尺度
在日本由于地震多發區,居民一般居住在低矮的木或混凝土結構當中,由于尺度較小重心比較低,當發生地震時所產生的剪力不足以破壞。有人說木古建筑結構抗震好,是建立在尺度小、自重輕、材料強度足以抵抗。樹長到一定的高度就不會長高了,它會受到重力的作用樹材質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,如果以現有的材料那么我們為了抗震和抵抗自重,我們就要不斷的去把柱子做大,才能達到,這樣是不經濟的。雞蛋和鴕鳥蛋,雞蛋很薄,鴕鳥蛋殼很厚且堅硬,因為鴕鳥蛋很大。
近年,農村的房子令人堪憂,在我老家我每次回家發現新修的房子,雖說尺度小,他們連構造柱都沒有,平面布局也不合理,這么做是不足抵抗地震的到來的。政府應該設立一個免費指導,幫助農村砌筑房子的部門。
我們因就什么樣的場地材質抗震要求去選擇自己最合理最經濟的尺度。
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,當建筑逐漸增高它的周期通常變大。T=2π k—單位位移需在質點上施加的力。高度變大,k變小那么周期變大,意味著反應水平和力的大小的改變。
建筑周期不僅僅是高度的函數,也是高厚比、層高、古建筑結構體系和材料的類型以及質量分配等因素的函數,變動周期,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,通常假定結構振動為一個系統,在這一系統中所有位處同一水平的各點同一時間的位移、速度與加速度是同相位的,它們的振幅是相同的。實際上,因為地震波的傳播不是瞬時的,但根據地層的密實度和結構構件的特征而有一最終的速度,建筑基礎的各個部分沿其長度方向以不同的加速度作異步的振動,這樣就引起附加的縱向壓——拉應力和水平的位移。其它的條件相等時,建筑越長,這些應力的或然率越大,它們的影響也越大﹍﹍”
建筑長度的增加,溫度應力以及預先存在的或地震引起的沉降應力也是比較大的,這些應力可以和側向力引起的應力相疊加,對抗震也是不利的。
比例
在抗震設計中,建筑的細長比,它比單一高度更需要考慮的問題。建筑在地震力作用下,建筑越細長地震傾覆的越厲害,再加上重力二階效應,外側柱子壓的越厲害。
在平面長寬比中,如長寬比很大,一般我們在受力布置柱時,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,邊柱中間相當于長細梁,將會變得十分柔軟。
對稱性
對稱性,關于某一軸兩邊圖形都是相同,質量與抗力中心位于同一點上。結構的不對稱會引起質心與剛度中心之間的偏心并導致扭轉。如果要去設計抵抗扭轉那么難度之大,人們也不好控制。
不對稱性往往會導致應力集中,像凹型建筑在轉角處應力集中。我們圖書館凹型建筑,設計師們在開口處設計了一根梁,用梁來改變應轉角的應力集中。用梁帶動左右兩邊一起振動。
當建筑變得對稱時,它遭受的扭轉與應力集中將趨減小并且它在地震荷載下的性能往往會變得不難分析和更可預測。
結構平面密度
古建筑結構平面的密度影響建筑的抗震性能。建筑越高,水平荷載越大,結構平面密度也就更大。
結構平面密度,因從多方面分析,西方石建筑密度高達50%,因為石建筑不能很好的把所有構件連成一個整體,而是靠柱子自重去維持穩定。混凝土古建筑結構平面密度小。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構。這樣連成整體大大提高了抗震能力。
周邊抗力
我們車子傳動軸是用圓鋼做的,因為抗扭性好,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,向外擴大。這樣有利于抗傾覆和抗扭矩,因為力臂變大。
在所有方向具有相等承載力的圓形平面是與抗震設計中所有的不定性相適應的。假設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。在計算自重和樓面荷載時,我們就是這樣去計算的。因為我們知道它們的方向。我們一般把房子設計成正方形,這樣可以有效的去抵抗各個方向的地震力的作用。
結論:我們在設計建筑時,我們不刻意的去追求畸形怪樣去凸顯建筑的獨特。央視大樓大懸挑我們為了抗震為了不傾覆,我們在做基礎時花費了大量的材料,而且安全性、動力特性又不好。我們按自然規律去設計,自重作用向下,地震方向不知去設計。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,對建筑產生剪力、彎矩及受扭的設計。我們在材料力學里面知道,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構,合適的水平承重結構,合適的基礎結構,力求經濟、合適、安全,可靠性高的體型。