第1章概述
1.1 我国农村房屋发展历程与抗震设防
随着我国经济的高速发展和城镇化的不断推进，农村的生活水平得到了显著提升，但受发展水平限制，与城市相比在很多方面仍存在明显差距。以房屋抗震设防为例，城市多采用高层或超高层建筑，结构抗震设防体系较为完善，建造技术成熟，结构抗震性能可以得到充分保证；而在广大的农村，由于缺乏明确的抗震设防体系，加之建造技术水平落后，结构抗震能力存在较大的缺陷，房屋在历次大震中均遭到严重破坏，需引起相当的重视。
1.1.1 农村房屋发展历程
我国农村房屋发展历程大致可分为以下几个阶段。
（1）土坯结构阶段。改革开放以前，农村房屋的墙体多采用土坯材料砌筑而成。土坯材料以普通泥土为原料，经手工制成土砖（图1.1），土砖大多数都未曾经过专业烧制，强度低、耐久性差。这类房屋一般在土坯墙下设置有条形基础，在横墙上架檩条进而铺椽建顶。由于采用未经烧制的土坯材料，再加上墙体长期处于自然风化和雨水侵蚀的交替环境中，墙体易出现脱落、风化和泥浆分化等现象，使砌块的接缝处、墙身的连接位置和放置处出现大量裂缝（图1.2）。此外，屋架多采用木结构，其自身缺陷及长期受自然侵蚀会引起木材变形，继而引发屋顶局部塌落，屋脊和檩条断裂，*终整体坍塌。
（2）砖木结构阶段。土坯材料耐久性差，导致建成房屋的安全稳定性通常较差。为了改善居住环境，人们改用更为坚固的砖木结构。砖木结构的竖向承重构件是由烧制砖砌筑的横墙，并通过在房屋的横墙上架设檩条来形成具有顶盖的水平轴承构件，提高房屋结构的整体稳定性。荷载作用在檩条上，向下传递到横墙上，然后从横墙传递到地基和基础上。在砖木结构的使用过程中，由于场地选择不当所引起的基础不均匀沉降及屋面变形，都容易造成墙体偏心受压，使墙体在底部出现弯曲。当檩条下的墙体局部受压时，易产生大量裂缝，同时在交接薄弱位置出现墙体开裂等。此外，若檩条和墙身之间的连接薄弱，或木屋架节点之间的连接过于简单，都将导致屋架在抵抗变形和侧向力的能力方面严重不足。在北方地区的典型砖木结构（内部为木结构支撑、木屋盖，如图1.3所示；外部为砖墙，如图1.4所示），有独*的抗震性能特点，在遭遇地震时，即使房屋破坏（一般墙体外闪），也不会造成室内人员伤亡。
（3）砌体结构阶段。为了解决上述砖木结构存在的问题，人们采用砌体结构来建造房屋。砌体结构保温性能好，建造工艺简单，一般不需要特殊的技术设备，且造价低廉，在现留存的农村民居中占有较大比例。砌体结构的力学性能取决于其组成材料和连接方式。由于砌体及其与砂浆之间的黏结强度都较低，导致砌体结构的整体力学性能相对较差。相对于钢筋混凝土框架结构，砌体结构延性也较差，在地震中易发生严重破坏。
此外，在砌体结构房屋的施工过程中，大多数农户不设置圈梁和构造柱，或者设置不规范，存在较大抗震安全隐患。
经过正规设计的地震安全农居砌体结构房屋，都需要设置圈梁和构造柱，且要求圈梁封闭（图1.5、图1.6），按先承重墙后构造柱的顺序施工，在墙体砌成后再浇筑留有马牙槽的芯柱形成构造柱。
（4）砖混结构阶段。2008年汶川地震以后，地方政府加大了对农村自建房屋的监管力度，建议使用少量钢筋混凝土和大部分砖墙的砖混结构。这种结构的强度、整体性和稳定性都明显优于以往的砌体结构，与砌体结构相比具有更好的抗震性能。
然而，在设计环节，农村砖混结构普遍存在构造柱布置不全面、圈梁配筋不规范等问题，导致结构的延性差，难以完全满足抗震设防要求。在施工过程中，也存在构造柱的施工顺序错误、圈梁设置不当和钢筋混凝土过梁的搭接长度不足等问题，导致*终建成的砖混结构的抗震性能与设计预期相比大幅度折减。
（5）钢筋混凝土框架结构阶段。改革开放后，随着人民生活水平的逐步提高，农村出现了一股新建房屋的热潮，这期间的房屋建筑多以钢筋混凝土框架结构为主。钢筋混凝土框架结构具有自重轻和节省材料的优点，广泛适用于需要大空间的各类建筑。对于现浇钢筋混凝土框架结构，其整体性和抗侧刚度都比较好，通过施工也能达到良好的抗震效果。但在强震作用下，结构所产生的侧向位移依然较大，将导致不同程度的非结构性破坏。
1.1.2 农村房屋抗震设防
国内历次地震中破坏*严重的房屋主要有两种类型：一类是未经严格抗震设计的城镇老旧房屋（图1.7）；另一类则是农村自建房（图1.8）。众所周知，房倒屋塌是造成严重人员伤亡和财产损失的直接原因。因此，通过加强抗震设防或按照抗震设计规范对既有存在安全隐患的农村房屋进行加固是减轻未来地震损失的关键。然而，由于现留存的大量农村房屋在建造时尚没有专门的抗震设计规范，所采用的建筑材料质量也参差不齐，在设计建造时普遍注重外观而忽视结构，导致农村房屋在地震时一旦破坏就难以有效修复。
