魏嵩锜
山西建筑职业技术学院 山西太原 030006
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摘要:单纯从结构形式和材料上看,钢结构的抗震性能是最好的,砖混是最差的,各种结构形式建造的房屋在合适的高度下,抗震的结果是一样的,就是不会那么容易垮塌。就目前的震害调查结果看,砖混结构在满足规范要设计施工的情况下,大地震发生的时候也不会倒塌。混凝土结构,和钢架构如果设计施工不合理仍然会出现各种各样的问题。良好的场地,规则的平面立面是各种结构优良抗震性能发挥的重要条件。
关键词:结构抗震;钢结构;框架结构;木结构;砖混结构
作者简介:魏嵩锜(1987-),男,山西大同人,硕士,现工作于山西建筑职业技术学院,助讲,研究方向:钢结构。E-mail:76335621@qq.com
1.引言
对于建筑结构抗震性能最直观的比对,可以参照相关规范对于各类结构型式的限高规定。例如对于8度设防烈度,混凝土框架的最大适用高度为45米,混凝土剪力墙为100米,钢框架为90米,带支撑钢框架为200米,钢筒体为260米,配筋砌块砌体为30米,普通无筋砖砌体为18米。简单的排序,可以粗略的认为:钢筒体>带支撑钢框架>混凝土剪力墙≈钢框架>混凝土框架>配筋砌块砌体>普通无筋砖砌体[1]。
对于高层商品房市场,几乎没有钢结构,常见的就是混凝土剪力墙和混凝土框架剪力墙这两种。这两种都差不多,但需要注意的是有一些是带转换层的混凝土结构,比如底部几层是大商场,往上才是住宅。这种带转换层的混凝土结构,由于存在转换层这个薄弱节点,抗震性能会打折扣。
对于多层商品房市场,常见的是砖混结构、混凝土框架和混凝土异形柱框架。设计合理施工可靠的混凝土框架要比砖混好,但请注意,前提条件是混凝土结构必须是设计合理施工可靠的。否则,还不如可靠的砖混结构。汶川地震就说明了这一点,一部分多层混凝土框架发生了梁柱核心区破坏、强梁弱柱破坏、甚至倒塌。
对于低层商品房,也就是连排别墅或者独栋别墅,一般都是混凝土异形柱框架,也有少部分是砖混结构的。为了迎合建筑效果,异形柱框架的性能并不是太好,不如常规的矩形柱框架。很多别墅为了追求气派等效果,常常有大开间、大天井、旋转楼梯等设计,也对抗震性能不利[2]。
2.结构抗震性能对比
首先分析下地震导致房租倒塌的原因,说通熟点由于地表无规律移动让房屋中下部随地表一起移动,上部结构由于惯性作用倒塌;大风则刚好相反。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆钢结构的特性在于对各种力的抵抗都很强,而且较为轻质,也就是俗称的柔,又可以从结构处理上使其具备一定的刚度,抵抗地震效果较好,但对于大风和大火轻质易晃动,钢本来的耐火性差就成了致命伤,所以现在俗称的钢结构一般都包裹有放过材料或混凝土。
剪力墙和框架结构可以一起说,剪力墙实际上是将异形框架柱加长形成的结构,这两者都同时具备刚度大/(也就是抗变形能力强)的特点,对于地震频率较高,幅度不大的区域能起到较好的作用,因为一般的地震是无法使混凝土破坏的。
砖混结构一般都是单层或低层房屋使用主要依靠砖的相互摩擦力和材料的刚度抵抗地震,当然砖不能和混凝土比,但只要采取适当的构造措施抵抗较小的地震也没太大问题[3]。
综上所述,如果是在相同的地区,相同的地质条件,相同的设计水准和施工水准情况下,钢结构>剪力墙≥框架>砖混结构,但这仅限于理想状态,就目前的实际状况来看,买不到钢结构的房子,就买个不太高的框架剪力墙结构房屋吧。
就目前的设计院思路来看,是要求房屋刚到不允许破坏的,但刚度过大在遇到未知的较大地震的情况下,一旦哪个节点出现问题,问题就会延伸到整个房屋,目前国内施工单位的水准我想也是有目共睹的。说这么多实际上只是想说一点,没有绝对弱的结构,那是材料的范畴,好的设计思路和节点控制,即使是砖混结构也是可以抵抗较大的地震的,另外地震这类自然灾害抵抗都是相对的,如何保护环境防止后发的连锁自然灾害才是关键的。
3.结论
木材属于柔性材料,弹性模量一般是混凝土的三分之一左右,甚至更低,即:相同截面的话,刚度更低,因此自振周期更长,相对于相同高度的砼房屋或者砌体房屋其地震影响系数更小,另外木结构的房屋的质量相对而言更小,因此木结构的水平地震作用更小。另外,不考虑抗震木结构的房屋不超过3层,考虑抗震的话不超过2层。因此,准确的说,相同高度房屋,做了各种加强房屋整体性构造措施的木结构相对砌体或者砼房屋抗震性能是较好的,但是这不是绝对的,因为做了构造柱以及圈梁等加强整体性的砌体房屋的抗震也肯定会达到抗震目标的。另外木结构这点抗震性能优势并不足以抵消木结构取材困难,造价高的缺点,所以目前中国大部分的建筑房屋均为砌体或者混凝土结构。其实,在抗震性能方面,钢结构的优势是更大的。
4.参考文献
[1]戴国莹.我国工程建设抗震防灾标准的简要回顾[R].2009,11.
[2]唐曹明,黄世敏,工亚勇,等.中国国家博物馆老馆加固改造结构设计[J].建筑结构,2011.41(6).
[3]王松涛,曹资.现代抗震设计方法[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
论文作者:魏嵩锜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/10
标签:混凝土论文; 结构论文; 框架论文; 房屋论文; 木结构论文; 钢结构论文; 性能论文; 《防护工程》2018年第14期论文;