吊脚楼民族建筑现状及以砼代木的工程对策

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1、吊脚楼民族建筑现状及以砼代木的工程对策吊脚楼木建筑(图1)是黔东南、湘西、渝东、鄂西北及桂西的土家、苗、侗、壮族聚居区一种具有民族人文特色及民族建筑内蕴的木结构民居建筑,建筑依山傍水而建,建筑群与自然完美协调,优雅的建筑氛围及舒适居住环境引起国内外广泛注目。采用以砼代木结构形式,既能继承、保护中华民建筑倩苑中这一奇葩,也是促进地域民生工程的科学进步的需要。吊脚楼典型屋架结构形式(图2)有从横向悬挑吊脚部分的、也有从山墙悬挑吊脚部分的,从实际结构抽象的模型如图3。对于吊脚楼的研究,一般均策重于建筑学方面[1][2][3][4]。出于传承民

2、族建筑传统文化保护生态环境;防火减灾目的,采用仿木混凝土代换木结构体系,成为西南民族聚居地区农房建设中急待解决的课题之一。一、现状及存在问题1.1吊脚楼群的防火减灾现状:6较典型的原木结构建筑如图4。因建筑环境的限制,消防设施缺乏,火患一但发生,瞬间即蔓扩散成灾,建筑群落毁于一旦。据统计[5],1991年至20XX年间,X省黔东南州共发生农村火灾1459起,烧死261人,直接经济损失9484.87万元,其中重大火灾114起,特大火灾69起。黔东南每年发生火灾357起,烧死53人,直接经济损失千万元,相当于每年烧毁1-2个贫困县的财政收入

3、。仅20XX_20XX年间,据不完全统计,黔东南全州共发生农村火灾39起,烧死5人,直接经济损失247.21万元。20XX年11月28日,X省黔东南州X县磻溪乡团结村发生村寨火灾,导致69栋民房被烧毁,82户327人受灾。12月1日,黎平700多年的堂安侗寨发生火灾,21栋48间房屋被烧毁。20XX年11月9日,X县南宫乡拥党村发生一起寨火,大火烧毁村民居住的木质房屋100多栋,导致近90户村民受灾,图5为受灾后现场。20XX.1.21X省永顺发生吊脚楼群火灾,烧毁民房13间,经济损失22.4万元;20XX.8.10,X省怀化的一场吊脚

4、楼群大火,烧毁民居建筑31座,至使7死1伤。通过对实地考察统计资料的分析,可得出火患的主要原因:耐火级限:按现行规范[6]要求,木结构民用建筑的主要构件的耐火极限为:防火墙梁难燃烧体,3h;梁、柱、承重墙:难燃烧体1h;房间隔墙:难燃烧体0.5h;室内吊顶难燃烧体0.25h。依据建筑构件的耐火等级,既有吊脚楼木结构建筑整体耐火限明显难于达到民用建筑四级的规范要求。防火间距:村落无合理规划,主要矛盾是建筑物间距不满意规范限值()据我们的大量调查,即使按外墙的门窗洞口面积外墙面积10%时,村寨的部分房屋间距也难于满意6m的最低间距要求。建筑

5、功能分区:按民俗,吊脚楼建筑底层用作牛圈,柴草堆房,厨房,用火区与其他房间之间无防火墙分隔,无排烟通道,每年春节期间,各户熏制腊肉是引发火灾的主要原因。6消防设施:现存部分村落尚无给水公用工程建设,村民用水靠收集雨水解决。整体建筑群缺乏必要的消防供水设施,火患一但发生,瞬间即成曼延之势。1.2耐久性现状木结构民居建筑的正常使用年限远低于国家规定的50年正常使用年限,其主要原因有:原材防腐、防虫及预干燥处理工序不规范。据我们对雷山一苗族聚居村的调查,民间一般采用在木构件上刷桐油防腐,难于按规范[7]进行防腐、防虫处理;大部分建筑用材含水率

6、,因木榫松驰引起的结构变形严重,导致房屋倾斜占全村民房40%,严重影响建筑正常使用功能,有的建筑甚至倒塌。按民间工技制作的连接构造与规范要求存在差异,造成多数结点强度及刚度不高。1.3生态及环保现状黔东南地处珠江的西江水系源,林木复盖率达80%,出于民生需求及千百年来传统建筑习俗影响,阀木建房屡禁不止,自然生态环境遭破环现象在所难免,据粗略估计,每幢100木结构建筑耗木材约20—30,按建筑更新周期50年计,西部民族聚居区每年耗木材至少在数万立方米。1.4、结构体系现状据我们对大量吊脚楼屋架进行的有限元计算分析及对其主要构件强度、刚度验

7、算结果,按民间工技建筑结构体系存在的影响牢靠度的一系列问题,主要表现在:6一些薄弱部位组合设计内力超限。西南地区常用的建筑用材有:马尾松,材质强度等级TC13、西南云涁TC15。按顺纹抗压强度fc=12Mpa、fv=1.5Mpa顺纹抗剪强度计算[6],原结构主要构件的受弯抗力、偏压抗力、部份结点的斜纹抗压力及受压构件的纵向稳定均难于完全满意规范强度要求,虽然超限构件比率仅5%—15%,但对结构的长期正常使用势必产生不利效应。因三角屋架未设置斜腹杆(图2),制约结构体系几何可变的约束数量相对较少,结构变形主要靠结点的转动刚度担当,但按民间

8、习惯结点连接构造存在与规范方法[7]差异,难于保证构件间刚结要求,导至整体结构刚度、尤其是抗侧刚度较弱。构造坡屋面的屋架之间缺乏必要的上弦横向支撑,且边柱顶及屋架的纵向的系杆较弱,是造成屋架整体纵向及横向抗