素，在土坯房屋加固改造時應合理設計屋（樓）面荷載。徐舜華等對采用武都地區施工工藝夯筑的2片夯土墻體進行擬靜力試驗，在水平往復荷載作用下，墻體破壞始終沿夯土層間水平和垂直接觸裂縫處，最終形成碎裂塊。徐舜華等還進一步提出使用鐵絲網加固夯土墻體的做法，通過4片夯土墻體的偽靜力試驗表明，該法可提高夯土墻體由于施工方法引起板與板之間薄弱部位的強度，增強夯土墻體的整體性，提高墻體抗震能力。許滸等提出一種采用薄壁型鋼條帶加固生土墻體、角鋼加固獨立柱和屋蓋的加固方案。通過典型生土建筑模型的地震倒塌全過程模擬表明，該方案可提高生土房屋的整體性，防止生土墻體倒塌破壞，顯著提高生土建筑的抗倒塌能力。張延年等提出一種對改性生土坯砌筑墻體運用縱向布置4鐵絲、水平向布置鐵絲網等加強措施的加固生土墻體，低周反復試驗表明，該措施可提高墻體開裂荷載和極限荷載，顯著改善墻體的變形及耗能能力；指出改變水平鐵絲網間距可提高墻體的承載力，但對變形能力的提高不明顯。

4結束語

作為傳統民居的一種主要形式，生土建筑目前在我國村鎮仍大量存在，但由于生土建筑抗震性能較差，降低了使用的安全性。在生態文明建設背景下，對抗震性能較差的生土建筑進行合理設計施工和有效修復補強有重要意義。本文總結了我國生土墻體抗震性能、生土房屋抗震性能、生土結構抗震加固等方面的研究進展，可對生土建筑提供參考。

參考文獻

[1]紅,蘇東君,劉伯權,等.生土結構房屋的承重夯土墻體抗震性能試驗研究[J].西安建筑科技大學學報(自然科學版),2007,39(4):451–456.

[2]卜永紅,紅,李麗,等.不同夯筑方法的承重夯土墻體抗震性能試驗[J].長安大學學報(自然科學版),2011,31(6):72–76.

[3]卜永紅,紅,韓崗,等.內置繩網承重夯土墻體抗震性能試驗研究[J].西安建筑科技大學學報:自然科學版,2013,45(1):38–42.

[4]紅,卜永紅,劉挺.生土結構房屋的承重土坯墻體抗震性能試驗研究[J].土木工程學報,2010,43(S1):526–530.

[5]陳漢清,阿肯江•托呼提.基于ANSYS的素土坯墻體抗震性能影響因素分析[J].實驗室研究與探索,2009,28(10):23–25,54.

作者：張波 單位：陜西理工大學土木工程與建筑學院