房屋鋼構(gòu)水泥混合土結(jié)構(gòu)分析

【摘要】當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，如果房屋不能夠有效抵御第一波地震波，那么就會(huì)帶來非常嚴(yán)重的后果。為此，很多研究者都對(duì)房屋建筑抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。本文提出了一種房屋鋼構(gòu)水泥混合土結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)跟水泥混合土的結(jié)合，將有助于提高房屋的抗震性能。

【關(guān)鍵詞】房屋結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)坑震;抗震性能

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.12.078

1、地震價(jià)值需求

1.1前述

該項(xiàng)目起源于2008年汶川地震，在災(zāi)區(qū)電視新聞發(fā)回來的，到處都是房屋倒塌壓死人的場(chǎng)面，最深刻的印象莫過于電視新聞播放災(zāi)區(qū)專家調(diào)查組講的一段話，“為什么會(huì)死那么多人，主要是地震來了，房屋能否頂?shù)昧说谝徊?0秒的地震波，很多人發(fā)生地震時(shí)被震懵了，還沒反應(yīng)過來，房屋已經(jīng)倒了”。

2000年我學(xué)要素管理經(jīng)濟(jì)學(xué)，學(xué)到國外的專業(yè)知識(shí)，加上我在鋼結(jié)構(gòu)工程上積累的專業(yè)知識(shí)，兩個(gè)行業(yè)的工作實(shí)踐中累積鍛煉成為行家（專家）級(jí)人才。

出于職業(yè)慣性的原因，當(dāng)時(shí)突然想到，既然自己是行家，為何不將兩個(gè)行業(yè)當(dāng)中所學(xué)的專業(yè)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來，將鋼結(jié)構(gòu)跟水泥混合土結(jié)合起來，不就能提高抗震性能了嗎？

身為年青一代的中國人，除了追求必要的經(jīng)濟(jì)效益，更應(yīng)該為國家和社會(huì)做點(diǎn)事，把自己的事業(yè)跟社會(huì)需求結(jié)合起來，用產(chǎn)業(yè)支持汶川地震抗災(zāi)。

在此之前，我們需要研究分析房屋在遭遇地震時(shí)容易坍塌的原因是什么？是質(zhì)量問題嗎？是房屋建造不夠牢固嗎？不是的。主要是因?yàn)榉课莸慕Y(jié)構(gòu)鋼性和塑性之間的配比值不夠科學(xué)。

然后我們?cè)賮矸治龇课萁Y(jié)構(gòu)的物理屬性：

（1）傳統(tǒng)房屋磚鋼根混合土框架，它的屬性：硬、散。在物理屬性方面：硬易斷、欠韌;

（2）鋼結(jié)構(gòu)物理屬性：硬性偏塑性。鋼結(jié)構(gòu)水泥混合土在物理方面：塑性好、硬度要好、量要大。

對(duì)比這兩種結(jié)構(gòu)物理屬性的調(diào)節(jié)性：鋼構(gòu)水泥混合土更優(yōu)于鋼根混合土，更科學(xué)。但是（鋼：塑）結(jié)構(gòu)性預(yù)應(yīng)力配比值，設(shè)計(jì)要相當(dāng)合適，才能達(dá)到比傳統(tǒng)鋼根混合土N倍抗疲勞，強(qiáng)力度效果。

1.2強(qiáng)抗震性立柱系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)

（1）注意：該技術(shù)系統(tǒng)，主要根據(jù)西方主流要素管理應(yīng)用技術(shù)開發(fā)設(shè)計(jì)。

原理：注重在微觀要素，高質(zhì)量全流程系統(tǒng)開發(fā)，房地產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈很長，現(xiàn)在介紹的是設(shè)計(jì)中一小部分結(jié)構(gòu)抗震。

特點(diǎn)：擴(kuò)大式開放型，從一個(gè)原子結(jié)構(gòu)就可以改變所有結(jié)果。

（2）融入積極正能量，世界價(jià)值觀元素，我們是建造者，做的人類抗震事業(yè)，對(duì)社會(huì)生命的關(guān)愛，需要強(qiáng)烈使命責(zé)任感。

1.3國家政策、房地產(chǎn)政策

中國是社會(huì)主義法治國家，我們的所有工作是跟著國家的宏觀經(jīng)濟(jì)走，遵守法律，時(shí)刻保持敬畏之心。

（1）中國宏觀政策，打造雙循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系

雙循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系主要是指國際循環(huán)和國內(nèi)循環(huán)體系。

