尺度
在日本由于地震多發(fā)區(qū),居民一般居住在低矮的木或混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中,由于尺度較小重心比較低,當(dāng)發(fā)生地震時(shí)所產(chǎn)生的剪力不足以破壞。有人說木古建筑結(jié)構(gòu)抗震好,是建立在尺度小、自重輕、材料強(qiáng)度足以抵抗。樹長到一定的高度就不會(huì)長高了,它會(huì)受到重力的作用樹材質(zhì)的原因限制了它的高度。所以要把房子尺度做大,那么就需要更好的材料。
樓房的高度在不斷的刷新,如果以現(xiàn)有的材料那么我們?yōu)榱丝拐鸷偷挚棺灾兀覀兙鸵粩嗟娜グ阎幼龃?,才能達(dá)到,這樣是不經(jīng)濟(jì)的。雞蛋和鴕鳥蛋,雞蛋很薄,鴕鳥蛋殼很厚且堅(jiān)硬,因?yàn)轼r鳥蛋很大。
近年,農(nóng)村的房子令人堪憂,在我老家我每次回家發(fā)現(xiàn)新修的房子,雖說尺度小,他們連構(gòu)造柱都沒有,平面布局也不合理,這么做是不足抵抗地震的到來的。政府應(yīng)該設(shè)立一個(gè)免費(fèi)指導(dǎo),幫助農(nóng)村砌筑房子的部門。
我們因就什么樣的場地材質(zhì)抗震要求去選擇自己最合理最經(jīng)濟(jì)的尺度。
高度
增加建筑的高度如同增加懸臂梁的跨度。其它條件都相同的情況下而言的,當(dāng)建筑逐漸增高它的周期通常變大。T=2π k—單位位移需在質(zhì)點(diǎn)上施加的力。高度變大,k變小那么周期變大,意味著反應(yīng)水平和力的大小的改變。
建筑周期不僅僅是高度的函數(shù),也是高厚比、層高、古建筑結(jié)構(gòu)體系和材料的類型以及質(zhì)量分配等因素的函數(shù),變動(dòng)周期,從而增加或減少地震力。
平面尺寸
在抗震中平面尺寸大那么難以傾覆,最易被人察覺。但是太大的水平投影面積也是不利的。
“在決定地震力時(shí),通常假定結(jié)構(gòu)振動(dòng)為一個(gè)系統(tǒng),在這一系統(tǒng)中所有位處同一水平的各點(diǎn)同一時(shí)間的位移、速度與加速度是同相位的,它們的振幅是相同的。實(shí)際上,因?yàn)榈卣鸩ǖ膫鞑ゲ皇撬矔r(shí)的,但根據(jù)地層的密實(shí)度和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特征而有一最終的速度,建筑基礎(chǔ)的各個(gè)部分沿其長度方向以不同的加速度作異步的振動(dòng),這樣就引起附加的縱向壓——拉應(yīng)力和水平的位移。其它的條件相等時(shí),建筑越長,這些應(yīng)力的或然率越大,它們的影響也越大﹍﹍”
建筑長度的增加,溫度應(yīng)力以及預(yù)先存在的或地震引起的沉降應(yīng)力也是比較大的,這些應(yīng)力可以和側(cè)向力引起的應(yīng)力相疊加,對抗震也是不利的。
比例
在抗震設(shè)計(jì)中,建筑的細(xì)長比,它比單一高度更需要考慮的問題。建筑在地震力作用下,建筑越細(xì)長地震傾覆的越厲害,再加上重力二階效應(yīng),外側(cè)柱子壓的越厲害。
在平面長寬比中,如長寬比很大,一般我們在受力布置柱時(shí),都是選擇跨度較小的橫向布置,這樣可能造成縱軸方向剛度很大。那么橫軸方向邊柱受到很大的壓力,邊柱中間相當(dāng)于長細(xì)梁,將會(huì)變得十分柔軟。
對稱性
對稱性,關(guān)于某一軸兩邊圖形都是相同,質(zhì)量與抗力中心位于同一點(diǎn)上。結(jié)構(gòu)的不對稱會(huì)引起質(zhì)心與剛度中心之間的偏心并導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)。如果要去設(shè)計(jì)抵抗扭轉(zhuǎn)那么難度之大,人們也不好控制。
不對稱性往往會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中,像凹型建筑在轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中。我們圖書館凹型建筑,設(shè)計(jì)師們在開口處設(shè)計(jì)了一根梁,用梁來改變應(yīng)轉(zhuǎn)角的應(yīng)力集中。用梁帶動(dòng)左右兩邊一起振動(dòng)。
當(dāng)建筑變得對稱時(shí),它遭受的扭轉(zhuǎn)與應(yīng)力集中將趨減小并且它在地震荷載下的性能往往會(huì)變得不難分析和更可預(yù)測。
結(jié)構(gòu)平面密度
結(jié)構(gòu)平面密度,因從多方面分析,西方石建筑密度高達(dá)50%,因?yàn)槭ㄖ荒芎芎玫陌阉袠?gòu)件連成一個(gè)整體,而是靠柱子自重去維持穩(wěn)定?;炷?/span>古建筑結(jié)構(gòu)平面密度小。在抵抗剪力方面,可以把力通過梁傳給其它的柱子。我們最了解的是門架結(jié)構(gòu)。這樣連成整體大大提高了抗震能力。
周邊抗力
我們車子傳動(dòng)軸是用圓鋼做的,因?yàn)榭古ば院?I=πd^4/32。如果我們把剪力墻做成核心筒,筒的邊長不變,每邊邊長不變,向外擴(kuò)大。這樣有利于抗傾覆和抗扭矩,因?yàn)榱Ρ圩兇蟆?/span>
在所有方向具有相等承載力的圓形平面是與抗震設(shè)計(jì)中所有的不定性相適應(yīng)的。假設(shè)地震力可來自任一方向,并不是說每次地震在所有方向都相同地振蕩地面。
假如我們知道地震力沿某一軸作用,那么我們就可以有效地抵抗這種荷載。在計(jì)算自重和樓面荷載時(shí),我們就是這樣去計(jì)算的。因?yàn)槲覀冎浪鼈兊姆较?。我們一般把房子設(shè)計(jì)成正方形,這樣可以有效的去抵抗各個(gè)方向的地震力的作用。
結(jié)論:我們在設(shè)計(jì)建筑時(shí),我們不刻意的去追求畸形怪樣去凸顯建筑的獨(dú)特。央視大樓大懸挑我們?yōu)榱丝拐馂榱瞬粌A覆,我們在做基礎(chǔ)時(shí)花費(fèi)了大量的材料,而且安全性、動(dòng)力特性又不好。我們按自然規(guī)律去設(shè)計(jì),自重作用向下,地震方向不知去設(shè)計(jì)。在建筑體型與抗震方面無非不是考慮建筑在受到水平作用下,對建筑產(chǎn)生剪力、彎矩及受扭的設(shè)計(jì)。我們在材料力學(xué)里面知道,什么樣的截面抗彎抗扭好。怎樣的支撐臨界壓力高,穩(wěn)定性好。我們建筑也就是像一根棍子插在地里。
在建筑選型里,選擇合適的豎向承重古建筑結(jié)構(gòu),合適的水平承重結(jié)構(gòu),合適的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),力求經(jīng)濟(jì)、合適、安全,可靠性高的體型。