生土住宅质量通病及预控措施研究

摘要

生土是指未经过焙烧而仅作简单加工的原状土,以其为建筑材料,由生土墙作为主要承重构件的房屋结构称为生土结构。生土房屋从建筑类型上可分为夯土墙承重房屋、土坯墙承重房屋和生土窑洞三种。生土建筑历史悠久,其具有就地取材、形式多样、保温隔热、节约能源、融于自然、归于自然等优势,真正实现了“碳的零排放”,顺应了当今社会绿色、生态、可持续发展的潮流,也因此成为了现代村镇住宅中主要的建筑方式之一。
　　 生土房屋虽具有以上优势,但基于其自身建筑材料的特点,使其在结构上存在诸多不足,加之房屋建造过程中多依赖于代代相传的经验,建设机制不健全,致使结构的施工过程不规范、构造措施不完善,从而在房屋的正常使用过程中出现了多种质量通病,对整体结构的安全造成了威胁。为了保护这一绿色建筑形式,国内外学者已展开了广泛的研究。
　　 本课题组在国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAJ04A02)的指导下,以加强生土住宅的结构安全性为出发点,选择具有代表性的生土建筑分布区为研究对象,多次深入农村腹地,进行实地调研,掌握了相关资料,并通过梳理对不同类型生土建筑存在的质量通病进行了归类及总结。在此基础上通过理论分析及数值模拟,探讨了各种病害形成的原因,有针对性地提出了预控措施,并验证了其有效、合理性,具体工作如下:
　　 (1)本课题组多次深入农村腹地进行调研,通过实地测绘、入户访谈、实地拍照等形式,获得了关于夯土墙承重房屋、土坯墙承重房屋以及生土窑洞的一手资料。
　　 (2)通过对调研资料的汇集、整理、归纳及分类,本文总结了三类生土住宅中各自常见且具有代表性的质量通病,并从建筑形式、材料、结构等方面分析了各种病害的成因,为进一步改善和提升生土住宅的居住质量提供实际依据。
　　 (3)为了探讨生土住宅典型质量通病的产生原因,本文以夯土墙承重房屋门窗洞口上方裂缝为例,在理论分析的基础上辅以数值模拟分析,通过建立整体有限元模型,全面探讨了其受力变形规律,为深入研究病害产生的机理提供理论依据。
　　 (4)根据有限元分析的结果,得到了夯土墙承重房屋门窗洞口上方裂缝产生的原因和发展规律,并以规范要求为基础,结合民间经验,提出了结构及非结构方面相应的治理措施,不仅对在役建筑的加固有积极的指导意义,而且为后续生土住宅的设计、施工提供合理化建议。
　　 (5)针对典型的夯土墙承重房屋门窗洞口上方裂缝,本文通过数值模拟,对适当增加过梁长度及设置双向主筋网片做了进一步地分析,验证了治理措施的合理性和有效性,为生土类住宅相关规范的编制提供技术参考。