1、 现行建筑结构抗震(理论)技术存在的错误:世界列国接纳的抵抗地动破坏的建筑物体的基本类型,都是以吸收地动能量为主的插入式整体结构(对地球而言),即将建筑物的基础和上部结构设计为绝对不可破裂的刚体插入地球,因而建筑物抵抗地动破坏力的受力剖析和设计,就不得不从结构整体考虑建筑物的抗震性能,地动破坏力是通过土层和岩石进攻建筑物的基础并直接将进攻力通报给上部结构,上部结构的作用力(荷载)加上地动孕育产生的内力又反作用于基础,因而建筑物基础的强度设计要求,应是地动力和上部结构反作用力的叠加。
地动破坏力是往覆水平剪切力,上部结构的反作用力是笔直于地面的。这样两个偏向互相笔直,并处于运动进攻状态的作用力,在一个平面上会交了。地动破坏力以强大的往覆水平推动力,推动着(抓住)建筑物基础做水平往覆运动,因而很容易剖析,在这两种力的会交面上,实质上形成了远大于地动破坏力的往覆剪切力。因此,建筑物的抗震能力在插入式整体结构中是很难到达实际抗震设计要求的,现在的建筑物一般都是偏于守旧的理想设计和建造,因而投资也在大大增加,即便如此,在实际的地动灾害中,建筑物受破坏的水平依然是很严重的,进而也无法开脱和减轻地动灾害,给人民的生命和财产造成的巨大损失。
历史的教训足已富裕说明,插入式建筑结构体系受到了严峻的检验,即似地球为相当好的惯性参考系,又将建筑物体插入地球,形成不可破裂的刚体。在过去的年代,建筑物还处于低层范畴时,问题还不严重,而在现代化高层、重型建筑中,仍然是接纳插入式刚箍捆住内力的结构,在实际的地动灾害中存在着严重的隐患。插入式整体建筑物结构体系在正常情况下,即非地消息止状态,是没有问题,而在地动灾害发作时,插入式整体建筑物体系的结构受力传力路线明显产生混乱,建筑结构设计的极其重要的力学原则:
(1)、岂论在任何情况下,结构的传力路线务必清楚。
(2)、以本地的最倒霉外界因素为设计依据,如很多地区务必考虑可能产生的最地面震破坏力。这就是说建筑物抵抗地动破坏的正确条件是:运动中建筑结构内力的通报务必正确、清楚。
插入式整体建筑结构在地动时,将地动破坏力直接通报给上部结构,使上部结构产生摇晃,由于上部结构是刚箍捆住内力的结构,因而在摇晃中孕育产生的巨大能量没有释放点,而被迫返回基础,地动又很快的连续的进攻建筑物的基础,向上部结构输送地动能量。这样上部结构返回的作用力,同基础传来的地动内力产生冒犯,冒犯最厉害的集中点,就是能量集中释放的突破点,也是结构的破坏点,通常都在基础与上部结构的交面上,破坏的形式是剪切破坏,而整个建筑物不是坍毁就是倾斜。
目前,许多国家在高层建筑的抗震设计方案中,已经出现了新的结构,如:美国纽约的42层高层建筑物,建在于基础疏散的98个橡胶弹簧上,日本的建在弧型钢条上防地动建筑物,前苏联的建在与基础疏散的沙垫层上的建筑物,以及在中国已经获得了美国、中国和英国发明专利权的,刚柔性隔震、减震、消震建筑结构与抗震低层楼房加层结构,都十分乐成的应用于工程实践中,都明显的在建筑结构体型上,转变了传统的插入式刚箍捆住内力(吸收地动能量)的结构体系。 总之都在建筑设计的结构方面设法开脱在地动灾害时,严重威胁着人们的生命安定的插入式刚箍捆住内力的结构体系。其实质都反应了对“似地球为相当好的惯性参考系”为指导理论,所制定的现行抗震硬抗、死抗地动打击设计规范的动摇,素质上也是转变了建筑结构受力体系,而不在似地球为绝对静止不动的惯性参考系了。