國際大循環(huán)：以美國為首主要發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)對(duì)這路線堵死，這條路很難走得通。

國內(nèi)大循環(huán)：中國的經(jīng)濟(jì)，沒有房地產(chǎn)業(yè)的大循環(huán)，是很難循環(huán)得起來，所以作為房地產(chǎn)的建造者，積極支持國家的政策，做出自己的貢獻(xiàn)。

（2）住建部提出，房地產(chǎn)業(yè)要堅(jiān)持高質(zhì)量可持續(xù)性發(fā)展

積極支持新的房地產(chǎn)業(yè)，升級(jí)再工業(yè)化路線，不要延續(xù)為建房而建房的老思路，而是用創(chuàng)新思維促進(jìn)大循環(huán)，把先進(jìn)科技引入房地產(chǎn)行業(yè)之中，解決現(xiàn)在遇到的結(jié)構(gòu)性和周期性問題。

1.4地震的概括認(rèn)知

地震屬于地球上經(jīng)常發(fā)生的物理現(xiàn)象。

科普1：地球結(jié)構(gòu)（圖1）

地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一同心狀圈構(gòu)造，由地心到地表依次分化為地核、地幔、地殼。如果將地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)做形象比喻，它就像一個(gè)雞蛋，地核就相當(dāng)于蛋黃，地幔就相當(dāng)于蛋白，地殼就相當(dāng)于蛋殼（見圖1）。

觀點(diǎn)點(diǎn)評(píng)理解：地球巨大的能量和生命力疊加外部不確定因素環(huán)境，導(dǎo)致的結(jié)果是整體穩(wěn)，局部動(dòng)，能量巨大。

科普2：地震

1.縱波在固體、液體中傳播，橫波只能在固體中傳播;

2.地震波在不同介質(zhì)中傳播速度不同;

3.地震波在不同介質(zhì)中會(huì)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。

觀點(diǎn)點(diǎn)評(píng)理解：震源變頻杠桿共振原理。

科普3：地震構(gòu)造學(xué)

地震構(gòu)造學(xué)是利用地質(zhì)和地球物理等資料（包括地震折射、地震反射、地球重力、地球磁力、大地?zé)崃髅芏鹊龋┓治鰵v史記載和逾期記錄到的地震活動(dòng)性，研究孕育強(qiáng)震的構(gòu)造環(huán)境，構(gòu)造條件和地震的復(fù)發(fā)習(xí)性的科學(xué)。

觀點(diǎn)點(diǎn)評(píng)：較為關(guān)注地球磁力地震構(gòu)造學(xué)。

宇宙是充滿磁力波的宇宙，地球受到太陽力量或其它星體的能量影響，磁是可以產(chǎn)生熱力效應(yīng)的，一旦地球內(nèi)部達(dá)到臨界點(diǎn)就會(huì)爆發(fā)地震。

該物理現(xiàn)象存在于日常生活中的很多應(yīng)用場(chǎng)景，如：電磁爐、高頻加熱器。

1.5房屋抗震

（1）震源到房屋，震源通過地殼碰撞和質(zhì)量不均速度的快慢、強(qiáng)度不同。地震波是變頻的，和房屋搖擺相同的破壞力，簡(jiǎn)稱震源變頻杠桿共振。

（2）地震國際標(biāo)準(zhǔn)，每增加一度，破壞力增加32倍的破壞力強(qiáng)度。

（3）橫載力：承載力物，橫向搖擺力的杠桿壓強(qiáng)。

說明：此處應(yīng)合作單位要求，無法提供具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

大致的計(jì)算方法如下：

例：一幢建筑物高度100米，橫截面500平方，立柱50條，重量5萬噸。則：

每條100米高立柱橫載力=5萬噸÷50條×反作用力2

每條100米的立柱=2000噸搖擺杠桿壓強(qiáng)