王坚[1]对我国农村房屋抗震的状况进行了研究，结合农村房屋的特殊性，分析了抗震设计规范中存在的诸多问题，从我国新农村建设中政府管理、设计和建设多个方面，探讨了解决这些问题的建议和方法。
刘杰等[2]在调研过程中发现，农村房屋建造随意性大，农户对房屋抗震重要性方面的认知不足，对建房过程中所需的抗震设防知识缺乏了解，虽然相关部门定期宣传农村房屋抗震设防的重要性，但实际上实施起来很困难。
任志林等[3]通过对汶川地震灾区部分农村房屋震害的调查，指出了低设防区房屋存在的缺陷，提出一系列针对农村房屋薄弱环节的抗震设防措施。
从震害调查来看，无论是王成[4]对于玉树地震的调查研究，还是清华大学土木工程结构专家组等[5]对于汶川地震的调查，都反映出：农村住房的抗震能力普遍较低，一半以上的人员伤亡都发生在农村区域。农村自建房，以及城镇老旧建筑群和未进行抗震设防的城镇房屋，是地震破坏的主体结构，即使在一些中低烈度地震作用下，房屋破坏和人员伤亡的情况也时有发生。然而，农村自建房随意性大、建筑材料质量不达标、建筑工艺粗糙，现行的建筑抗震设计规范对农村自建民房缺乏足够的约束力，导致农村房屋存在巨大的地震安全隐患。
在现存农村房屋遭受震害的原因中，以下问题*为突出。
第一，房屋选址问题。农村房屋建设过程中，房屋选址极为分散。大多数农民依据自家宅基地位置来选址，较少考虑不良地质条件对房屋产生的影响，甚至将房屋建在山坡和山顶上。从调查结果来看，这些选址不当的房屋已经出现不同程度的裂缝和倾斜，少数甚至已经发生严重损坏或局部坍塌。相比之下，同样作为地震多发国家，日本对于房屋选址问题就格外重视。王继泽[6]与朱世杰[7]关于日本抗震设计及选址中的活断层评价问题的研究，所获的经验值得我们借鉴学习。
第二，房屋基础问题。在房屋设计建造过程中，农民对建造场地构造、地质水文等并不了解，大多依照已有的经验来建造，将房屋建在地基基础条件差的不利场地上，造成地基和基础的稳定性无法满足安全使用的要求，严重影响房屋的整体稳定性。
第三，房屋设计问题。农村房屋大多是根据风水、风俗和习惯仿照已有同类建筑物来设计的。设计过程中，往往忽略了场地的实际情况，盲目地追求使用面积和采光通风，随意增加墙体的开洞面积，导致墙体承重能力被严重削弱，难以有效抵抗罕见的自然灾害。很多房屋在设计过程中未设置构造柱和圈梁，有些虽然设置了构造柱和圈梁，但布置方法或位置不正确。
第四，房屋施工问题。农村缺乏专业的施工队伍，施工人员技术水平普遍较低。自建房施工队伍大部分由农户的亲朋好友组成，队伍成员平时要参与农业劳动，施工时间不固定，简单房屋的建设间隔通常超过半年。同时这些人员一般没有掌握专业的建造工艺技术，仅靠已有的落后技术经验来建造房屋。在施工过程中，随意改变甚至省略施工工序，导致*终建成房屋的整体质量得不到应有的保障。
1.2 农村房屋抗震技术措施
第14届世界地震工程大会，国内外学者交流了农村房屋抗震设防相关研究取得的进展，诸多学者根据国内外不同农村房屋结构特征和震害特点，提出了农村房屋的抗震设防和加固技术；在第15届世界地震工程大会上，国内外学者探讨了数字模拟技术在农村房屋抗震性能评价中的应用。之后，农村房屋抗震能力评价、加固和分析技术得到了不断发展，农村房屋结构的地震响应，特别是非线性响应行为，已纳入抗震能力评价体系中，甚至部分学者开始研究土与农村房屋结构之间的相互作用、结构的整体失稳和局部屈曲、损伤演化过程、结构破坏机理等科学问题。总之，近十多年农村房屋的抗震研究得到了长足发展。
近几十年来工程界发展起用于建筑结构的减震和隔震技术。杨光[8]和曹万林等[9]指出减隔震技术不仅可以有效地降低地震对建筑结构造成的影响和破坏，还能有效降低或隔断源于建筑物周围的重工业设施和交通设施所引起的振动。采用黏滞阻尼器（图1.9）作为消能构件能显著降低结构弹塑性地震反应，具有较强的减震效果，该技术已逐步在农村房屋中开展了应用。采用隔震技术也可有效解决过去抗震设计中难以解决的问题，是减轻地震灾害的一个新的发展方向。对于低矮的农村房屋，采用砂垫层隔震、隔震支座（图1.10）、钢筋沥青复合隔震层等形式，就基本可以满足抗震设防需求。
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