1、 现行建筑结构抗震设计与地动园地效应的问题现行建筑结构的抗震设计,是凭据结构力学和建筑结构设计的理论基础而来的。结构力学和结构抗震设计规范,将地动破坏力简化并规定为在建筑物上部结构中的水平运动力,对建筑物的水平作用力与反作用力的硬抗平衡,这一规定实质上存在着严重的问题和错误。
其一:地动发作时,首先是地面在做往覆水平运动,由于建筑物基础插入地面,因而一定随地面的往覆水平运动而运动,建筑物上部结构也因此被迫运动,但是建筑物上部结构的运动形式不是水平运动(因而基础就没有受水平的作用),而是因基础在受地动水平力运动中,孕育产生的运动力通报到上部结构,迫使上部结构沿地动受力偏向,作反偏向S形式倾斜摆动;
其二:地动发作时的进攻波只有两个偏向,而现在所有都市的建筑物的规划设计,是凭据都市的门路按东西南北偏向和建设的需要各自排列的。将建筑物上部结构视为受水平运动,也只能有30%的建筑物的结构抗震设计受力偏向与地动进攻波受力偏向相同,而70%的建筑物的抗震设计受力偏向与实际地动进攻波的进攻偏向,处于非常倒霉的位置,本地动发作时,只有少数正好与地动进攻波偏向协调一致的建筑物不一定破坏,而大多数与地动进攻波偏向不一致的建筑物,自然就很难逃脱地动进攻破坏坍毁的后果。地动对建筑物的进攻破坏,主要是对建筑物基础孕育产生的水平往覆进攻剪切力,从而使基础被进攻破坏失去稳定后,造成上部建筑物的破坏和坍毁,地动进攻波首先是破坏了基础,而不是破坏上部建筑结构,所谓万丈高楼从地(基)起,就是这个原理。基础都破坏了,上部建筑自然就保不住了;
其三:都市中建筑物的类型是多种多样的,主要反应在超高层、高层、多层和轻重型建筑之分,而这些差别类型的建筑,又以基础深度的差别体现在地动进攻波的巨细上,基础越深、越大,受地动进攻波的进攻自然很大,在加上都市地下建筑设施不少(如:地下建筑、地铁、地下大型管道等),都是组成都市地动园地效应产生互相转变的种种直接因素。现行抗震设计中,都没有考虑地下建筑设施的自身抗震,以及对地面建筑物基础和地基的地动园地效应所孕育产生的严重问题。
2、 现行建筑结构抗震桩基设计与地动园地效应的严重问题现行抗震设计中的桩基础的设计有两种类型,一种是端承桩类型,另一种是摩擦桩类型。端承桩是将深层的地基反作用力通过桩通报给地面,组成对上部建筑物作用力(压力)的平衡。摩擦桩是通过桩基础与一定深度的地基土层十分紧密的挤压结合中孕育产生足够的反作用力,通过桩通报到地面,组成对上部建筑物的作用力(压力)的平衡。这里务必指出的是,这两种类型的桩基础在对上部建筑物的作用力(压力)组成平衡的富裕条件是:静力荷载,即在没有外力的作用下建立的。
在端承桩中,端桩是反作用力的极点,桩身是通报反作用力的通道,桩身四周的土层是给桩身起到了极其重要的稳定作用,由此,可以界说:桩真个承载力,桩身的强度是和桩身四周的土层组成了端桩基础的整体,缺一不可。
在摩擦桩中,桩身的强度与桩身四周土层紧密挤压所孕育产生的反作用力,组成了摩擦桩基础的整体,也是缺一不可的。这两种类型的桩基础在地动发作时,强大的地动水平往覆进攻波,完全转变了上述状态,使端承桩在地动进攻波中,使端承桩的承载力产生水平往覆运动,不但失去对桩身的稳定,反而对桩身组成了往覆水平进攻,其结果:端承桩不是破坏,就是下沉失稳。随着端承桩的破坏和失稳,建筑物上部结构自然也就处于破坏坍毁的危险境地,而摩擦桩的危险就来的更快了,地动进攻波迫使摩擦桩桩身务必与四周土层与桩基松开,失去摩擦桩身务必与四周土层紧密挤压的须要条件,并且土层对桩身组成水平进攻力,随着摩擦桩中四周土层与桩身摩擦力的解除和转变,桩不是破坏就是失稳,其上部建筑物随之处于时刻会破坏和坍毁的危险之中。
