房屋钢构水泥混合土结构分析

【摘要】当地震来临时，如果房屋不能够有效抵御第一波地震波，那么就会带来非常严重的后果。为此，很多研究者都对房屋建筑抗震结构进行了深入的研究。本文提出了一种房屋钢构水泥混合土结构，该结构为钢结构跟水泥混合土的结合，将有助于提高房屋的抗震性能。

【关键词】房屋结构;结构坑震;抗震性能

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

1、地震价值需求

1.1前述

该项目起源于2008年汶川地震，在灾区电视新闻发回来的，到处都是房屋倒塌压死人的场面，最深刻的印象莫过于电视新闻播放灾区专家调查组讲的一段话，“为什么会死那么多人，主要是地震来了，房屋能否顶得了第一波30秒的地震波，很多人发生地震时被震懵了，还没反应过来，房屋已经倒了”。

2000年我学要素管理经济学，学到国外的专业知识，加上我在钢结构工程上积累的专业知识，两个行业的工作实践中累积锻炼成为行家（专家）级人才。

出于职业惯性的原因，当时突然想到，既然自己是行家，为何不将两个行业当中所学的专业知识与经验结合起来，将钢结构跟水泥混合土结合起来，不就能提高抗震性能了吗？

身为年青一代的中国人，除了追求必要的经济效益，更应该为国家和社会做点事，把自己的事业跟社会需求结合起来，用产业支持汶川地震抗灾。

在此之前，我们需要研究分析房屋在遭遇地震时容易坍塌的原因是什么？是质量问题吗？是房屋建造不够牢固吗？不是的。主要是因为房屋的结构钢性和塑性之间的配比值不够科学。

然后我们再来分析房屋结构的物理属性：

（1）传统房屋砖钢根混合土框架，它的属性：硬、散。在物理属性方面：硬易断、欠韧;

（2）钢结构物理属性：硬性偏塑性。钢结构水泥混合土在物理方面：塑性好、硬度要好、量要大。

对比这两种结构物理属性的调节性：钢构水泥混合土更优于钢根混合土，更科学。但是（钢：塑）結构性预应力配比值，设计要相当合适，才能达到比传统钢根混合土N倍抗疲劳，强力度效果。

1.2强抗震性立柱系统技术开发

（1）注意：该技术系统，主要根据西方主流要素管理应用技术开发设计。

原理：注重在微观要素，高质量全流程系统开发，房地产业全产业链很长，现在介绍的是设计中一小部分结构抗震。

特点：扩大式开放型，从一个原子结构就可以改变所有结果。

（2）融入积极正能量，世界价值观元素，我们是建造者，做的人类抗震事业，对社会生命的关爱，需要强烈使命责任感。

1.3国家政策、房地产政策

中国是社会主义法治国家，我们的所有工作是跟着国家的宏观经济走，遵守法律，时刻保持敬畏之心。

（1）中国宏观政策，打造双循环经济体系

双循环经济体系主要是指国际循环和国内循环体系。

国际大循环：以美国为首主要发达国家，已经对这路线堵死，这条路很难走得通。

国内大循环：中国的经济，没有房地产业的大循环，是很难循环得起来，所以作为房地产的建造者，积极支持国家的政策，做出自己的贡献。

（2）住建部提出，房地产业要坚持高质量可持续性发展

积极支持新的房地产业，升级再工业化路线，不要延续为建房而建房的老思路，而是用创新思维促进大循环，把先进科技引入房地产行业之中，解决现在遇到的结构性和周期性问题。

1.4地震的概括认知

地震属于地球上经常发生的物理现象。

科普1：地球结构（图1）

地球的内部结构为一同心状圈构造，由地心到地表依次分化为地核、地幔、地壳。如果将地球内部结构做形象比喻，它就像一个鸡蛋，地核就相当于蛋黄，地幔就相当于蛋白，地壳就相当于蛋壳（见图1）。

观点点评理解：地球巨大的能量和生命力叠加外部不确定因素环境，导致的结果是整体稳，局部动，能量巨大。

科普2：地震

1.纵波在固体、液体中传播，横波只能在固体中传播;

2.地震波在不同介质中传播速度不同;

3.地震波在不同介质中会发生反射和折射现象。

观点点评理解：震源变频杠杆共振原理。

科普3：地震构造学

地震构造学是利用地质和地球物理等资料（包括地震折射、地震反射、地球重力、地球磁力、大地热流密度等）分析历史记载和逾期记录到的地震活动性，研究孕育强震的构造环境，构造条件和地震的复发习性的科学。

