磚結構、混凝土結構、鋼結構,哪種結構抗震能力最佳?
其實,我想說拋開建築高度,形態,場地特徵談抗震性能都是在耍流氓。
要回答這個問題,首先應該假設抗震設防烈度、地震加速度、分組、場地類別等外部因素均相同,而且設計水平和施工質量均類似,而且沒有任何後來的附加破壞(比如野蠻裝修),否則回答沒有意義。
最直觀的比對,可以參照相關規範對於各類結構型式的限高規定。例如對於8度設防烈度,混凝土框架的最大適用高度為45米,混凝土剪力牆為100米,鋼框架為90米,帶支撐鋼框架為200米,鋼筒體為260米,配筋砌塊砌體為30米,普通無筋磚砌體為18米。簡單的排序,可以粗略的認為:鋼筒體&>帶支撐鋼框架&>混凝土剪力牆≈鋼框架&>混凝土框架&>配筋砌塊砌體&>普通無筋磚砌體。
此外,有的回答在討論現實買房的問題。結合國內市場的實際,我也做個簡略的分析。
對於高層商品房市場,幾乎沒有鋼結構,常見的就是混凝土剪力牆和混凝土框架剪力牆這兩種。這兩種都差不多,但需要注意的是有一些是帶轉換層的混凝土結構,比如底部幾層是大商場,往上才是住宅。這種帶轉換層的混凝土結構,由於存在轉換層這個薄弱節點,抗震性能會打折扣。
對於多層商品房市場,常見的是磚混結構、混凝土框架和混凝土異形柱框架。設計合理施工可靠的混凝土框架要比磚混好,但請注意,前提條件是混凝土結構必須是設計合理施工可靠的。否則,還不如可靠的磚混結構。汶川地震就說明了這一點,一部分多層混凝土框架發生了樑柱核心區破壞、強梁弱柱破壞、甚至倒塌。
對於低層商品房,也就是連排別墅或者獨棟別墅,一般都是混凝土異形柱框架,也有少部分是磚混結構的。為了迎合建築效果,異形柱框架的性能並不是太好,不如常規的矩形柱框架。很多別墅為了追求氣派等效果,常常有大開間、大天井、旋轉樓梯等設計,也對抗震性能不利。
首先分析下地震導致房租倒塌的原因,說通熟點由於地表無規律移動讓房屋中下部隨地表一起移動,上部結構由於慣性作用倒塌;大風則剛好相反。
扯遠了,鋼結構的特性在於對各種力的抵抗都很強,而且較為輕質,也就是俗稱的柔,又可以從結構處理上使其具備一定的剛度,抵抗地震效果較好,但對於大風和大火輕質易晃動,鋼本來的耐火性差就成了致命傷,所以現在俗稱的鋼結構一般都包裹有放過材料或混凝土。
剪力牆和框架結構可以一起說,剪力牆實際上是將異形框架柱加長形成的結構,這兩者都同時具備剛度大/(也就是抗變形能力強)的特點,對於地震頻率較高,幅度不大的區域能起到較好的作用,因為一般的地震是無法使混凝土破壞的。
磚混結構一般都是單層或低層房屋使用主要依靠磚的相互摩擦力和材料的剛度抵抗地震,當然磚不能和混凝土比,但只要採取適當的構造措施抵抗較小的地震也沒太大問題。
綜上所述,如果是在相同的地區,相同的地質條件,相同的設計水準和施工水準情況下,鋼結構>剪力牆≥框架>磚混結構,但這僅限於理想狀態,就目前的實際狀況來看,買不到鋼結構的房子,就買個不太高的框架剪力牆結構房屋吧。
PS:就目前的設計院思路來看,是要求房屋剛到不允許破壞的,但剛度過大在遇到未知的較大地震的情況下,一旦哪個節點出現問題,問題就會延伸到整個房屋,目前國內施工單位的水準我想也是有目共睹的。說這麼多實際上只是想說一點,沒有絕對弱的結構,那是材料的範疇,好的設計思路和節點控制,即使是磚混結構也是可以抵抗較大的地震的,另外地震這類自然災害抵抗都是相對的,如何保護環境防止後發的連鎖自然災害才是關鍵的。
高兄解釋的過於深。其實很簡單,截面相同的混凝土與鋼結構,假設長度均為20米放在一個支點上,鋼結構會軟成一根麵條似地,而混凝土結構就會發生斷裂。同理,鋼結構的柱子可以發生輕微轉動,而混凝土結構不可。也就是說局部穩定性肯定高於混凝土。
說白了鋼結構可塑性大於混凝土。
但是鋼結構的防火及防腐是非常差的。
鋼結構。
假設題主只是想作construction material之間的比較,那必然其它條件應假設為一致的(貌似結構體系不太可比……whatever),以下僅基於材料自身特性進行比較(耍流氓)。
1. 如果想做到不倒,要訣是「以柔克剛」。鋼的耗能能力明顯強於其餘兩者,應該說是「生存概率最高」。
2. 但如果在地震沒有強到把結構弄塌的情況下,位移控制就變得更重要了。選剛度大的,混凝土准沒錯。
要平衡?鋼和混凝土一起用上唄。至於磚,呵呵……
鋼結構&>剪力牆結構&>框剪結構&>框架結構&>磚混結構。在現實生活中,買房的話,抗震能力最好的就是剪力牆結構的
單純從結構形式和材料上看,鋼結構的抗震性能是最好的,磚混是最差的,各種結構形式建造的房屋在合適的高度下,抗震的結果是一樣的,就是不會那麼容易垮塌。就目前的震害調查結果看,磚混結構在滿足規範要設計施工的情況下,大地震發生的時候也不會倒塌。混凝土結構,和鋼架構如果設計施工不合理仍然會出現各種各樣的問題。良好的場地,規則的平面立面是各種結構優良抗震性能發揮的重要條件。
終於碰到能回答的問題了。
誠如@豬小寶 的回答,在外部條件相同的情況下,理論上確實有這樣從強到弱的排序。
但是注意,這只是結構原理上的答案。
事實情況呢?