2、強(qiáng)抗震性立柱的結(jié)構(gòu)原理

2.1地震對(duì)房屋結(jié)構(gòu)破壞力構(gòu)造內(nèi)涵關(guān)系

（1）地震的破壞力是震源變頻杠桿共振

（2）橫載力：承載力物上的載荷力，搖擺橫向力的杠桿壓強(qiáng)。

（3）注意：地震破壞力對(duì)房屋反作用力，立柱的橫載力在原有預(yù)應(yīng)力抗震水平基礎(chǔ)上增加一倍以上，才能達(dá)到到安全水平。

2.2一種對(duì)房屋結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)抗震性的立柱

主要材料：鋼鐵厚壁方管、鋼根、水泥混合土。

材料表現(xiàn)特性

（1）鋼鐵短距時(shí)，鋼性硬度好，塑性韌度好，抗疲勞度好，長距易變形，承載力差，貴金屬成本高。

（2）水泥混合土長距定型好，鋼性硬度好，塑性韌度差，易斷裂，加工工藝簡(jiǎn)單，相對(duì)經(jīng)濟(jì)便宜。

兩種材料特性，互補(bǔ)性極強(qiáng)，兼容性也好。

強(qiáng)抗震性立柱結(jié)構(gòu)（圖2）

本產(chǎn)品的技術(shù)，是一套反內(nèi)置可變技術(shù)，是一種對(duì)房屋結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)抗震性的立柱，鋼鐵主骨外網(wǎng)三角形斜拉混合土，把原混合土預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)變成鋼鐵原子能預(yù)應(yīng)力，可無限擴(kuò)大。

立柱的剛性硬度和塑性韌度，通過材料，增量實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)指標(biāo)特性：水泥混合土的預(yù)應(yīng)力，通過科學(xué)橫向斜拉鋼根，正反三維三角形結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)性聚合于鋼鐵主骨內(nèi)，然后和梁的夾角結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)鋼性硬度和塑性韌度。

整個(gè)流程：鋼鐵聚合性預(yù)應(yīng)力多維度杠桿支點(diǎn)設(shè)計(jì)。（如圖3）

房屋抗地震需求：地震的破壞力是震源變頻杠桿共振，方向的不確定性，剪力柱是滿足多維度支點(diǎn)需求。

橫向橫載力杠桿支點(diǎn)。圖4、圖5

橫向橫載力計(jì)算方法：

B點(diǎn)100米，載荷2000噸

（1）橫載力100米2000噸B點(diǎn)杠桿支點(diǎn)壓強(qiáng)等于（豎厚方管+豎鋼根+斜拉鋼根）鋼鐵平方毫米總數(shù)拉力值+橫向直徑混合土體積拉力值。

（2）橫載力理論杠桿支點(diǎn)壓強(qiáng)預(yù)應(yīng)力減去實(shí)驗(yàn)誤差平均值，等于鋼鐵平方毫米總數(shù)加混合土橫向直徑體積拉力。

橫向橫載力杠桿支點(diǎn)壓強(qiáng)預(yù)應(yīng)力=①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩? ? ? ? ? ? ? ? N鋼鐵總平方毫米+D 混合土直徑體積拉力。

小結(jié)：該項(xiàng)剪力柱多維度杠桿預(yù)應(yīng)力支點(diǎn)設(shè)計(jì)原理機(jī)制機(jī)能，能滿足地震破壞力國際標(biāo)準(zhǔn)12度以上的設(shè)計(jì)需求。

3、強(qiáng)抗震立柱深度開發(fā)機(jī)制機(jī)能

3.1社會(huì)抗震效應(yīng)

將進(jìn)一步增強(qiáng)群眾整體的社會(huì)抗震認(rèn)知水平，提高社會(huì)抗震能力。

3.2強(qiáng)抗震性立柱

橫向橫載力具有抗震12度以上的機(jī)制機(jī)能，也就是說，可以使房屋具有抗十二級(jí)以上的地震能力。

該項(xiàng)技術(shù)具有極高縱深橫向開發(fā)的商業(yè)價(jià)值，能夠做價(jià)值經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的需求引牽力，為國家、社會(huì)、公司、個(gè)人創(chuàng)造源源不斷的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

結(jié)語：

多數(shù)民眾的社會(huì)抗震認(rèn)知水平不高，可能僅停留在如遇八級(jí)地震只能做抗八級(jí)地震標(biāo)準(zhǔn)的房屋的認(rèn)知水平，而對(duì)于地震破壞力對(duì)房屋反作用力的思考欠缺。強(qiáng)抗震性立柱系統(tǒng)技術(shù)將有效提高房屋的抗震水平，保證人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

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作者簡(jiǎn)介：

徐蘭岸（1982.07-），男，廣西玉林人，廣西歐萊巢建筑工程有限公司法人、股東;25年專注于研究西方微觀要素管理經(jīng)濟(jì)學(xué)，在中國宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)融通實(shí)踐應(yīng)用;《房屋鋼構(gòu)混合土分拆技術(shù)》項(xiàng)目牽頭人，總企劃師;2020年推出科研成果《一種對(duì)房屋結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)抗震性的立柱》專利，標(biāo)準(zhǔn)化共性技術(shù)，服務(wù)于裝配式工業(yè)化建房應(yīng)用。