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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x1xqq
2015年07月31日 08:59:51
23楼
类比不当。一块刚体,对地震不介意。
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洞庭湖的草鱼
2015年07月31日 10:03:32
24楼
鑻忓窞鐨勪鸡鏁︽ˉ鍘昏繃
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o如梦无痕o
2015年07月31日 12:35:21
25楼
zxzx8zx 发表于 2015-7-31 08:54 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 …质量一定 总的地震剪力一定? 哥们你是在开玩笑吧。地震力是F=aG。质量一定的时候,可是a不一定啊。a受周期影响,而周期受刚度影响。一个房屋的质量一般随便你怎么设计,应该质量差不多,但是刚度差别可就大了啊。
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zxzx8zx
2015年07月31日 12:51:34
26楼
如梦无痕…… 发表于 2015-7-31 12:35 质量一定 总的地震剪力一定? 哥们你是在开玩笑吧。地震力是F=aG。质量一定的时候,可是a不一定啊。a受 …怪我没说清楚,我说的就是同一个场地上,a是定值的时候,质量越小总剪力越小
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zxzx8zx
2015年07月31日 13:22:36
27楼
如梦无痕…… 发表于 2015-7-31 12:35 质量一定 总的地震剪力一定? 哥们你是在开玩笑吧。地震力是F=aG。质量一定的时候,可是a不一定啊。a受 …好吧,我打自己脸了,我的理解是错的,自振周期是跟自身刚度有关系的,刚度越大周期越短则α影响系数越大
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deng631206135
2015年07月31日 15:19:38
28楼
分析的很好,学习了
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星辰长风
2015年07月31日 15:26:45
29楼
有理有据
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timbroom
2015年07月31日 17:51:48
30楼
观点太理想化,在大震作用下。评什么说一定就是有连梁的位移角是1/1050的安全性高???楼主认为的连梁耗能构件,为啥1/1500的剪力墙结构扛不住?或者他的震坏反应就一定比带连梁的厉害???说话要有依据~~~~做了中震或者大震分析了吗???有相关数据支持吗???抗震与结构布置,钢筋配筋量,材料有很大关系,楼主的观点真是拍脑子,认识的太片面~~~抗震本就是概念设计,就连现在的计算理论都不算非常完善,结构抗震设计就跟与人PK一样,打得过就打,打不过就跑,能抗就抗,不能抗就减小震坏反应,如加隔震,至于加连梁也是概念设计,连梁也分强弱,数量,布置,不是说加了连梁就耗能?比如一栋30层的房子,标准层就2根连梁,此时有啥用????至于楼主说的3分钟5分钟,你咋知道能抗这么久?做结构说啥都得有依据,除非你做了抗连续倒塌性能分析~~~~~
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流浪猫1092
2015年08月01日 14:01:05
31楼
刚度大不好是相对于高宽比较大的高层建筑来说的,对于多层的房子高宽比较小、甚至不大于1,其本身的刚度就是很大,不适合“刚度大不好”的说法。
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流浪猫1092
2015年08月01日 14:18:32
32楼
我们的规范和教科书可能给人们一些死记硬背的东西,只能参考选择对号入座。抗震是与建筑物的震动有关系,与其周期和频率有关,对于高层与多层,这是两个不同的受震动物体,高层就像电线杆,多层就像一个方盒子,这两个物体的震动方式完全不同。我们不能把高层规范的东西应用到多层,现在规范里一些所谓的“平面不规则”规定应用到多层是完全不合理的,编规范的某些人水平极差,只会钻牛角尖!!!
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