抗震设计误区--刚度越大越不好
o如梦无痕o
2015年07月29日 11:50:54
只看楼主

本帖最后由 如梦无痕…… 于 2015-12-17 16:01 编辑 本人最近做了一个别墅,业主要求,所有隔墙全部做成混凝土的。我算了一下小震下位移角1/9999.基本可以做到大震下也不坏了。本人发了微博,引来一大堆人讨论。我发现还是很多对于刚度和地震作用的关系了解的还是不够清楚。 网友一 说刚度大就一定好么?网友二 说 过抗震不是一味的跟地震作用力对抗,而是善于分散、减弱、疏导地震力,通过隔震、留缝、轻质高强材料来解决是上等之策。再说,光用混凝土就能抗震?不需要考虑钢筋的合理配筋?

本帖最后由 如梦无痕…… 于 2015-12-17 16:01 编辑

本人最近做了一个别墅,业主要求,所有隔墙全部做成混凝土的。我算了一下小震下位移角1/9999.基本可以做到大震下也不坏了。本人发了微博,引来一大堆人讨论。我发现还是很多对于刚度和地震作用的关系了解的还是不够清楚。

网友一 说刚度大就一定好么?

网友二 说 过抗震不是一味的跟地震作用力对抗,而是善于分散、减弱、疏导地震力,通过隔震、留缝、轻质高强材料来解决是上等之策。再说,光用混凝土就能抗震?不需要考虑钢筋的合理配筋?
刚度越大,地震作用越大。这句话很多人都听过。可是,这个时候很多新手就经常得出一个悖论。刚度越大,地震作用用大,岂不是房子刚度越大越不利?岂不是刚度大的剪力墙结构还不如刚度小的框架结构?这个其实就是一个错误的认知!



以下用两个例子来说明。

假设 在7度设防下 ,用了同样多的材料两个相同体系的剪力墙结构。一个刚度大算出来的位移角是小震下1/1500.一个刚度小的小震下1/1050.
刚度大的 材料都用在剪力墙上了,所以刚度大。刚度小的,做了很多开洞剪力墙。做了很多耗能的连梁。
假设遇到小震,由于他们都满足规范的1/1000,所以多遇地震他们都木有任何问题。第一局,平局
假设遇到中震,由于刚度大没有耗能材料,主要靠剪力墙来抗。所以中震下底部剪力墙会有损伤。
刚度小的 连梁为第一道防线,连梁先破坏,守住第一道防线。而由于连梁破坏后,刚度进一步变小,地震作用减 小。剪力墙损伤会很小。所以中震下,一个是连梁坏的多,一个是剪力墙坏的多。这样的情况下,连梁坏的多修修补补,原结构还能用。而底部剪力墙受伤的,那就得慎重了。因为剪力墙不仅仅是抗水平力还承担上部荷载。如果承载力不足以承担上部荷载,那就是危房了。所以此时有耗能材料的刚度小的获胜。

假设遇到大震,刚度大的还是剪力墙先损伤,然后就倒了。而刚度小的是连梁先损伤,其次剪力墙损伤。然后也倒了。但是刚度大的没有二到防线,坚持了三分钟,而有二道防线的刚度小的 坚持了五分钟。但是大震下,所以刚度小的跑出来的人多。所以第三局,刚度小的胜。所以得出的结论是,刚度大的不好。但是有个前提是,那就是用了同等多的材料,相同结构体系!!!!而且刚度小的必须用在了耗能上。才是刚度越大越不好。

如果换种比法。 刚度小的算出来小震位移角1/1050 刚度大的小震下 位移角 1/9999.此时刚度的材料用量远大于刚度小的。
会出现什么情况? 那就会出现。 小震下,大家都没坏。
中震下, 刚度小的有损伤。刚度大 没损伤。
大震下, 刚度小的撑了5分钟倒了。 刚度大的损伤很小没有倒。
这就是为什么剪力墙结构优于框架结构的原因,所以框架结构的延性很好。但是然并卵。因为他刚度太差了。
此时还能说刚度大的不好么?只能说,在用相同多的材料。在一定刚度范围内,相同结构体系的,有耗能材料的刚度小的优于没有耗能材料刚度大的。或者换句话说,在一定刚度范围内,增加刚度所带来抗震性能的提高,不如增加耗能材料效果带来的抗震性能提高效果好。因为增加刚度虽然会增加抗震性能的同时,也会造成地震作用的增大。而增加耗能材料。只会提供高震性能,而不增加地震作用。所以刚度越大。地震作用越大。后面的结论是增加刚度不如增加延性经济,而不是刚度大不好。
但是如果不计成本要做到大震不坏,那么就需要增加刚度了,而不需要耗能了,因为他大震下根本就不会坏!他还要耗能干嘛!
以上讨论仅限于相同材料比较。如果拿钢结构和混凝土比,就别说了……



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lly540682989
2015年07月30日 13:09:22
13楼
结构做刚和做柔本来就是两种思路,站的角度不一样,优缺点自然也不一样。。。。。。
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xiaoyu20120909
2015年07月30日 13:24:42
14楼
这个现象在农村也有,好多有钱家的两层小洋楼墙体就是用剪力墙结构。
对于低层建筑来说,可以肯定的来说,刚度大有利于结构安全性的提高,在地震作用下相比框架更安全。
对于高层建筑,我看过日本做的研究,他们认为高层建筑宜做成框架结构,因为框架受力明确研究理论比较系统,而剪力墙结构他们不认为是抗震的好的结构体系,认为目前研究还有待进一步进行。
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结构生活
2015年07月30日 14:13:48
15楼
xiaoyu20120909 发表于 2015-7-30 13:24 这个现象在农村也有,好多有钱家的两层小洋楼墙体就是用剪力墙结构。对于低层建筑来说,可以肯定的来说, …你说的这个研究好像和国内的刚好相反啊
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dongdong5216
2015年07月30日 14:24:25
16楼

度的把握要很到位,达到即经济有安全
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wwwhfut
2015年07月30日 14:28:25
17楼
这种思考是很好很必要的,我也是这么认为的。
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wym109
2015年07月30日 18:43:02
18楼
nb
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washington1986
2015年07月31日 08:48:22
19楼
来看看 不评价
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无间道
2015年07月31日 08:54:11
20楼
不错。借鉴一下。
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zxzx8zx
2015年07月31日 08:54:45
21楼
地震力的作用大小只跟一个建筑的质量有关系,概念一定要清楚,在刚度一定的情况下质量越小对建筑的抗震越有利,至于说刚度越大吸收的地震力越多这个说法 不准确,准确的说法应该是刚度越大分配到的地震剪力越多,而总的地震剪力在质量一定的时候可以近似看作一个定值
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小城小邪2008
2015年07月31日 08:55:21
22楼
好像很有道理、、、、、、、、
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