房屋结构安全鉴定-建筑失稳导致垮塌分析

时间：2021-08-09

佛州迈阿密-戴德郡Surfside的一栋高层建筑于周四清晨部分坍塌，佛罗里达国际大学教授的沃温斯基(Shimon Wdowinski)称，他在一年前发表的一项研究中指出，这栋建于1981年的12层大楼自上世纪90年代以来一直在以惊人的速度下沉。

沃温斯基说，当他看到公寓坍塌的新闻时，他立刻想起了自己的研究。他强调，这并非在对公寓坍塌的原因下定论。上世纪90年代，这座建筑以每年约2毫米的速度下沉，自那以后，下沉速度可能会放慢或加快。

不过，沃温斯基说，根据他的经验，即使此后建筑没有再下沉，以当年观测到的下沉水平，足以对建筑物及其结构造成影响。

1. 工程结构的连续倒塌问题：

Q：那什么是结构连续倒塌呢？

A：连续倒塌是指结构在发生局部破坏后，“由初始的局部破坏，从构件到构件发展，较终导致一部分结构倒塌或整个结构倒塌”

2. 平板结构连续倒塌问题

Q：什么是平板结构呢？

A：平板结构（又称无梁楼盖结构）现今在澳洲乃至世界范围内广泛用于停车场、办公楼和民用住宅。其优点有施工简单，成本低，使用空间大等。然而，这种结构的安全隐患之一是*发生连续倒塌。

稳定一般属钢结构范畴，混凝土结构会发生失稳破坏吗？大家知道，高规有一个结构刚重比的规定，它对应的即为结构的整体稳定。一般来说，混凝土结构刚度大，刚重比易于满足稳定要求。但在一些特殊情况下，结构的刚重比会发生改变，这时结构将由稳定状态进入不稳定状态。基础沉降即为这一特殊情况之一，此时结构的侧移刚度会大幅降低，致使结构刚重比下降，最后导致结构失稳破坏。为对本文的观点提供支持，先看一个案例。这是一个脚手架，底部有一部分坐落于下部结构上。通常的计算方法是将脚手架的底部按不动铰考虑，此时计算表明脚手架是安全的。实际工程这个脚手架发生了倒塌，计算分析发现在考虑脚手架底部结构具有变形的情况下，脚手架发生了失稳破坏。如下图，脚手架高度16m，纵距1220mm，共6跨；横距610mm，共25跨。钢材型号为S275。所有杆件截面为。计算工具：NIDA 10.0。

考虑两个计算模型，模型A对应着脚手架底部完全铰接约束，模型B考虑脚手架与下部结构协同工作。

模型A计算得到结构极限承载力系数为3.406，模型B计算得到的极限承载力系数为0.684，由于下部结构刚度的影响，底层脚手架柱子发生局部屈曲破坏。

实际结构为**静定。当基础发生沉降时，结构底部相应部位的约束情况发生变化，此时结构侧向刚度降低，刚重比减小，最后结构发生整体失稳，导致部分或全部倒塌。高规钢重比系数1.4对应屈曲因子10（不考虑荷载分项系数）。屈曲因子10考虑的是地震荷载情况，对于重力荷载，屈曲因子限值为4。因此，从稳定屈曲分析角度可以这样说：大楼的初始屈曲因子大于10，随着地基沉降，结构整体抗侧刚度逐渐降低，屈曲因子逐渐下降，直至突破限值4，最后导致稳定破坏。

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