房屋鋼構(gòu)水泥混合土結(jié)構(gòu)分析

【摘要】當?shù)卣饋砼R時，如果房屋不能夠有效抵御第一波地震波，那么就會帶來非常嚴重的后果。為此，很多研究者都對房屋建筑抗震結(jié)構(gòu)進行了深入的研究。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、地震價值需求

1.1前述

該項目起源于2008年汶川地震，在災區(qū)電視新聞發(fā)回來的，到處都是房屋倒塌壓死人的場面，最深刻的印象莫過于電視新聞播放災區(qū)專家調(diào)查組講的一段話，“為什么會死那么多人，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)生地震時被震懵了，還沒反應過來，房屋已經(jīng)倒了”。

2000年我學要素管理經(jīng)濟學，學到國外的專業(yè)知識，加上我在鋼結(jié)構(gòu)工程上積累的專業(yè)知識，兩個行業(yè)的工作實踐中累積鍛煉成為行家（專家）級人才。

出于職業(yè)慣性的原因，當時突然想到，既然自己是行家，為何不將兩個行業(yè)當中所學的專業(yè)知識與經(jīng)驗結(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)濟效益，更應該為國家和社會做點事，把自己的事業(yè)跟社會需求結(jié)合起來，用產(chǎn)業(yè)支持汶川地震抗災。

在此之前，我們需要研究分析房屋在遭遇地震時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。主要是因為房屋的結(jié)構(gòu)鋼性和塑性之間的配比值不夠科學。

然后我們再來分析房屋結(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。但是（鋼：塑）結(jié)構(gòu)性預應力配比值，設(shè)計要相當合適，才能達到比傳統(tǒng)鋼根混合土N倍抗疲勞，強力度效果。

1.2強抗震性立柱系統(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用技術(shù)開發(fā)設(shè)計。

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)計中一小部分結(jié)構(gòu)抗震。

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

（2）融入積極正能量，世界價值觀元素，我們是建造者，做的人類抗震事業(yè)，對社會生命的關(guān)愛，需要強烈使命責任感。

1.3國家政策、房地產(chǎn)政策

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

（1）中國宏觀政策，打造雙循環(huán)經(jīng)濟體系

雙循環(huán)經(jīng)濟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)達國家，已經(jīng)對這路線堵死，這條路很難走得通。

國內(nèi)大循環(huán)：中國的經(jīng)濟，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。

（2）住建部提出，房地產(chǎn)業(yè)要堅持高質(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)新思維促進大循環(huán)，把先進科技引入房地產(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，它就像一個雞蛋，地核就相當于蛋黃，地幔就相當于蛋白，地殼就相當于蛋殼（見圖1）。

觀點點評理解：地球巨大的能量和生命力疊加外部不確定因素環(huán)境，導致的結(jié)果是整體穩(wěn)，局部動，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)中會發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。

觀點點評理解：震源變頻杠桿共振原理。

科普3：地震構(gòu)造學

地震構(gòu)造學是利用地質(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、大地熱流密度等）分析歷史記載和逾期記錄到的地震活動性，研究孕育強震的構(gòu)造環(huán)境，構(gòu)造條件和地震的復發(fā)習性的科學。

觀點點評：較為關(guān)注地球磁力地震構(gòu)造學。

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)生熱力效應的，一旦地球內(nèi)部達到臨界點就會爆發(fā)地震。

該物理現(xiàn)象存在于日常生活中的很多應用場景，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、強度不同。地震波是變頻的，和房屋搖擺相同的破壞力，簡稱震源變頻杠桿共振。

（2）地震國際標準，每增加一度，破壞力增加32倍的破壞力強度。

（3）橫載力：承載力物，橫向搖擺力的杠桿壓強。

說明：此處應合作單位要求，無法提供具體實驗參數(shù)。

大致的計算方法如下：

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

2、強抗震性立柱的結(jié)構(gòu)原理

2.1地震對房屋結(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。

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

2.2一種對房屋結(jié)構(gòu)具有強抗震性的立柱

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，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，加工工藝簡單，相對經(jīng)濟便宜。

兩種材料特性，互補性極強，兼容性也好。

強抗震性立柱結(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)，是一種對房屋結(jié)構(gòu)具有強抗震性的立柱，鋼鐵主骨外網(wǎng)三角形斜拉混合土，把原混合土預應力轉(zhuǎn)變成鋼鐵原子能預應力，可無限擴大。

立柱的剛性硬度和塑性韌度，通過材料，增量實現(xiàn)。

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

整個流程：鋼鐵聚合性預應力多維度杠桿支點設(shè)計。（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需求。

橫向橫載力杠桿支點。圖4、圖5

橫向橫載力計算方法：

B點100米，載荷2000噸

（1）橫載力100米2000噸B點杠桿支點壓強等于（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壓強預應力減去實驗誤差平均值，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壓強預應力=①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩? ? ? ? ? ? ? ? N鋼鐵總平方毫米+D 混合土直徑體積拉力。

小結(jié)：該項剪力柱多維度杠桿預應力支點設(shè)計原理機制機能，能滿足地震破壞力國際標準12度以上的設(shè)計需求。

3、強抗震立柱深度開發(fā)機制機能

3.1社會抗震效應

將進一步增強群眾整體的社會抗震認知水平，提高社會抗震能力。

3.2強抗震性立柱

橫向橫載力具有抗震12度以上的機制機能，也就是說，可以使房屋具有抗十二級以上的地震能力。

該項技術(shù)具有極高縱深橫向開發(fā)的商業(yè)價值，能夠做價值經(jīng)濟發(fā)動機的需求引牽力，為國家、社會、公司、個人創(chuàng)造源源不斷的經(jīng)濟效益和社會效益。

結(jié)語：

多數(shù)民眾的社會抗震認知水平不高，可能僅停留在如遇八級地震只能做抗八級地震標準的房屋的認知水平，而對于地震破壞力對房屋反作用力的思考欠缺。強抗震性立柱系統(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產(chǎn)安全。

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作者簡介：

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)濟學，在中國宏觀經(jīng)濟學融通實踐應用;《房屋鋼構(gòu)混合土分拆技術(shù)》項目牽頭人，總企劃師;2020年推出科研成果《一種對房屋結(jié)構(gòu)具有強抗震性的立柱》專利，標準化共性技術(shù)，服務于裝配式工業(yè)化建房應用。