3、 现行予应力建筑结构在地动中的严重问题所谓予应力建筑结构,是人为的在建筑结构的主要承力构件中,对 主要承力构件中混凝土施加予应力,一般是通过对结构中承力构件的钢筋进行张拉,利用钢筋的回弹力挤压混凝土来实现的。凭据对承力构件中钢筋的张拉,与混凝土的先后关系,又可分为先张法和后张法两大类。
从建筑结构中的予应力构件,到予应力结构的成长,已经有较长的时间了,在建筑结构中应用予应力构件和成长予应力结构的优势,在很多都市的建设中,得到了较广泛的应用。在都市建设和成长中,推广和应用予应力构件和予应力结构,实在能起到一定的积极作用。但是,有一个十分重要的结构动力学问题需要特别注重,所谓建筑结构动力学方面的问题,也就是地动发作时,地动进攻波迫使建筑结构孕育产生振动的动态反响,地动进攻波进攻建筑结构,使其孕育产生的内力在结构中通报,而予应力构件和予应力结构的力学模型是:1) 予应力张拉两真个固端成支座,是不允许有任何转变的;2) 予应力构件或予应力结构在使用过程中,其构件和结构是不允许产生水平推动,振动弯曲和上下振动的。也就是说,予应力构件和予应力结构,只有在没有任何外力的情况下,才华到达予应力构件和予应力结构设计的使用要求。因此可以界说:予应力构件和予应力结构的安定使用条件,是不克蒙受任何外力(尤其是地动进攻力)的静力使用状态。
地动进攻波在建筑结构中,将无情的迫使建筑结构中的所有梁、柱、板、墙体等受力构件产生变形,即地动进攻力能完全转变予应力构件和予应力结构的两端界限条件,使其构件和结构中的予应力偿失。任何在使用中的予应力构件和予应力结构,当予应力衰退和偿失后,其构件和结构一定破坏。因此,在地动设防都市的建设中,是不克使用予应力构件和予应力结构的。但是,现在许多都市的建设中都使用了予应力结构,这是十分危险的。因此,应尽快在地动发作之前,接纳调停办法,不然,后果一定是十分严重的。
综上所述,现行世界列国所实行的建筑结构体系,是与地动进攻波相反抗、硬抗(死抗)的捆住地动内力的结构体系。从结构动态平衡的根来源基本理来剖析,这种与地动力相反抗的结构体系的静态平衡在地动中完全破坏了。也就是说,现行的建筑结构体系,只能满足静态(无地动进攻波)状况下的作用力与反作用力的平衡。本地动发作时,建筑结构内力的静态平衡被破坏了。这就是现行建筑结构体系抵抗不了地动进攻破坏的根来源基本因所在。现行建筑结构的抗震设计,只是加大了建筑结构的刚变,使其增加了对地动进攻力的反抗力(死抗力),没有从结构动态平衡的基础上去寻求,建筑结构与地动进攻波的动态平衡,建立一个与地动内力相适应(不是相违背)的“释放地动内力的建筑结构动态平衡体系”。
总之,几百年来,人类所推行的静态(加大刚度)的建筑结构体系,违背了地球地动的客观规律。因此,给人类自己造成了巨大的灾难。人类为了在地球上更好的生存和成长下去,就得从基础上解决适应地球地动客观规律的建筑结构体系。因此,一种与地动力相适应的“释放地动内力的建筑结构动态平衡体系”的动态平衡的力学理论的建立,并制定新的建筑结构释放地动进攻波的设计准则(在也不是反抗的准则),将是人类成长的偏向和目标。
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