以下就是我的個人觀察:
本科和碩士階段做過框架結構的抗震試驗所以有以下心得,請各位評判。
1 國內的目前的施工水平總體上還比較低,實際的建築能不能達到理論上預設的破壞準則是個未知數。
2 正因為施工水平低,高級的結構形式帶來的理論上的抗震優越性就不那麼明顯了,或者說蕩然無存。
3 就我本人對照國內主要研究機構的汶川地震震害調查資料來看,只要施工嚴格符合要求,即使是磚混結構,傳統木結構也具有相當好的抗震性能。
結論就是,在現階段的施工水平下,不管是什麼形式的建築,
對多層建築來說,磚混或者框架結構並不重要,重要的是施工水平要好一點,對得起良心,就足夠了。
對高層來說,總體上震害沒有多層那麼嚴重,所以盡可以放心。事實上,通過公開的報道可以發現,危害高層建築的主要因素根本不是地震,而是火災!痛心疾首啊!
對別墅來說,最多不超過3層的,不管是異形柱,框架還是磚混,這些形式都沒問題,只要保證足夠的抗震構造措施就可以了,所以又回到施工質量的問題上來了。
結構設計的第一原則就是在一定的經濟條件下符合抗力大於效應。
一定的經濟條件符合我國國情。
正題,不差錢當然使勁用詳細看豬小寶博士的答案。
可是,六度區蓋個三層小樓你磚混完全可以,你非得弄個剪力牆,可以是可以,可那是浪費呀。
所以說抗震好壞你也得考慮設計第一原則,符合一定經濟條件。
另外說另外一方面。框架結構因為過多的開洞,他的整體性能可能比不上施工圖上寫著不得開洞的磚混結構。所以縱使框架大多數比磚混好,一定情況反而差於磚混。
鋼結構,材料性質是決定性因素
拋開平面布置、場地情況、自振周期神馬的談抗震性能,就是耍流氓,結構的平面布置得當,框架未必比框剪差。
從結構形式和材料上看,鋼結構的抗震性能是最好的,磚混是最差的,各種結構形式建造的房屋在合適的高度下,抗震的結果是一樣的,就不會容易倒塌。
只要願意花錢,一定條件下都能造的抗12級地震
這已經不是技術問題,更多的是經濟成本!
問題不成立不能討論,問題都是結構形式,而非建築。各種結構形式都有優缺點。是根據建築來選擇建築形式。就像上海環球中心都用混凝土或者鋼結構行嗎?答案是不行,道理就不說了。那麼二層的低矮建築,用鋼結構焊接和木結構榫卯,哪個更抗震呢?
毫無疑問是鋼結構
不明白 框架結構因為過多的開洞 是什麼意思
沒法比較!
看你花多大的造價!
如果你捨得造價,木結構也能很好地抗震!
肯定是鋼結構
首先你這個話題就是偽命題。因為沒有前提。
打個比方,我做個三層混凝土框架結構,我用1米x1米的柱子。 而鋼結構柱用的250x250x12的方鋼管 你覺得誰的抗震性能好???磚混結構裡面都加了構造柱圈樑,而框架結構裡面柱都是短柱。這樣又是誰的抗震性能好?所以沒有前提,這個是沒有正確答案的。修改一下命題,得出結果可能不一樣。比如造價一樣的情況下,誰的抗震型好。或者滿足規範最低要求的情況下誰的抗震性能好。或者自重一樣的情況下誰的抗震性能好,這才有比較的意義。
一般最好的是木結構的房子,因為比較容易吸收能量。最差的磚結構了,不過勝在硬~~
高層multi story building抗震都是在joint 的位置進行設計,比如有些地方是fix的有的是pin的。然後結構設計師不斷的tiral and error來模擬房子適度的搖擺來釋放地震所產生的能量。這是抗震的主要研究方向。當然還要結合防火設計。所以單單的用某種材料是無法最大化抗震的要結合整體結構來釋放能量。
比如紐西蘭惠靈頓的國會大廈,底層結構是可以左右搖擺的來釋放地震所產生的能量。結構設計師在抗震設計中需要用軟體模擬出各種方案來最優化抗震設計
鋼結構
個人認為:主要是看哪種結構體系的剛度大。假如都做成球形堡壘,鋼筋混凝土應該最好。
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