观点点评：较为关注地球磁力地震构造学。

宇宙是充满磁力波的宇宙，地球受到太阳力量或其它星体的能量影响，磁是可以产生热力效应的，一旦地球内部达到临界点就会爆发地震。

该物理现象存在于日常生活中的很多应用场景，如：电磁炉、高频加热器。

1.5房屋抗震

（1）震源到房屋，震源通过地壳碰撞和质量不均速度的快慢、强度不同。地震波是变频的，和房屋摇摆相同的破坏力，简称震源变频杠杆共振。

（2）地震国际标准，每增加一度，破坏力增加32倍的破坏力强度。

（3）横载力：承载力物，横向摇摆力的杠杆压强。

说明：此处应合作单位要求，无法提供具体实验参数。

大致的计算方法如下：

例：一幢建筑物高度100米，横截面500平方，立柱50条，重量5万吨。则：

每条100米高立柱横载力=5万吨÷50条×反作用力2

每条100米的立柱=2000吨摇摆杠杆压强

2、强抗震性立柱的结构原理

2.1地震对房屋结构破坏力构造内涵关系

（1）地震的破坏力是震源变频杠杆共振

（2）横载力：承载力物上的载荷力，摇摆横向力的杠杆压强。

（3）注意：地震破坏力对房屋反作用力，立柱的横载力在原有预应力抗震水平基础上增加一倍以上，才能达到到安全水平。

2.2一种对房屋结构具有强抗震性的立柱

主要材料：钢铁厚壁方管、钢根、水泥混合土。

材料表现特性

（1）钢铁短距时，钢性硬度好，塑性韧度好，抗疲劳度好，长距易变形，承载力差，贵金属成本高。

（2）水泥混合土长距定型好，钢性硬度好，塑性韧度差，易断裂，加工工艺简单，相对经济便宜。

两种材料特性，互补性极强，兼容性也好。

强抗震性立柱结构（图2）

本产品的技术，是一套反内置可变技术，是一种对房屋结构具有强抗震性的立柱，钢铁主骨外网三角形斜拉混合土，把原混合土预应力转变成钢铁原子能预应力，可无限扩大。

立柱的刚性硬度和塑性韧度，通过材料，增量实现。

技术指标特性：水泥混合土的预应力，通过科学横向斜拉钢根，正反三维三角形结构，增强性聚合于钢铁主骨内，然后和梁的夹角结构，增强钢性硬度和塑性韧度。

整个流程：钢铁聚合性预应力多维度杠杆支点设计。（如图3）

房屋抗地震需求：地震的破壞力是震源变频杠杆共振，方向的不确定性，剪力柱是满足多维度支点需求。

横向横载力杠杆支点。图4、图5

横向横载力计算方法：

B点100米，载荷2000吨

（1）横载力100米2000吨B点杠杆支点压强等于（竖厚方管+竖钢根+斜拉钢根）钢铁平方毫米总数拉力值+横向直径混合土体积拉力值。

（2）横载力理论杠杆支点压强预应力减去实验误差平均值，等于钢铁平方毫米总数加混合土横向直径体积拉力。

横向横载力杠杆支点压强预应力=①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩                N钢铁总平方毫米+D 混合土直径体积拉力。

小结：该项剪力柱多维度杠杆预应力支点设计原理机制机能，能满足地震破坏力国际标准12度以上的设计需求。

3、强抗震立柱深度开发机制机能

3.1社会抗震效应

将进一步增强群众整体的社会抗震认知水平，提高社会抗震能力。

3.2强抗震性立柱

横向横载力具有抗震12度以上的机制机能，也就是说，可以使房屋具有抗十二级以上的地震能力。

该项技术具有极高纵深横向开发的商业价值，能够做价值经济发动机的需求引牵力，为国家、社会、公司、个人创造源源不断的经济效益和社会效益。

结语：

多数民众的社会抗震认知水平不高，可能仅停留在如遇八级地震只能做抗八级地震标准的房屋的认知水平，而对于地震破坏力对房屋反作用力的思考欠缺。强抗震性立柱系统技术将有效提高房屋的抗震水平，保证人民群众的生命财产安全。

参考文献：

[1]杨建超，汪剑辉，陈力，等.POZD涂层钢筋混凝土板抗震塌性能[J].兵工学报，2021，42（1）：133-140.

[2]王作虎，罗义康，刘杜，等. CFRP筋-高强钢筋/高强混凝土柱的抗震性能[J].复合材料学报，2021，38（10）：3463-3473.

[3]石若利，罗靓，潘志成，等.钢管约束钢筋混凝土柱抗震设计方法及塑性铰[J].西北工业大学学报，2021，39（6）：1320-1330.

作者简介：

徐兰岸（1982.07-），男，广西玉林人，广西欧莱巢建筑工程有限公司法人、股东;25年专注于研究西方微观要素管理经济学，在中国宏观经济学融通实践应用;《房屋钢构混合土分拆技术》项目牵头人，总企划师;2020年推出科研成果《一种对房屋结构具有强抗震性的立柱》专利，标准化共性技术，服务于装配式工业化建房应用。